矿山地质环境监测设备远程控制系统设计

设计开发了一套基于LabVIEW平台的矿山地质环境监测设备远程控制与数据管理信息系统。系统通过制定数据传输标准,实现对不同监测设备的兼容与统一管理。系统内部采用数据流的设计思路,实现对每一台监测仪器的实时远程控制与数据的实时入库,并分析监测设备数据的变化趋势,适时改变矿山地质环境监测设备的监测状态,实现对监测设备基于数据变化的智能化控制。文中详细阐述了数据传输标准的编制及远程控制系统关键模块的设计方法,最后总结了系统测试运行的优缺点。

矿山地质灾害监测技术方法研究

中国矿业的快速发展,在为经济社会发展提供重要物质保障的同时,也累积了大量的地质环境问题,并直接关系到人民群众的生命财产安全和社会经济的可持续发展。中国矿山地质环境问题较为严重,《矿山地质环境保护规定》和《全国矿产资源规划(2008―2015年)》要求矿山地质环境监管更加规范化、制度化、时效性。

光纤传感技术在岩溶塌陷监测中的应用研究

通过对比分析岩溶塌陷监测技术的优缺点,结合前人工作经验,将BOTDR和FBG联合监测的方案应用于岩溶塌陷区岩土体变形监测中。通过对唐山陡河东岸岩溶塌陷点地质条件的分析,选取试验用纤、制定铺设方案,并对试验过程进行了详细的描述,探索了野外应用中温度补偿的方法。经过多次数据采集及处理分析得出,光纤传感技术可实现岩土体变形的多点定位,可捕获岩土体变形趋势和实现对塌陷变形边界的描述。通过FBG和BOTDR联合监测应用,可以克服两种监测手段的缺陷,从而获得塌陷体的全部信息,具有非常好的应用前景。

深部含水层pH值在线监测电位漂移补偿技术

电位漂移是制约p H值长期在线监测的瓶颈问题。对引起p H值长期原位在线监测电位漂移的影响因素进行了探讨,筛选出了决定性影响因素。基于仪器零点漂移智能补偿技术和p H电极电位漂移智能补偿技术,设计了p H值深层原位长期在线监测仪器,在室内和野外进行了应用测试,其p H值监测精度控制在±0.2。

急倾斜煤层水平分层开采引发的地表变形监测技术研究

西北地区厚黄土覆盖层急倾斜煤层开采引发的地表沉陷、地裂缝等地质灾害具有独特的发育特征,需要具有针对性的监测指标和方法,从而获取监测体的演变模式,本文选择甘肃省窑街三矿采煤引发的地表沉陷典型区域作为研究试验区,通过总结采煤工艺及地质条件差异引起的地表沉陷特征,结合采用传统测量技术与现代实时监测技术,实施了针对急倾斜煤层开采引发的厚黄土层变形监测工作,选取地表埋设GPS监测桩定期监测和安装拉绳变形监测仪实时采集数据的方法,实时监测塌陷区典型变形点的三维变形情况,并通过数据分析对垂向沉降和水平位移进行了对比,进一步对稳定区进行了划分。该研究为开展类似条件下的监测和研究工作积累了经验。

CMT技术在地下水多层监测中的应用研究

随着地下水监测技术的不断完善和发展,单孔多层监测井技术广泛应用于地下水监测工作。CMT监测井就是其中的一种,该技术采用了新型成井结构方式,能够实现单井监测多层地下水,分层采集水样进行水质分析,有一井替代多井监测的特点,能够降低建井及监测成本,提高监测效率。利用CMT多层监测技术,在黑河中游进行地下水多层监测,根据实际监测数据进行水文地质分析,验证了CMT技术在地下水多层监测中的实用性和有效性。

封隔注浆分层成井技术在水文地质勘查中的应用研究

封隔注浆分层成井技术为多层水文地质钻孔分层成井提供了一种快速高效的新工艺。传统分层成井方法耗时长、效果差、止水效果不稳定,尤其是在细颗粒或钻孔结构不稳定的地层分层成井困难,易发生钻孔事故等问题。文章通过室内试验和野外施工,探索出封隔注浆分层成井。以HQ56水文地质孔为例,研究了分层成井、分段振荡洗井,并进行了分层抽水试验。研究表明,封隔注浆分层成井技术止水可靠,分层抽水试验数据准确。该技术尤其适用于细颗粒或钻孔结构不稳定地层快速分层成井。

