一种采煤沉陷区水位水量监测仪器

本发明属于水位水量监测，尤其涉及一种采煤沉陷区水位水量监测仪器。

背景技术：

1、采煤沉陷区是由于煤层开采形成的采空区破坏了周围岩体原始应力平衡，造成地表沉陷，使平原矿区地表大面积的积水，不仅减少了可用土地资源，对地面设施、生态环境和当地居民生活也有不同程度的影响。

2、但采煤沉陷区中的水是可用的水资源，具有开发利用价值，这对解决地区水资源短缺问题意义十分重要。对采煤沉陷区的水资源进行开发利用，首先需要获取采煤沉陷区水资源的水位水量数据，以便于研究水资源构成和水循环过程。

3、传统的方式是开展各种观测实验进行评估，然而采煤沉陷区的空间尺度一般都比较大，周边环境条件比较复杂多变，通过传统实验手段的方法进行水量水位监测其成本高，难度大，且越位于中心的区域越难以进行监测。因此，亟需一种可以自动在采煤沉陷区中的水域内进行移动并在任意位置随时可以开展水位水量监测的采煤沉陷区水位水量监测仪器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，以解决上述问题，达到可以自动在采煤沉陷区中的水域内进行移动并在任意位置随时开展水位水量监测的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，包括：

3、船体；

4、流量监测单元，所述流量监测单元设置在所述船体上，用于监测船体所处位置下不同水深处的水的流量大小；

5、水位监测单元，所述水位监测单元设置在所述船体上，所述水位检测单元用于监测所述船体所处位置水的深度；

6、动力单元，所述动力单元设置在所述船体的底部，用于为船体在水中行驶提供动力并在进行水位水量测量时，使所述船体静止的漂浮在水面上；

7、锚固单元，所述锚固单元设置在所述流量监测单元的底端，用于固定所述船体的位置；

8、控制单元，所述控制单元设置在所述船体内，用于与远程控制中心联通并控制所述动力单元、水位监测单元、流量监测单元和所述锚固部的运转；

9、电力供给部，所述电力供给部用来为所述船体上的各工作单元提供工作所需的电力。

10、优选的，所述流量检测单元包括设置在所述船体上的伸缩部，所述伸缩部的底部固定连接有基座，所述基座位于所述船体的下方，所述基座上设置有转动部，所述转动部上水平设置有进水通道，所述进水通道内固定连接有流速仪，所述流速仪的输入轴上同轴线固定套设有叶轮，所述叶轮位于所述进水通道内，所述叶轮用于在水流的推动下转动并带动所述流速仪进行转动，所述流速仪与所述控制单元、电力供给部电性连接。

11、优选的，所述转动部包括转动套设在所述基座侧壁上的环套，所述环套与所述基座之间设置有齿圈，所述齿圈固定套设在所述基座上，所述环套内转动连接有第二齿轮，所述第二齿轮位于所述环套的边部且与所述齿圈相啮合，所述环套上竖向固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述第二齿轮同轴线固定连接，所述第一电机与所述控制单元、电力供给部电性连接。

12、优选的，所述伸缩部包括竖向固定穿设在所述船体底部的伸缩套筒，所述伸缩套筒的底部设置为开口，所述伸缩套筒内滑动连接有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂与所述伸缩套筒之间设置有驱动组件，所述第一伸缩臂的底部设置为开口，所述第一伸缩臂内滑动连接有第二伸缩臂，所述伸缩套筒的侧壁上竖向开设有沟槽，所述第一伸缩臂的顶部开设有通槽，所述通槽内转动连接有滑轮，所述滑轮上绕接有钢索，所述钢索的一端固定连接在所述沟槽的底部，所述钢索的另一端固定连接在所述第二伸缩臂的顶部，所述基座固定连接在所述第二伸缩臂的底部，所述驱动组件与所述控制单元、电力供给部电性连接。

13、优选的，所述水位监测单元包括水压传感器，所述水压传感器位于所述船体的下方，用于监测水底的压力，从而对水位深度进行监测，所述船体内转动连接有卷扬，所述卷扬上绕接有线缆，所述线缆的自由端与所述水压传感器固定连接，所述水压传感器与所述控制单元、电力供给部电性连接，所述船体内固定连接有壳体，所述卷扬位于所述壳体内。

14、优选的，所述动力单元包括设置在所述船体底部四角的四组驱动部，所述驱动部包括转动连接在所述船体底部的喷水通道，所述喷水通道内固定连接有第三电机，所述第三电机的输出轴上固定套设有螺旋桨，所述螺旋桨位于所述喷水通道内，所述船体的底部固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴与所述喷水通道的顶部固定连接，所述第二电机的输出轴的轴线与所述喷水通道的旋转轴线共线设置，所述第二电机、第三电机与所述控制单元、电力供给部电性连接。

15、优选的，所述锚固单元包括固定连接在所述基座底部的掘进壳体，所述掘进壳体内竖向固定连接有第五电机，所述掘进壳体的底部转动连接有钻头，所述第五电机的输出轴与所述钻头同轴线固定连接，所述第五电机与所述控制单元、电力供给部电性连接。

16、优选的，所述控制单元包括固定连接在所述船体内的控制器和通讯器，所述控制器用于控制所述流量监测单元、水位监测单元、动力单元和锚固单元的运行，所述通讯器用于与远程控制中心联通并传送监测数据。

