专利名称：一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪及测量方法，测量仪是一种用于隧道、矿井等地下工程测量巷道顶板淋水量的仪器。
背景技术：
我国目前大长隧道、地铁、水电站、铁矿、煤矿等地下工程建设事业蓬勃发展，但是突涌水事故时常发生，造成了大量的人员伤亡和经济损失。这其中有部分原因是矿井或隧道涌水量的监控不到位，无法对裂隙涌水量进行精确测量。巷道顶板淋水是巷道裂隙涌水的重要组成部分，出水面积较大，水流比较散。目前在矿井或隧道巷道顶板淋水量测量中，国内尚无有效的精确测量仪器，测量人员多采用经验法或者非专业仪器估算测量，得出的测量结果误差较大，因此国内在巷道淋水量精确测量仪器开发方面尚有很大的空白。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪。本发明的另一目的是提供一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案
一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，它包括淋水接收容器，淋水接收容器的上端连接对巷道顶板淋水的接收装置，下端设有放水口，在淋水接收容器内的底部设有压力传感器，在淋水接收容器内的侧面设有至少一个液位开关，该测量仪还包括计时与流量自动显示装置，计时与流量自动显示装置包括单片机、控制面板和显示屏，单片机分别与显示屏、控制面板、压力传感器和液位开关相连。所述接收装置包括固定在淋水接收容器上的用于放置可伸缩漏斗的锥形管，锥形管上放置可伸缩漏斗。所述可伸缩漏斗由可伸缩的塑料波纹管做成。所述放水口上设有放水截止阀。所述压力传感器为微压压力传感器。所述液位开关为防爆型光电液位开关。所述显示屏为LCD显示屏。所述液位开关为两个，分别所处位置为使淋水接收容器的体积为9L和18L的位置。所述控制面板上设有“开关”、“到9L时间”、“到18L时间”、“流量”四个按钮。所述淋水接收容器上设有水准仪。所述水准仪优选圆水准仪。所述淋水接收容器上设有把手。所述淋水接收容器上设有调整容器水平的调节螺栓。一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量方法，淋水接收容器收集顶板淋水，预先根据淋水量的大小选定淋水体积，当淋水进入容器时触发压力传感器，压力传感器将信号传递单片机开始计时，液位上升，利用液位开关检测液位上升到所预定的淋水体积，此时液位开关将信号反馈回单片机，单片机停止计时，并在显示屏上自动显示计时时间，再根据淋水体积与计时时间计算流量并显示在显示屏上。具体是将测量仪放置于巷道顶板淋水的正下方，通过圆水准仪观察仪器是否水平，如果不水平调节容器底部的调节螺栓校正，然后将可伸缩漏斗伸展开放置在容器顶部锥形管上，根据仪器距顶板的高度把可伸缩漏斗伸展开到一定程度，使漏斗顶端贴近于巷道顶板，巷道顶板的淋水通过可伸缩漏斗流入固定容积淋水接收容器内，此时根据淋水量的大小选用淋水体积；当顶板淋水进入固定容积淋水接收容器，触发容器底部压力传感器，将信号传递给显示装置上的单片机开始计时，容器内液位继续上升到达液位开关，触发液位开关将信号反馈回单片机，则单片机停止计时，显示屏上自动显示计时时间，此时再由单 片机根据预定体积与计时时间自动计算出流量并显示在显示屏上。目前国内尚无此类针对顶板淋水的全自动化精确测量仪器。本发明的有益效果是
1.实现了巷道顶板淋水的精确测量，改变了在矿井或隧道淋水量测量中由于缺乏先进有效的仪器而多采用经验法进行估算测量造成误差过大的现状；
2.运用了微压力及光电传感原理，具有精度高、干扰少、防爆等优点；
3.采用市面上比较先进的两种传感器、单片机以及LCD显示屏，实现了淋水测量的全自动化；
4.漏斗可直接放置在容器上，使用方便，而且收缩压平时体积�。阌谛�
5.安装了圆水准仪，可以实现调平功能，减小了测量误差，使数据更准确；
6.适用于矿山、隧道等地下工程，适用范围广。
图I是本发明结构示意 图2是本发明结构左视 图3是本发明结构俯视 图4是可伸缩漏斗不意图。其中I.放置可伸缩漏斗的锥形管、2.圆水准仪、3.固定容积淋水接收容器、4.放水截止阀、5.把手、6.可调整容器水平的调节螺栓、7.微压压力传感器、8.防爆型光电液位传感器、9. IXD计时与流量自动显示装置、10.可伸缩漏斗。
