本实用新型涉及地应力监测技术领域，具体涉及一种采空区应力实时监测系统。
背景技术：
随着煤矿开采深度的不断增加，井下应力环境发生很大变化，从而导致巷道大变形、冲击矿压、煤与瓦斯突出及突水等灾害频发，其中西南地区较为突出，且具有独特性。矿山应力现象是由巷道掘进、煤体采出后应力重新分布及岩体结构的破坏与运动所引起的，只有充分了解应力场分布特征与演化规律，才能进行有效的围岩稳定性、变形与破坏的分析，进而提出合理的矿井冒顶与地压灾害防治措施。
针对应力的监测，现有技术需将应力监测球运送至采空区，由于应力监测球是通过壳体上应变片的形变采集应力数据，因此应力监测球的壳体采用可形变的材料制成，在运输过程中，应力监测球通过重叠的方式摆放，受到上层应力监测球重力的挤压，下层应力监测球会发生形变，使得应力监测球内的应力片发生形变，从而导致后续应力监测数据不准确。
运送至采空区的应力监测球还需埋设至监测点，埋设应力监测球时，先挖掘至监测点，再将应力监测球放置于监测点，最后浇灌混凝土，完成应力监测球的埋设。但是混凝土在固化过程中会放出大量的热，产生高温，在高温和混凝土的重力作用下，应力监测球可能会发生形变，使得应变片发生形变影响应力监测数据，同时高温可能会对应力监测球内的应变片或其它芯片造成影响。
针对应力的监测，除了对应力的大小进行监测外，还需对受力的方向进行监测。现有技术中的应力监测球内还设有九轴姿态模块，当应力监测球受到挤压产生形变后，通过九轴姿态模块确定应力监测球不同时期的姿态，从而得知受力方向。在放置应力监测球时，由于工作人员放置操作不当或埋设点的地面不平，使得应力监测球内的九轴姿态模块发生偏移，从而造成应力监测球受力方向的监测发生错误。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种采空区应力实时监测系统，能够避免监测球的壳体在运输过程、填埋过程和混凝土固化过程中发生形变。
本实用新型提供的基础方案：一种采空区应力实时监测系统，包括监测球，监测球包括壳体，壳体上开设有通孔，通孔内固设有外管，外管能够伸出壳体，外管上开设有导气孔，外管内设有内管，内管的一端固设有能够封闭通孔和导气孔的密封板，内管与外管之间螺纹配合，监测球内充有高压气体。
本实用新型的原理及优点在于：监测球内充有高压气体，在运输过程中，在高压气体的作用下，使得下层监测球不易发生形变，从而避免应变片发生形变。在填埋过程中，由于混凝土的重力作用，导致监测球受到混凝土的挤压，由于高压气体的存在，在高压气体的作用下，避免监测球因混凝土的挤压发生形变。在混凝土的固化过程中，会发出大量的热，使得壳体软化，由于高压气体的存在，使得壳体的内壁不发生形变，从而避免应变片发生形变，进而避免影响应力数据。监测球的作用是监测应力，因此在混凝土固化后需将监测球内的高压气体放出，通过内管与外管螺纹配合，旋转内管，使得内管上的密封板向液压球的球心移动，从而使液压球连通导气孔，高压气体从导气孔中放出。因此，采用本方案能够避免监测球的壳体在运输过程、填埋过程和混凝土固化过程中发生形变。
进一步，导气孔的横截面为弧形，导气孔的数量为两个。
导气孔用于放出监测球内的高压气体，由于导气孔设于外管上，在放出高压气体的过程中，高压气体变为低压气体，会吸收混凝土放出的热量，从而减小温度对监测球的影响。
进一步，密封板上开设有若干个操作孔，操作孔内均滑动连接有操作杆，操作杆与操作孔之间均设有密封圈，操作杆的一端铰接有调节板上，调节板位于壳体内，操作杆的另一端能够伸出内管，调节板上设有九轴姿态模块。
九轴姿态模块用于检测监测球的受力方向，在使用时需先对九轴姿态模块进行校正，通过调节不同位置上的操作杆，使得操作杆上下滑动，从而对九轴姿态模块进行校正。
进一步，操作孔的数量为三个，操作孔呈等边三角形排列。
操作孔的数量为三个，操作孔呈等边三角形排列，由于操作孔内均滑动连接有操作杆，因此操作杆的数量也为三个，等边三角形的排列，使得调节板能够在三维空间上进行调节，从而对九轴姿态模块进行校正。