采煤区地质环境监测技术研究

本文分析了我国矿山地质环境监测技术的发展现状，对比不同监测技术方法的优缺点。根据重庆南桐采煤沉陷区地质环境现状，研发相应的地表位移等监测仪器和矿山地质环境监测管理信息平台，并介绍了南桐采煤沉陷区的监测方法，通过在化工厂家属区实施地表位移、深部位移等多种监测技术的联合应用和数据分析，得出化工厂家属区因采煤沉陷引发地表与深部变形趋势，对类似条件下矿山地质环境监测预警具有指导意义．

深孔分层抽水自动监测仪器的设计与应用

针对深进尺钻孔各个含水层水文地质参数难以独立获取、试验环境恶劣等问题,提出深孔分层抽水试验的新方法。设计了基于压阻硅芯体的温度、压力传感器并配置自动控制单元,与含水层封隔器配套使用,解决了深孔含水层独立研究的难题。考虑到自动监测仪器高精度指标、高频采样能力及高效数据处理的需求,开发了智能补偿算法,设计了高速采样电路及上位机数据处理界面,完善了仪器的整体性能。同时,设计了基于LCD1602显示屏的数据实时显示模块及基于SD卡的数据储存模块,使得监测设备能够实时掌握试验动态,并且实现了试验数据的实时存储。分层抽水自动监测仪器成功运用于黑河流域水文地质调查工作中,获取了黑河中下游地区多个含水层的抽水试验数据。应用结果表明了仪器的高效性和可靠性。此类仪器及方法有助于提高我国水文地质调查质量,以及水文地质领域的理论创新。

物联网在高原寒区地下水监测系统中的应用

针对青海高原寒区地下水监测工作的现状,研制开发一种基于物联网技术的地下水自动监测系统,重点解决监测仪器在高海拔、低温环境下的可靠性。介绍了监测系统的结构组成及软硬件设计,并采取多项措施来提高监测仪器低功耗和稳定性。通过一年多的野外试验应用,系统运行状况良好。该系统的研究成功能更好地服务于青海高原寒区地下水监测方面的工作,为恶劣环境下的地下水监测提供先进的技术手段。

高寒地带地下水动态在线监测系统设计与应用

针对高寒地带极端恶劣的气候环境及地下水监测野外工作的现状,研制一套环境适应性强的地下水动态在线监测系统。系统主要由水位探头、远程数据传输装置及终端平台组成。采用通用的1号碱性电池作为电源,维护方便。从系统的硬件及软件2部分着手,采取多项措施来降低仪器功耗,提高稳定性,重点解决监测仪器在低温环境下的可靠性。野外试验表明系统运行状况良好,经受住了高寒气候下的低温环境的考验,实现了系统的自动化采集及远程传输,提高了工作效率。

多源信息融合高精度溶解氧检测技术的研究

针对影响极谱式溶解氧电极测量精度的主要因素,采用多源信息融合的设计思路,详细探讨了包括温度、气压等多源信息的高精度溶解氧检测技术。文中对极谱式溶解氧电极测量原理、检测电路、溶解氧影响因素及其补偿方法等进行了详细介绍,并与HQ30d溶解氧检测仪进行了野外检测比对,结果表明采用该技术可显著提高溶解氧的测量精度、稳定性和可靠性。

地下水监测多源信息管理系统的开发

随着经济的发展和人口的不断增加,大量超采地下水造成了地下水位埋深大幅度下降,地下水的超采引发了一系列环境地质问题。为了对地下水进行科学管理和合理规划,开发了一种新的地下水信息系统。该系统重点解决地下水监测数据获取、传输、管理与远程控制等方面的关键技术问题,并实现实时监测数据的解析、同步更新、显示、查询、仪器设备管理、通讯设备管理、监测井信息管理、报警等功能。系统兼容多个厂商提供的设备,可对不同格式的监测数据进行处理。用户通过互联网即可使用本系统,表明具有使用方便、通用性强等特点。

基于北斗传输的地下水监测仪的设计与实现

地质环境监测仪器在实际应用中应具有较为严格的仪器属性,包括耐高低温性、密封性、耐腐蚀性、低功耗等。而无公网覆盖地区多为高寒高海拔地区,仪器长期暴露在较为恶劣的地质环境中。因此,及时、稳定的数据通信传输技术是获取水文地质参数、确保地下水动态监测系统稳定运行的关键。目前,地下水动态远程监测技术多采用GSM短信格式进行监测数据的传输,但是该方式在野外应用中非常受限。为使地下水参数监测不受无线公共网络覆盖区域的限制,利用北斗卫星的定位与短报文技术,研究了一种可利用北斗卫星进行数据传输的通信仪器。经过大量的室内调试及野外稳定性试验,证明了基于北斗卫星开发的地下水动态监测通信控制终端,数据传输稳定,仪器功耗低,防风、防沙、防潮性能良好。该研究解决了无手机信号地区地下水监测数据的传输障碍,实现了多方式的地下水监测通信。