具体实施例方式下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如图I、图2、图3所示，一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，由放置可伸缩漏斗的锥形管11、圆水准仪2、固定容积淋水接收容器3、放水截止阀4、把手5、可调整容器水平的调节螺栓6、微压压力传感器7、防爆型光电液位传感器8、LCD计时与流量自动显示装置9、可伸缩漏斗10所组成。
如图I所示，可伸缩漏斗10放置在锥形管I上，锥形管焊接在固定容积淋水接收容器3上，微压压力传感器7、防爆型光电液位开关和IXD计时与流量自动显示装置9通过导线连接，圆水准仪2、把手5、放水截止阀4、可调整容器水平的调节螺栓6、微压压力传感器7、光电液位开关和IXD计时与流量自动显示装置9连接在固定容积淋水接收容器3上。固定容积淋水接收容器3的长宽为300_、200_，高度为300_。如图I所示，放置可伸缩漏斗的锥形管I焊接在固定容积淋水接收容器3上，起到稳定可伸缩漏斗10的作用。 如图I所示，圆水准仪2通过焊接的方式固定在固定容积淋水接收容器3上，在放置仪器时可参考圆水准仪2使仪器保持水平。如图I所示，放水截止阀4通过螺纹与焊接在容器底端的管路连接，形成放水口，在测量完毕后用于放掉容器内的水。如图I所示，把手5焊接在固定容积淋水接收容器3上，使容器便于携带。如图I所示，调整容器水平的调节螺栓旋紧在容器的四个支脚上，参考圆水准仪2起到校正仪器水平的作用。如图I所示，微压压力传感器7通过托板用螺丝与容器底板固定，并通过导线与LCD计时与流量自动显示装置9的单片机连接。如图I所示，防爆型光电液位开关(即防爆型光电液位传感器8)通过螺纹连接分别固定在距容器底端150mm、300mm处，共有2个，通过导线与IXD计时与流量自动显示装置9的单片机连接，巷道顶板不同位置淋水量大小不一，则测量人员就需要根据淋水量的大小选用“到9L时间”按钮或“到18L时间”按钮，如淋水特别少时，就要选择“到9L时间”按钮，保证既能节省时间又能精确测量。 如图I所示，IXD计时与流量自动显示装置9通过螺丝固定在容器正面，且面板上有“开关”、“到9L时间”、“到18L时间”、“流量”四个按钮。这个自动显示装置的主要核心是一个小型单片机、控制面板和一块LCD显示屏，单片机与LCD显示屏、控制面板、微压压力传感器7以及光电液位开关相连，通过传感器的信号反馈完成计时与流量计算功能，LCD显示屏则将计时时间与计算出的流量呈现出来。如图4所示，可伸缩漏斗10由可伸缩的塑料波纹管做成，根据需要可对波纹管进行伸缩或弯曲，具有结构简单、使用方便、等优点。地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪使用方法测量人员将测量仪放置于巷道顶板淋水的正下方，通过圆水准仪2观察仪器是否水平，如果不水平可调节容器底部的调节螺栓校正，然后将可伸缩漏斗10伸展开放置在容器顶部锥形管上，测量人员可根据仪器距顶板的高度把可伸缩漏斗10伸展开到一定程度，使漏斗顶端贴近于巷道顶板，这样可以保证在巷道内风比较大的情况下顶板淋水不至于分散到漏斗外，保证接收质量。巷道顶板的淋水通过可伸缩漏斗10流入固定容积淋水接收容器3内，此时测量人员可根据淋水量的大小选用“到9L时间”按钮或“到18L时间”按钮，如淋水特别少时，本着节省时间原则就要选择“到9L时间”按钮，则当顶板淋水进入固定容积淋水接收容器3，触发容器底部微压压力传感器7，将信号传递给显示装置上的单片机开始计时，容器内液位继续上升到达第一个光电液位开关，即液位上升到距容器底板150mm位置时，触发光电液位开关将信号反馈回单片机，则单片机停止计时，LCD显示屏上自动显示计时时间，此时再按“流量”键则由单片机根据预定体积与计时时间自动计算出流量并显示在LCD显示屏上。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做 出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，它包括淋水接收容器，淋水接收容器的上端连接对巷道顶板淋水的接收装置，下端设有放水口，在淋水接收容器内的底部设有压力传感器，在淋水接收容器内的侧面设有至少一个液位开关，该测量仪还包括计时与流量自动显示装置，计时与流量自动显示装置包括单片机、控制面板和显示屏，单片机分别与显示屏、控制面板、压力传感器和液位开关相连。