17、优选的，所述电力供给部包括固定连接在所述船体内的电池和若干光伏板，所述光伏板与所述电池电性连接。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：船体的主要作用是为各工作单元提供稳定的漂浮在水面上的浮力；流量监测单元的主要作用是通过测量不同位置、同一位置不同深度的水体的流动速度，来间接监测水域的水量和循环情况；水位监测单元的主要作用是通过直接测量不同位置的水底水压，来监测水位高度；动力单元的主要作用是为船体提供行进的动力，并在进行测量工作时，控制船体的位置保持不变；锚固单元的主要作用是便于船体在水域中稳定的进行锚固。整体上，本发明可以方便的在采煤沉陷区的水域中进行位置移动，可以在不同的位置，同一位置的不同深度进行水位、水量的监测、测量，并可以将监测数据快速的发送至远程控制中心，提高了水位、水量的监测的范围并提高了监测的效率。

技术特征：

1.一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述流量检测单元包括设置在所述船体(1)上的伸缩部，所述伸缩部的底部固定连接有基座(13)，所述基座(13)位于所述船体(1)的下方，所述基座(13)上设置有转动部，所述转动部上水平设置有进水通道(24)，所述进水通道(24)内固定连接有流速仪(27)，所述流速仪(27)的输入轴上同轴线固定套设有叶轮(26)，所述叶轮(26)位于所述进水通道(24)内，所述叶轮(26)用于在水流的推动下转动并带动所述流速仪(27)进行转动，所述流速仪与所述控制单元、电力供给部电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述转动部包括转动套设在所述基座(13)侧壁上的环套(28)，所述环套(28)与所述基座(13)之间设置有齿圈(29)，所述齿圈(29)固定套设在所述基座(13)上，所述环套(28)内转动连接有第二齿轮(32)，所述第二齿轮(32)位于所述环套(28)的边部且与所述齿圈(29)相啮合，所述环套(28)上竖向固定连接有第一电机(14)，所述第一电机(14)的输出轴与所述第二齿轮(32)同轴线固定连接，所述第一电机(14)与所述控制单元、电力供给部电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述伸缩部包括竖向固定穿设在所述船体(1)底部的伸缩套筒(2)，所述伸缩套筒(2)的底部设置为开口，所述伸缩套筒(2)内滑动连接有第一伸缩臂(3)，所述第一伸缩臂(3)与所述伸缩套筒(2)之间设置有驱动组件，所述第一伸缩臂(3)的底部设置为开口，所述第一伸缩臂(3)内滑动连接有第二伸缩臂(4)，所述伸缩套筒(2)的侧壁上竖向开设有沟槽(15)，所述第一伸缩臂(3)的顶部开设有通槽，所述通槽内转动连接有滑轮(16)，所述滑轮(16)上绕接有钢索(17)，所述钢索(17)的一端固定连接在所述沟槽(15)的底部，所述钢索(17)的另一端固定连接在所述第二伸缩臂(4)的顶部，所述基座(13)固定连接在所述第二伸缩臂(4)的底部，所述驱动组件与所述控制单元、电力供给部电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述水位监测单元包括水压传感器(11)，所述水压传感器(11)位于所述船体(1)的下方，用于监测水底的压力，从而对水位深度进行监测，所述船体(1)内转动连接有卷扬(10)，所述卷扬(10)上绕接有线缆，所述线缆的自由端与所述水压传感器(11)固定连接，所述水压传感器(11)与所述控制单元、电力供给部电性连接，所述船体(1)内固定连接有壳体(9)，所述卷扬(10)位于所述壳体(9)内。

6.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述动力单元包括设置在所述船体(1)底部四角的四组驱动部，所述驱动部包括转动连接在所述船体(1)底部的喷水通道(12)，所述喷水通道(12)内固定连接有第三电机(20)，所述第三电机(20)的输出轴上固定套设有螺旋桨(19)，所述螺旋桨(19)位于所述喷水通道(12)内，所述船体(1)的底部固定连接有第二电机(18)，所述第二电机(18)的输出轴与所述喷水通道(12)的顶部固定连接，所述第二电机(18)的输出轴的轴线与所述喷水通道(12)的旋转轴线共线设置，所述第二电机(18)、第三电机(20)与所述控制单元、电力供给部电性连接。

7.根据权利要求2所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述锚固单元包括固定连接在所述基座(13)底部的掘进壳体(33)，所述掘进壳体(33)内竖向固定连接有第五电机(30)，所述掘进壳体(33)的底部转动连接有钻头(31)，所述第五电机(30)的输出轴与所述钻头(31)同轴线固定连接，所述第五电机与所述控制单元、电力供给部电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述控制单元包括固定连接在所述船体(1)内的控制器(6)和通讯器(7)，所述控制器(6)用于控制所述流量监测单元、水位监测单元、动力单元和锚固单元的运行，所述通讯器(7)用于与远程控制中心联通并传送监测数据。

9.根据权利要求1所述的一种采煤沉陷区水位水量监测仪器，其特征在于：所述电力供给部包括固定连接在所述船体(1)内的电池(8)和若干光伏板(5)，所述光伏板(5)与所述电池(8)电性连接。

技术总结
本发明属于水位水量监测技术领域，提供一种采煤沉陷区水位水量监测仪器,包括船体；流量监测单元，用于监测船体所处位置下不同水深处的水的流量大小；水位监测单元，用于监测船体所处位置水的深度；动力单元，动力单元设置在船体的底部，用于为船体在水中行驶提供动力并在进行水位水量测量时，使船体静止的漂浮在水面上；锚固单元，锚固单元设置在流量监测单元的底端，用于固定船体的位置；控制单元，用于与远程控制中心联通并控制动力单元、水位监测单元、流量监测单元和锚固部的运转；电力供给部，用来为船体上的各工作单元提供工作所需的电力。本发明可以自动在水域内进行移动并在任意位置随时开展水位水量监测。

技术研发人员：许成成,李旭,张海涛,贺江辉,肖柏青,郭凯旋,王紫佳,徐慧琳,张春藤,郑德兴,杨楠楠
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14