一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，屬于煤礦地表沉陷監(jiān)測領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)方案包括監(jiān)測主站、若干個(gè)監(jiān)測分站、監(jiān)測中心服務(wù)器、連通管和水箱，地表上布置有一個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)和若干個(gè)測量分點(diǎn)，水箱位于所述測量基準(zhǔn)點(diǎn)處，每個(gè)監(jiān)測分站布置在與其對應(yīng)的測量分點(diǎn)處，水箱的底部與監(jiān)測主站聯(lián)通，監(jiān)測主站和若干個(gè)監(jiān)測分站通過連通管貫穿聯(lián)通，若干個(gè)監(jiān)測分站之間為串聯(lián)連接，監(jiān)測主站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置，每個(gè)監(jiān)測分站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置；監(jiān)測主站將收集到的信息傳輸至監(jiān)測中心服務(wù)器。本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測、監(jiān)測精度可靠、節(jié)省人力。
【專利說明】一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦地表沉陷監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦采空區(qū)地表沉陷嚴(yán)重破壞了礦區(qū)環(huán)境，采空區(qū)地表沉陷的監(jiān)測和控制已成為礦區(qū)環(huán)境治理的重要措施，對地表沉降規(guī)律的實(shí)時(shí)監(jiān)測是采空區(qū)地表沉降控制和環(huán)境評價(jià)的重要手段。常采用監(jiān)測方法有GPS定位測量、經(jīng)緯儀測量法，前者采用衛(wèi)星差分定位技術(shù)，即使采用測繪機(jī)的定位測量儀器，其定位精度也不過數(shù)十厘米級，必須采用多個(gè)基站的數(shù)小時(shí)差分運(yùn)算才能得到，而且隨時(shí)間的漂移較大，GPS定位測量法由于成本較高不適用于大面積分布監(jiān)測，經(jīng)緯儀測量法采用地測方法可以做到較高的精度，可達(dá)到毫米級，但是其必須由人工進(jìn)行測量，很難做到對沉降區(qū)長期實(shí)時(shí)監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測、監(jiān)測精度可靠、節(jié)省人力。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案包括:
[0005]一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測主站、若干個(gè)監(jiān)測分站、監(jiān)測中心服務(wù)器、連通管和水箱，所述地表上布置有一個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)和若干個(gè)測量分點(diǎn)，所述水箱位于所述測量基準(zhǔn)點(diǎn)處，每個(gè)監(jiān)測分站布置在與其對應(yīng)的測量分點(diǎn)處，所述水箱的底部與所述監(jiān)測主站聯(lián)通，所述監(jiān)測主站和若干個(gè)監(jiān)測分站通過所述連通管貫穿聯(lián)通，所述若干個(gè)監(jiān)測分站之間為串聯(lián)連接，所述監(jiān)測主站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置，所述每個(gè)監(jiān)測分站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置；所述監(jiān)測主站將收集到的信息傳輸至監(jiān)測中心服務(wù)器。
[0006]所述監(jiān)測主站包括單片機(jī)、時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源，所述單片機(jī)分別與所述時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源連接。
[0007]所述監(jiān)測分站包括單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集裝置、ZigBee通訊模塊、時(shí)鐘控制器和電源，所述單片機(jī)分別與所述數(shù)據(jù)采集裝置、ZigBee通訊模塊、時(shí)鐘控制器和電源連接。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集裝置為具有溫度補(bǔ)償功能的微壓差半導(dǎo)體傳感器，放大器和轉(zhuǎn)換器。