2.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述接收装置包括固定在淋水接收容器上的用于放置可伸缩漏斗的锥形管，锥形管上放置可伸缩漏斗。
3.如权利要求2所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述可伸缩漏斗由可伸缩的塑料波纹管做成。
4.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述压力传感器为微压压力传感器，所述液位开关为防爆型光电液位开关，所述显示屏为LCD显示屏。
5.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述液位开关为两个，分别所处位置为使淋水接收容器的体积为9L和18L的位置，所述控制面板上设有“开关”、“到9L时间”、“到18L时间”、“流量”四个按钮。
6.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述淋水接收容器上设有水准仪。
7.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述淋水接收容器上设有把手。
8.如权利要求I所述的地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪，其特征是，所述淋水接收容器上设有调整容器水平的调节螺栓。
9.一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量方法，其特征是，淋水接收容器收集顶板淋水，预先根据淋水量的大小选定淋水体积，当淋水进入容器时触发压力传感器，压力传感器将信号传递单片机开始计时，液位上升，利用液位开关检测液位上升到所预定的淋水体积，此时液位开关将信号反馈回单片机，单片机停止计时，并在显示屏上自动显示计时时间，再根据淋水体积与计时时间计算流量并显示在显示屏上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征是，将测量仪放置于巷道顶板淋水的正下方，通过圆水准仪观察仪器是否水平，如果不水平调节容器底部的调节螺栓校正，然后将可伸缩漏斗伸展开放置在容器顶部锥形管上，根据仪器距顶板的高度把可伸缩漏斗伸展开到一定程度，使漏斗顶端贴近于巷道顶板，巷道顶板的淋水通过可伸缩漏斗流入固定容积淋水接收容器内，此时根据淋水量的大小选用淋水体积；当顶板淋水进入固定容积淋水接收容器，触发容器底部压力传感器，将信号传递给显示装置上的单片机开始计时，容器内液位继续上升到达液位开关，触发液位开关将信号反馈回单片机，则单片机停止计时，显示屏上自动显示计时时间，此时再由单片机根据预定体积与计时时间自动计算出流量并显示在显示屏上。
全文摘要
本发明公开了一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪及测量方法，它包括淋水接收容器，淋水接收容器的上端连接接收装置，下端设有放水口，在淋水接收容器内的底部设有压力传感器，在淋水接收容器内的侧面设有至少一个液位开关，该测量仪还包括计时与流量自动显示装置，计时与流量自动显示装置包括单片机、控制面板和显示屏，单片机分别与显示屏、控制面板、压力传感器和液位开关相连。测量方法是收集顶板淋水，根据淋水体积与计时时间计算流量。本发明实现了巷道顶板淋水的精确测量，改变了在矿井或隧道淋水量测量中由于缺乏先进有效的仪器而多采用经验法进行估算测量造成误差过大的现状，适用于矿山、隧道等地下工程，适用范围广。
文档编号G01F22/02GK102749117SQ20121024623
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者于海洋, 张章一, 张霄, 李召峰, 李术才, 李海燕, 李鹏, 杨腾, 王倩, 胡雁蓉 申请人:山东大学
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