一种用于矿山地质环境的监测装置及其监测方法与流程

本发明属于矿山地质环境监测，具体的说是一种用于矿山地质环境的监测装置及其监测方法。

背景技术：

1、我国是世界主要矿业大国，长期大规模矿产开发活动为国家经济建设做出了巨大贡献，矿山地质环境监测系统应运而生，矿山地质环境监测系统包括：表面变形监测、内部位移监测、tdr监测、雨量监测、地下水位监测、地下水质监测、流量监测等的全面自动化监测。

2、鉴于地下水的化学成分分析，是矿山地质环境的监测的重要指标之一，经过检索公开号为：cn107966319b、cn115096650a、cn103728158b和cn116718431a的中国专利，均存在以下问题：

3、1、需要架设支架，将采集器皿投入目标水域，架设支架繁琐，根据绳索的长度判断水深不准确；

4、2、随着时间的推移，地下水的化学成分会有所改变，因此根据时间，采集不同样本综合分析十分重要，根据时间间断的采集样品时，需要人工重复操作，提高施工负担。

5、为此，本发明提供一种用于矿山地质环境的监测装置及其监测方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种用于矿山地质环境的监测装置，包括机体外壳、采集机构、控制机构和驱动组件。

3、机体外壳包括容置筒、存储筒、顶盖和安装支架，容置筒可拆卸安装在存储筒的底部，存储筒的底部通过内外螺纹配合与容置筒连接，且连接处设置有密封垫，用于保证连接处的密封连接，顶盖可拆卸安装在存储筒的顶部，顶盖和存储筒的连接处需要设置密封圈，安装支架可拆卸安装在容置筒的底端，安装支架呈锥台状。

4、采集机构包括控制支架、安装环、收集试管和采集管，控制支架转动安装在容置筒的内腔，控制支架的轴线与容置筒的轴线重合，控制支架沿自身轴线在容置筒的内腔转动，安装环固定安装在控制支架的外壁，收集试管滑动插接在安装环的内部，固定收集试管时，将收集试管插入安装环的内部，实现收集试管的初步安装。

5、控制支架的转动通过驱动组件控制，收集试管的径向外壁与容置筒的径向内壁滑动贴合并开设有流通孔，采集管固定安装在容置筒的径向外壁，转动控制支架，直至流通孔与采集管对齐，实现收集试管与外界的连通。

6、控制机构包括驱动电机和驱动叶片，驱动电机固定安装在安装支架的内部，驱动电机为常见的无刷电机，由于需要在水下工作，在安装过程中需要做密封处理，驱动电机的输出轴与驱动叶片的轴向端固定连接，通过驱动电机控制驱动叶片转动，整体装置位于水下时，从而产生推力，用于控制机体上升下降。

7、优选的，安装支架的外壁固定安装有上升导流座和下潜导流座，其中，上升导流座和下潜导流座均为锥台状，上升导流座和下潜导流座分别位于驱动叶片的轴向两端，可以在整体装置上升和下降的过程中，保证水体与驱动叶片的充分接触，起到导流的作用，在驱动叶片转动的过程中，尽可能的保证动力的稳定。

8、顶盖设置为圆锥状且内部预留有空腔，顶盖设置为圆锥状，可以在机体上升的过程中，降低上端的阻力，安装支架的底部固定安装有配重块，通过顶盖内部的空腔和配重块的配合，可以在机体潜入水底后，保持站立的状态，一方面可以在采集过程中，防止采集管朝向水底污泥，降低采集管堵塞的风险，另一方面，可以在回收上升的过程中，尽可能的保证顶盖部分朝向水面。

9、优选的，控制支架的外壁固定连接有插接针头，插接针头为中空针头，收集试管的上端滑动插接有封闭塞，封闭塞为常见的橡胶密封塞，封闭塞的径向外壁与收集试管的径向内部紧密贴合，实现密封连接，控制支架的外壁固定安装有承载座，插接针头的内腔通过导管与承载座的内腔连通，插接针头刺入封闭塞，实现插接针头与收集试管内腔的连通，承载座的内部设置有电磁阀，用于控制插接针头与承载座内腔的连通，存储筒的内腔可拆卸安装有存储罐，存储罐为常见的负压罐，存储罐的内腔与承载座的内腔连通。

10、优选的，承载座的上端面固定安装有顶针，存储罐输出端固定安装有气门嘴，在承载座的上端设置有与气门嘴相适配的凹槽，将存储罐的输出端对准顶针并按压，通过顶针顶压气门嘴内部的气门芯，实现存储罐内腔与承载座内腔的连通，存储筒的内壁固定安装有限位环，限位环的内壁与存储罐的内壁滑动贴合，限位环为常见的橡胶环，通过限位环与存储罐的摩擦力，实现存储罐的初步固定，存储筒的内壁固定安装有用于顶压存储罐的弹性架，弹性架的顶面与存储罐的底面贴合，在存储筒容置筒组装完成后，通过弹性架的弹力顶压存储罐，使得气门嘴插入承载座的内腔，实现两者内腔的连通。

11、优选的，控制支架的外壁固定安装有密封片，密封片的外壁与容置筒的内壁紧密贴合，且密封片位于两个收集试管之间，在采集样品时，可以降低外界水流入容置筒内腔的风险。