[0009]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0010]本發(fā)明提出了一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測主站、若干個(gè)監(jiān)測分站、監(jiān)測中心服務(wù)器、連通管和水箱，連通管將監(jiān)測主站和若干個(gè)監(jiān)測分站貫穿連接，并且在監(jiān)測主站處和每個(gè)監(jiān)測分站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集控制裝置，按設(shè)計(jì)要求布置好系統(tǒng)后，對監(jiān)測主站和監(jiān)測分站巡測周期設(shè)定，以監(jiān)測主站時(shí)鐘為基準(zhǔn)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測分站時(shí)鐘同步授時(shí)，關(guān)閉監(jiān)測主站和監(jiān)測分站，監(jiān)測主站和監(jiān)測分站按照時(shí)間設(shè)定同步啟動(dòng)，監(jiān)測主站向監(jiān)測分站發(fā)出巡測命令并開始測量，監(jiān)測分站接收命令后對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，將測量結(jié)果發(fā)送回監(jiān)測主站，監(jiān)測主站進(jìn)行存儲(chǔ)；完成一次測量任務(wù)后，監(jiān)測主站、監(jiān)測分站關(guān)機(jī)，等待下一個(gè)測量周期；監(jiān)測主站和監(jiān)測分站每日按規(guī)定時(shí)間啟動(dòng)，以監(jiān)測主站時(shí)間為基準(zhǔn)再次向監(jiān)測分站同步授時(shí)，以保證時(shí)間的準(zhǔn)確，同時(shí)監(jiān)測主站將一天數(shù)據(jù)發(fā)送監(jiān)測中心服務(wù)器進(jìn)行處理。本發(fā)明布置多個(gè)主站和分站相結(jié)合的觀測線路實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦區(qū)或大片采空區(qū)的地表變形監(jiān)測與分析，本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)原理簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測，監(jiān)測精度可靠，成本較低，節(jié)省了大量人工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明:
[0012]圖1為本發(fā)明地表沉陷系統(tǒng)的布局不意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明地表沉陷系統(tǒng)的組成示意圖；
[0014]圖中，1、水箱，2、連通管，3、監(jiān)測中心服務(wù)器，E0、監(jiān)測主站，El、E2...E1、監(jiān)測分站。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提出了一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。
[0016]結(jié)合圖1所示，一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測主站E0、若干個(gè)監(jiān)測分站E1、E2...E1、監(jiān)測中心服務(wù)器3、連通管2和水箱I，事先按照煤礦測量設(shè)計(jì)手冊布置測量點(diǎn)，具體布置為一個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)和若干個(gè)測量分點(diǎn)，將連通管鋪設(shè)固定在地面上，并使得連通管通過各測量點(diǎn)；H0是水箱中水的表面與主站微壓差半導(dǎo)體傳感器(地面基準(zhǔn)點(diǎn))之間的高程差；H1 (2，3，..1)是第一(二，三，..)個(gè)分站微壓差半導(dǎo)體傳感器與主站微壓差半導(dǎo)體傳感器(地面基準(zhǔn)點(diǎn))之間的高程差；
[0017]在測量基準(zhǔn)點(diǎn)處布置水箱I和監(jiān)測主站E0，水箱I位置應(yīng)高于基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高，在每個(gè)測量分點(diǎn)處布置監(jiān)測分站，連通管2將水箱1、監(jiān)測主站EO和若干個(gè)監(jiān)測分站貫穿連通，并且每個(gè)監(jiān)測分站之間是通過連通管串聯(lián)連接的；
[0018]在監(jiān)測主站EO處的連通管2開口，將數(shù)據(jù)采集裝置伸入監(jiān)測主站EO處的連通管內(nèi)，在每個(gè)監(jiān)測分站處的連通管2內(nèi)也安設(shè)數(shù)據(jù)采集裝置，安設(shè)完成后，將連通管2開口處密封；
[0019]保證水箱和連通管連通的情況下，向水箱I內(nèi)注水，待連通管2內(nèi)充滿水，將連通管2尾端密封。
[0020]本發(fā)明監(jiān)測主站包括單片機(jī)、時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源，單片機(jī)通過線路分別與時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源連接，通訊控制器包括ZigBee通訊模塊和GPRS通訊模塊，時(shí)鐘控制器定時(shí)啟動(dòng)監(jiān)測主站，單片機(jī)可根據(jù)用戶需要設(shè)定巡測周期。
[0021]結(jié)合圖2所示，每個(gè)監(jiān)測分站包括數(shù)據(jù)采集裝置、ZigBee通訊模塊、單片機(jī)、時(shí)鐘控制器和電源，單片機(jī)通過線路分別與時(shí)鐘控制器、ZigBee通訊模塊、數(shù)據(jù)采集裝置和電源連接，時(shí)鐘控制器定時(shí)啟動(dòng)各分站，單片機(jī)根據(jù)用戶需要設(shè)定巡測周期，本發(fā)明中所有的數(shù)據(jù)采集裝置均是具有溫度補(bǔ)償功能的微壓差半導(dǎo)體傳感器、放大器和轉(zhuǎn)換器，監(jiān)測中心服務(wù)器3包括GPRS通訊模塊和數(shù)據(jù)處理軟硬件，監(jiān)測分站通過ZigBee通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞與控制，監(jiān)測主站和監(jiān)測中心服務(wù)器3利用GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0022]本發(fā)明地表沉陷系統(tǒng)的監(jiān)測方法:
[0023]步驟1、按照煤礦測量設(shè)計(jì)手冊布置測量基準(zhǔn)點(diǎn)和測量分點(diǎn)，將連通管鋪設(shè)固定在地面并保證連通管通過測量基準(zhǔn)點(diǎn)和各個(gè)測量分點(diǎn)；
[0024]步驟2、將監(jiān)測主站和水箱布置在測量基準(zhǔn)點(diǎn)處，各監(jiān)測分站布置在其它測量分點(diǎn)，將監(jiān)測主站和各個(gè)監(jiān)測分站的數(shù)據(jù)采集裝置伸入連通管內(nèi)，并固定密封；
[0025]步驟3、將水箱和連通管聯(lián)通，并向水箱內(nèi)注水，待連通管內(nèi)充滿水，將連通管尾端密封；
[0026]步驟4、開啟監(jiān)測主站和監(jiān)測分站，通過監(jiān)測主站的時(shí)鐘控制器給分站的時(shí)鐘控制器授時(shí)，根據(jù)用戶需要設(shè)定監(jiān)測分站和監(jiān)測主站的巡測周期，關(guān)閉監(jiān)測分站和監(jiān)測主站；
[0027]步驟5、監(jiān)測主站和監(jiān)測分站時(shí)鐘定時(shí)器按照巡測周期時(shí)間啟動(dòng)巡測程序，監(jiān)測主站通過ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)向各分站發(fā)出巡測信號，監(jiān)測分站和監(jiān)測主站按周期測量各點(diǎn)水壓，通過ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)回監(jiān)測主站，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，關(guān)閉監(jiān)測主站和監(jiān)測分站；等待下一個(gè)巡測周期；
[0028]步驟6、每隔24小時(shí)，以監(jiān)測主站時(shí)間為基準(zhǔn)，監(jiān)測主站通過ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)向各個(gè)監(jiān)測分站同步授時(shí)；
[0029]步驟7、監(jiān)測主站定時(shí)將每天測量的數(shù)據(jù)通過GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心服務(wù)器，監(jiān)測中心服務(wù)器對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
【權(quán)利要求】
1.一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測主站、若干個(gè)監(jiān)測分站、監(jiān)測中心服務(wù)器、連通管和水箱，其特征在于:所述地表上布置有一個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)和若干個(gè)測量分點(diǎn)，所述水箱位于所述測量基準(zhǔn)點(diǎn)處，每個(gè)監(jiān)測分站布置在與其對應(yīng)的測量分點(diǎn)處，所述水箱的底部與所述監(jiān)測主站聯(lián)通，所述監(jiān)測主站和若干個(gè)監(jiān)測分站通過所述連通管貫穿聯(lián)通，所述若干個(gè)監(jiān)測分站之間為串聯(lián)連接，所述監(jiān)測主站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置，所述每個(gè)監(jiān)測分站處的連通管內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置；所述監(jiān)測主站將收集到的信息傳輸至監(jiān)測中心服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測主站包括單片機(jī)、時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源，所述單片機(jī)分別與所述時(shí)鐘控制器、通訊控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集裝置和電源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測分站包括單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集裝置、ZigBee通訊模塊、時(shí)鐘控制器和電源，所述單片機(jī)分別與所述數(shù)據(jù)采集裝置、ZigBee通訊模塊、時(shí)鐘控制器和電源連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種地表沉陷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集裝置為具有溫度補(bǔ)償功能的微壓差半導(dǎo)體傳感器，放大器和轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】G01C5/04GK103868494SQ201410131787
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張新國, 張濤, 尚曉龍, 劉鎮(zhèn), 郭惟嘉 申請人:山東科技大學(xué)