进一步，内管的内壁上开设有环形凹槽，环形凹槽转动连接有圆盘，圆盘上开设有与操作孔位置对应的若干螺纹孔，螺纹孔均螺纹连接有螺杆，螺杆的一端与操作杆的一端固定连接。
由于环形凹槽转动连接有圆盘，使得圆盘只能转动而不能沿内管的轴向移动，由于螺杆与螺纹孔螺纹连接，通过旋转螺杆，使得螺杆沿内管的轴向移动，由于螺杆的移动，使得与螺杆连接的操作杆发生移动，从而对九轴姿态模块进行校正，通过旋转螺杆，使得每次调节的变化较小，校正更准确。
进一步，壳体的内壁上还设有若干均匀分布的应变片，壳体内还设有控制器，控制器分别与应变片、九轴姿态模块电连接，控制器还设有电源线和信号线。
应变片均匀分布于壳体的内壁上，从而保证监测到来自各个方向的应力。
附图说明
图1为本实用新型一种采空区应力实时监测系统实施例的局部剖视图。
图2为本实用新型一种采空区应力实时监测系统图1的A-A视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：圆盘1、内管2、外管3、密封板4、螺杆5、操作杆6、导气孔7、壳体8、应变片9、调节板10、监测球11。
实施例
一种采空区应力实时监测系统，如图1所示，包括监测球11，监测球11包括球形的壳体8，壳体8采用ABS材质，壳体8内设有高压气体，壳体8的内壁上粘接有均匀分布用于采集应力数据的应变片9，共有六片，壳体8内还设有用于传输应力数据的控制器，本实施例中控制器采用型号为STM32F407的单片机，控制器与六片应变片9均电连接。本实施例中高压气体优选为二氧化碳高压气体，二氧化碳气体不易燃，充入二氧化碳高压气体能够减少壳体内的氧气含量，从而避免壳体内应变片和控制器发生氧化。
壳体8上开设有通孔，通孔内粘接有外管3，外管3的一端能够从通孔伸出壳体8的外壁，如图2所示，外管3上开设有连通监测球11与外部的导气孔7，导气孔7的横截面为弧形，共有两个导气孔7，外管3另一端开设有内螺纹，外管3内设有内管2，内管2开设有与内螺纹配合使用的外螺纹，内管2内有与外部连通的操作腔，内管2开设有外螺纹的一端铆接有半球形用于密封通孔和导气孔7的密封板4，密封板4上开设有三个用于连通操作腔的操作孔，操作孔呈等边三角形排列，操作孔内均滑动连接有操作杆6，共有三个操作杆6，操作孔与操作杆6之间均设有密封圈，操作杆6伸入壳体8的一端通过球铰铰接有调节板10，调节板10远离球铰的一端焊接有九轴姿态模块，本实施例中九轴姿态模块采用型号为MPU9250芯片的九轴自由度姿态模块，九轴姿态模块与控制器电连接。
内管2远离密封板4的内壁上开设有光滑的环形槽，环形槽滑动连接有圆盘1，圆盘1的柱面光滑，圆盘1上开设有三个与操作孔位置相对的螺纹孔，螺纹孔均螺纹连接有螺杆5，共有三个螺杆5，螺杆5位于操作腔的一端与位置相对的操作杆6粘接，螺杆5的另一端能够伸出螺纹孔。密封板4还开设有第一导线孔，圆盘1上还开设有第二导线孔，控制器电连接有信号线与电源线，信号线与电源线依次通过第一导线孔、第二导线孔分别电连接有显示装置与外部电源连接，本实施例中显示装置采用电脑，第一导线孔与信号线、电源线之间设有粘接有能够封闭第一导线孔的ABS材质。
具体实施过程如下：本实施例以西南地区采煤沉陷区为例，适用于采沉区直径为五米的范围。使用时，将监测球11埋设在监测点，浇灌混凝土，由于高压气体的作用，避免壳体8在填埋过程中和混凝土的固化过程中发生形变，从而避免应变片9发生形变。混凝土固化后，旋转内管2，使得密封板4向下移动，从而使壳体8内的高压气体通过导气孔7排出，高压气体排出的过程中，会变成低压气体，从而吸收混凝土因固化放出的残余热量。
校正九轴姿态模块时，打开外部电源和显示装置，待信号线传输信号稳定后，分别旋转三个螺杆5，使得三个操作杆6随螺杆5的旋转上下移动，从而改变调节板10的位置，校正九轴姿态模块。校正过程中，根据显示装置中显示的九轴姿态模块的状态，进行校正九轴姿态模块。
以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。