一种采煤沉陷区环境监测设备

本发明涉及环境监测，具体涉及一种采煤沉陷区环境监测设备。

背景技术：

1、随着工业的发展，对资源的需求也逐渐增大，近年来随着清洁能源的大力发展，煤矿资源逐渐淡出人们视线，但我国主要能源来源还是来自煤矿资源，随着煤矿的大力开采，一些环境问题便也接踵而至，首当其冲的便是地下煤矿采空后地下出现采空区，采空区塌陷引起地表塌陷，从而对人民的财产与安全产生危害；其次，采煤过程中会产生大量有害物质，随着水渗透到地下，这些有害物质也随着水流渗透到地下，从而污染地下水源；现有的环境监测技术通过无人机与卫星观察地表凹陷程度来监测土地沉陷状况，可以精准有效的监测地表沉陷深度，从而及时治理，其次对于污染渗透，现有技术通过检测地下水来监测污染物渗透情况，通过地下水内有害物质含量来检测有无渗透，检测水质能对渗漏情况得到有效分析。

2、现有技术通过无人机与卫星来监测土地沉陷程度，但土地沉陷往往发生面积较大、速度缓慢，通常以年为单位，导致长时间使用卫星与无人机增大了环境监测成本，并且地下不同深度的土壤位移情况不同，使得地下采空区出现小幅度塌陷时，地表沉陷并不明显，难以观测；现有技术通过监测地下水来监测有无渗漏，导致了监测到污染源渗透时，地下水已经被污染。

3、鉴于以上情况，为了克服上述技术问题，本发明设计了一种采煤沉陷区环境监测设备，解决了上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：现有的无人机与卫星在监测土地沉陷时，由于地下土壤运动幅度小，导致地表沉陷不明显，难以监测，其次长时间使用无人机与卫星监测大大提高了监测成本；另外通过检测地下水有害物含量来监测有无渗漏，导致了污染物已经污染了地下水源，难以得到补救。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供的一种采煤沉陷区环境监测设备，包括太阳能板、报警器、外壳；所述太阳能板安装于地面，所述报警器安装于外壳的内壁，所述外壳安装于支柱上；还包括预警机构和监测机构，所述预警机构安装于地面，所述监测机构深埋地下，预警机构通过拉绳与监测机构连接，利用深处土壤运动幅度大于地表土壤运动幅度，使监测机构在深处土壤的带动下运动更加剧烈，监测机构通过拉绳带动预警机构，使预警机构预警。

4、所述预警机构包括支柱、支座、水平球、通电盘、水平底座、水平环、固定架和拉绳；所述支柱滑动安装于支座的内壁，所述支座固定安装于地面，所述水平球安装于通电盘上，所述通电盘安装于水平底座的内壁，所述水平底座安装于水平环内，水平球通过与水平环配合从而使水平球成为一个可调节的水平仪，所述水平环固定安装在固定架上，所述固定架固定安装在支柱的顶端，安装时技术人员通过水平环从而将水平球调整至水平状态，并将水平环与水平球固定在支柱顶端，利用水平球倾斜后水平球内空腔移动，从而实现预警的作用。

5、所述支柱顶部固定安装有连接盘，支柱上部固定安装有吊环，支柱底部设置有旋转底座，所述旋转底座为球体，球体使得支柱底部接触面积减小，更加容易倾斜，旋转底座侧面开设有多个圆形平面，圆形平面与支座贴合，限制了旋转底座的旋转方向，竖直方向上圆形平面之间的夹角位于吊环下，使得支柱倾斜时会朝着吊环方向倾斜，旋转底座安装于支座的内壁，所述支座上部平面开设有限位孔，旋转底座安装于限位孔内，且旋转底座上的圆形平面与限位孔的内壁贴合，使得在支柱被固定的前提下限制了支柱的倾斜方向，支座的上端面与防尘盖连接，所述防尘盖中间开设有圆形通孔。

6、所述水平球为半圆形结构，半圆形结构使得空腔在水平球内可以从多个方向运动，水平球内灌注导电液体，使导电液体充当导体，为报警器持续提供电源，且在水平球顶端留有空腔，空腔运动使报警器断路报警，水平球顶端绕顶点圆周阵列设置有多个接线头，使空腔从多个方向上运动都可以使接线头断路，所述接线头内部设置有导电线头，所述导电线头底部没过导电液体，使电源能通过导电液体持续提供电流给导电线头，并且当液体渗漏时，报警器仍然能够工作。