12、优选的，驱动组件包括控制电机、控制齿盘、连接杆和传动齿盘，控制电机固定安装在容置筒的底面，控制齿盘的轴向端与控制电机的输出轴固定连接，控制电机用于带动控制齿盘转动，连接杆的一端弹性安装在控制支架的内壁，连接杆的外壁设置有弹簧，弹簧的另一端与控制支架的内壁固定连接，实现连接杆与控制支架的弹性连接，连接杆的底端固定安装有安装盘，传动齿盘固定安装在安装盘的底面，通过连接杆受到弹力，实时推动传动齿盘实时具有与控制齿盘卡合的趋势。

13、在使用时，将装载有收集试管的控制支架插入容置筒的内腔，此时传动齿盘具有与控制齿盘卡合的趋势，启动控制电机带动控制齿盘转动，直至控制齿盘与传动齿盘卡合，此时可以通过控制电机带动控制支架转动。

14、优选的，控制支架的外壁固定安装有弹性筒，插接针头安装在弹性筒的轴向外壁，弹性筒的内壁与收集试管的内壁滑动贴合，弹性筒的外壁固定安装有顶压斜块，弹性筒的外壁通过内外螺纹配合安装有收紧环，转动收紧环，通过收紧环的内壁挤压顶压斜块，从而实现弹性筒的收紧，达到收集试管与插接针头固定的效果，弹性筒的内壁设置密封环，弹性筒的内壁固定安装有用于顶压密封环的顶压环，顶压环的截面为梯形，在弹性筒收紧的过程中，通过顶压环顶压密封环的径向外壁，密封环沿轴向形变，从而使得密封环的轴向端与封闭塞的外壁紧密贴，提高插接针头与封闭塞连接处的密封性。

15、优选的，收集试管的内壁固定安装有弹性斗，弹性斗为漏斗状的橡胶片，收集试管的内壁弹性安装有浮力板，浮力板的密度小于水体的密度，随着收集试管内腔的液面上升，通过浮力控制浮力板上升，直至浮力板的外壁与弹性斗的底部贴合，从而可以实现弹性斗的封堵，用于防止水体流入存储罐的内腔，弹性斗的上端设置有封闭球，封闭球通过连轴与浮力板的上端面固定连接，在需要取出收集试管时，需要将整体装置翻转，此时浮力板受的浮力方向改变，浮力板受浮力通过连轴控制封闭球封堵弹性斗，从而防止弹性斗漏水。

16、优选的，收集试管的内壁固定安装有承载板，承载板的外壁开设有供水体通过的通孔，以便于液面上升控制浮力板活动，承载板的上端面固定连接有导向杆，导向杆延伸至浮力板的内腔并与浮力板弹性连接，导向杆的外壁设置有弹簧，弹簧的弹力实时推动浮力板，使得浮力板实时具有与弹性斗远离的趋势，在插接针头与负压腔室连通时，可以防止浮力板受气压差影响与弹性斗贴合，从而在采样时，保证负压腔室与收集试管内腔的连通，提高采样的流程度。

17、一种用于矿山地质环境的监测装置的监测方法，该方法采用上述用于矿山地质环境的监测装置，包括以下步骤：

18、a1、将收集试管逐一插入安装环的内部，按压收集试管直至插接针头刺破封闭塞；

19、a2、旋转收集试管调整流通孔位置，然后旋转收紧环固定收集试管；

20、a3、将控制支架插入容置筒的内腔，旋转控制支架，调整流通孔与采集管的位置；

21、a4、将存储罐插入存储筒的内腔，然后将存储罐的输出端对准承载座的上端，组装容置筒和存储筒；

22、a5、将整体装置投入目标水域，待到回收时间，启动驱动电机控制驱动叶片转动，直至整体装置浮出水面，完成回收；

23、a6、分离容置筒和存储筒，将控制支架抽出，取下收集试管完成样品收集。

24、本发明的有益效果如下：

25、1.本发明通过在容置筒的内部转动安装控制支架，控制支架的外壁可拆卸安装有多个收集试管，收集试管的径向外壁与容置筒的径向内壁滑动贴合并开设有流通孔，采集管固定安装在容置筒的径向外壁，转动控制支架，直至流通孔与采集管对齐，实现收集试管的外界的连通，在需要对矿区地下水进行采样品采集时，将装置组装后投入目标水域，根据时间间隔，调节控制支架偏转，从而实现不同时间段样本的自动采集，降低施工成本，提高采样效率。

26、2.本发明通过在收集试管的内壁设置漏斗状的弹性斗，同时在收集试管的内壁弹性安装浮力板，浮力板通过连轴安装有封闭球，浮力板和封闭球分别位于弹性斗的两侧，随着收集试管内腔的液面上升，通过浮力控制浮力板上升，直至浮力板的外壁与弹性斗的底部贴合，从而可以实现弹性斗的封堵，用于防止水体流入存储罐的内腔，在整体装置翻转，此时浮力板受的浮力方向改变，浮力板受浮力通过连轴控制封闭球封堵弹性斗，从而防止弹性斗漏水。