基于STM32的便携式二氧化碳监测仪设计

针对二氧化碳地质储存地区环境中CO2浓度监测,基于STM32F103RE微控制器,设计了一款便携式二氧化碳监测仪,在RS232协议下,实现微控制器与传感器、液晶显示模块、U盘存储模块的数据通讯,系统中选用三个红外吸收型二氧化碳传感器,由继电器控制电路切换三个通道,实现分档采集数据,最后利用监测仪进行了室内CO2气体浓度测试实验,实验结果证明三个数据采集通道工作正常。

一种滑坡深部倾角监测装置研制

在倾角传感器、解码器PT2272和STM32微控制器的基础上,研制了一种能对滑坡深部不同层位倾角变形实时监测的滑坡深部倾角监测装置。文章首先介绍了监测装置的总体设计;接着分模块详细介绍了监测装置的硬件设计,从编码命令程序何数据采集程序两方面阐述了监测装置的软件设计;最后通过模拟实验检验了监测装置的可靠性,验证了监测装置在滑坡深部倾角变形监测的可行性。

一种多参数滑坡监测仪设计

为对滑坡深部应力、倾角、含水率等参数及滑坡地表裂缝位移、降雨量等参数进行综合监测,该文设计了一种准分布式滑坡监测装置,装置可实现对滑坡地表裂缝和深部倾角的准分布式测量。装置以STM32单片机为核心,利用编解码芯片PT2272与PT2262进行远程通信与控制,以提高控制可靠性,结合位移、倾角等传感器,通过设计切换模块电路,信号调理电路和AD采集电路完成了监测仪硬件设计,通过对STM32单片机编程和LCD组模人机界面设计,完成了系统软件。野外实地测试证明,监测装置实现了对滑坡地表位移和深部倾角的实时监测,且具有实用性和稳定性的特点。

小口径惯性泵地下水取样技术正交试验分析

多通道地下水监测井技术具有成井成本低、可获取多层地下水参数等优点,是地下水监测技术发展的趋势,但是井眼尺寸小,地下水取样困难。惯性泵取样技术是针对多通道地下水监测井井眼直径小、取样深度大等特点而研究的一种技术。通过优选取样管材、合理设计,形成了系列化的小口径地下水取样惯性泵,在野外小口径地下水监测井中取样试验证明,惯性取样泵具有携带方便、操作简单等优点,并采用正交试验分析了各取样参数在取样过程中对惯性泵取样效率的影响趋势。研究结果可为惯性泵取样作业提供参考。

水平定向钻进铺管技术在盐碱地改良中的应用

土壤盐碱化作为一种渐进性环境地质灾害,已严重制约着人类生活与社会经济的发展,对盐碱地实施改良和微咸水开发利用已成为世界关注的热点。以往的盐碱地改良多用明渠、暗管排水、暗管结合大口径竖井抽排、种植耐碱性植物等方法,明渠及埋设暗管对地表的开挖破坏性极大、且排水量及适用深度有限、植物改良存在周期长、费时费力等诸多缺点。水平定向钻进铺管技术可将滤水管以水平或近似水平安装在含水层中(水平井),可垂直于含水层流向长距离铺设,与传统改良方式相比能获得较大的出水量、成本低、且施工对环境影响小等诸多优势,工程实例证明,该施工工艺技术为盐碱地改良、地下咸水开发利用、浅层低渗透性地下水资源开采等提供了较理想的工艺方法。

碳储深孔pH值在线监测仪器的设计

为了防止储存到地层中的二氧化碳泄漏对环境产生严重影响,需要对封存深层区开展pH值原位在线监测,以确定二氧化碳的地下动态。为此设计了一种基于温度补偿的高精度低漂移pH值在线监测仪器,以低功耗MSP430F5438微处理器为核心。设计了基准源双路同步差分采样电路,研究和分析了造成智能仪器零点发生漂移的原因,同时结合数字滤波技术,解决了智能仪器在复杂工作环境下的零点漂移问题,形成了一套完备的智能仪器零点漂移自动补偿技术方法。该仪器已在野外进行了安装应用,取得了满意的效果,对于监控场地二氧化碳泄漏具有重要的意义。该仪器的测量精度达到±0.05 pH,能够满足在线监测的需要,现已用于工程监测,具有较广泛的应用前景。