7、所述通电盘上端面设置有连接板，所述连接板外径和水平球底部内径相同，连接板与水平球连接时，由于水平球内壁为内凹面，连接板为竖直面，使得连接板与水平球连接更加紧密，且连接板为橡胶材质，橡胶材质使连接板与水平球连接更加紧密，能更好的防止导电液体漏出，通电盘下端面开设有通电槽，所述电线与通电槽连接，电线为通电盘通电，使导电液体带电，通电盘上端面设置有导电头，通电盘上端面外侧圆周阵列设置有多个夹板，所述夹板为凹面，竖直方向上夹板由低到高逐渐向圆心靠拢。

8、所述水平底座为半圆形结构，半圆形结构使重量能集中于底部，使水平球更加平稳，水平底座的重量大于装导电液体后的水平球的重量，使得水平球更加平稳，不容易出现误差，水平底座上部开设有固定槽，水平底座侧面圆周阵列开设有多个连接孔，使水平底座不容易晃动，水平底座下部开设有线槽。

9、所述水平环安装在水平底座的外侧，水平环的外侧安装有水平外环，所述水平外环两端与水平环两端连接，且连接点位于同一条轴线上，使得水平环可以沿着水平外环的轴线旋转，水平外环的外侧安装有固定环，所述固定环两端与水平外环两端连接，且连接点位于同一条轴线上，使得水平外环可以沿着固定的轴线旋转，固定环和水平外环的连接点与水平外环和水平环的连接点都不在同一条轴线上，使得水平环不止局限于一条轴线旋转，从而能够多角度的调整水平环。

10、所述监测机构包括固定筒、渗透筒、水位计和螺旋杆；所述固定筒安装于地面，所述渗透筒安装于地下，固定筒的下部安装于渗透筒的内壁，所述水位计安装于渗透筒的空腔内，水位计通过检测渗透筒内水位高度来进行检测土壤渗透状态，所述螺旋杆安装于地下深处，螺旋杆通过拉绳与支柱连接；所述渗透筒为双层结构，内层开设有圆形通孔，外侧开设有环形凹槽，内层为拉绳与螺旋杆提供运动路径，外层为渗透液提供存储空间，环形凹槽通过隔板分开，渗透筒的上部外表面圆周阵列开设有多个进水孔，使渗透筒下部具有积蓄渗透液的作用，并且多个进水孔还能加快渗透速度，所述进水孔外设置有引水口，渗透筒内部空腔安装有水位计。

11、所述水位计底部设置有触底块，防止水位计被水底沉淀物污染导致检测结果出现误差，下部安装有圆台形取水叶片且开口向上，当水位没过取水叶片顶端，渗透液会流进取水叶片内的空腔，方便收集土壤渗透液，上部安装有圆台形防尘叶片开口向下，取出水位计时，防尘叶片的锥形结构可以导向，使取水时更加平稳，防尘叶片边缘大于取水叶片边缘，防止落尘污染取水叶片内的空腔，使检测结果不准确，叶片之间留出取水空隙，竖直方向上水位感应口安装于取水空隙间，竖直方向上水位感应口高于取水叶片顶端高度，当水位超过水位感应口时水位计及时报警通知采集人员采集土壤渗透液。

12、所述螺旋杆上部为空心结构，使螺旋杆重心维持在螺旋杆下部，在面对土壤运动时始终保持有一个向下的力，且螺旋杆上部为锥形结构，在螺旋杆竖直向上运动时使螺旋杆破开土壤更加省力，螺旋杆杆身设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片从下往上逐渐增大，螺旋叶片为螺旋杆的运动方向提供导向，使螺旋杆随着土壤运动时更不容易偏移，使螺旋杆始终保持竖直向下运动，螺旋杆顶端设置有连接环，所述连接环通过拉绳与预警机构连接，连接环通过拉绳拉动预警机构向下运动，使预警机构倾斜报警。

13、本发明的有益效果如下：

14、1.本发明通过设置螺旋杆，解决了在监测土地沉陷时，由于地下土壤运动幅度小，导致地表沉陷不明显，难以监测，通过在地下土壤内设置螺旋杆使地下土壤运动传递到地面，使监测更加精准，对灾害的发生更能提前感知。

15、2.本发明通过设置预警机构，解决了长时间使用无人机与卫星监测大大提高了监测成本，预警机构通过太阳能发电实现了用电的自给自足，同时预警机构能对地面沉陷进行长时间监测，节约了人力，使监测更加简便。

16、3.本发明通过设置渗透筒，解决了在检测地下水有害物含量来监测有无渗漏，导致了污染物已经污染了地下水源，难以得到补救，通过在地表设置渗透筒收集土壤渗透液，使污染物还未渗透到地底对土壤渗透进行补救措施。