本實(shí)用新型涉及一種模擬覆蓋巖層滲水的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特別涉及一種由PLC控制的覆蓋巖層滲水自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

我國部分露天礦經(jīng)過多年的開采，陸續(xù)轉(zhuǎn)入地下開采。露天轉(zhuǎn)地下采用無底柱分段崩落法的礦山，由于露天坑的匯水面積較大，降雨時(shí)大量雨水經(jīng)過覆蓋巖層涌入井下，易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此，研究覆蓋巖層的滲水規(guī)律，對于露天轉(zhuǎn)地下礦山的安全生產(chǎn)具有重要意義。為了研究覆蓋巖層的滲水規(guī)律，我們需要一種研究覆蓋巖層的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，能夠模擬露天坑和天然的降雨系統(tǒng)，能夠模擬覆蓋巖層并將滲水匯集進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)得出的分析結(jié)果對現(xiàn)實(shí)的安全生產(chǎn)具有重要意義。

到目前為止，在覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)中還沒有覆蓋巖層滲水自動(dòng)采集的裝置，實(shí)驗(yàn)無法對滲水時(shí)間、滯水時(shí)間、滲水分布、滲水量等參數(shù)進(jìn)行多點(diǎn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，因此需要對該裝置重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝置自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。滲水量自動(dòng)匯集、數(shù)據(jù)采集裝置是實(shí)現(xiàn)覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化的一個(gè)核心組成部分。該裝置采用PLC控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，突破了過去無法實(shí)現(xiàn)對滲水時(shí)間、滯水時(shí)間、滲水分布、滲水量等參數(shù)進(jìn)行多點(diǎn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所述問題，本實(shí)用新型提供了一種由PLC控制的覆蓋巖層滲水自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置采用傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了滲水分布匯集及數(shù)據(jù)采集，解決了多點(diǎn)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)難題，使?jié)B水實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性都有了極大的改善和提高。該系統(tǒng)裝置記錄和監(jiān)測整個(gè)滲水過程，實(shí)時(shí)采集相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)的科學(xué)化水平。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種由PLC控制的覆蓋巖層滲水自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，包括匯水漏斗、量筒、導(dǎo)流管、水位傳感器、水滴檢測器和PLC控制系統(tǒng)，量筒安放于導(dǎo)流管下方，水滴檢測器安裝在匯水漏斗出口處，水位傳感器安裝在量筒內(nèi)；

在所述水滴檢測器的上部和下部均設(shè)有導(dǎo)流管，并且上部導(dǎo)流管與下部導(dǎo)流管連通，保證水平穩(wěn)流出；

所述匯水漏斗、量筒、導(dǎo)流管、水位傳感器和水滴檢測器均為3套，3只匯水漏斗焊接在一起，分別對上下盤及中間部位三個(gè)部位進(jìn)行雨水匯集和數(shù)據(jù)采集；

所述PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器、觸摸屏、工控機(jī)，PLC控制器接收水滴檢測器、水位傳感器信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并把結(jié)果在觸摸屏和工控機(jī)上進(jìn)行顯示。

所述水滴檢測器由檢測電容和單片機(jī)電路組成，有水滴經(jīng)過時(shí)，檢測電容的電容值發(fā)生變化，每滴水滴為一個(gè)脈沖，單片機(jī)電路板將檢測到的電容變化的脈沖信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA信號輸入PLC控制系統(tǒng)的PLC控制器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果在于：

1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的滲水量自動(dòng)匯集、測量裝置主體由三個(gè)滲水漏斗組成，分別匯集上下盤及中間部位的滲水量，能夠?qū)⒔?jīng)過覆蓋巖層的滲水進(jìn)行分布匯集和檢測；

2、PLC控制系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)對整體設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的裝置總圖；

圖2為本實(shí)用新型的量筒及水位傳感器圖；

圖3為本實(shí)用新型的匯水漏斗的正視圖；

圖4為本實(shí)用新型的匯水漏斗的側(cè)視圖；

圖5為本實(shí)用新型的工作流程圖；

圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施方式安裝連接圖。

其中，1-匯水漏斗 2-上部導(dǎo)流管 3-水滴檢測器 4-下部導(dǎo)流管 5-量筒 6-水位傳感器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1-4所示，一種由PLC控制的覆蓋巖層滲水自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，包括匯水漏斗1、量筒5、導(dǎo)流管2和4、水位傳感器6、水滴檢測器3和PLC控制系統(tǒng)，量筒5安放于導(dǎo)流管4下方，水滴檢測器3安裝在匯水漏斗1出口處，水位傳感器6安裝在量筒5內(nèi)；

在所述水滴檢測器3的上部和下部均設(shè)有導(dǎo)流管，并且上部導(dǎo)流管2與下部導(dǎo)流管4連通，保證水平穩(wěn)流出；

所述匯水漏斗1、量筒5、導(dǎo)流管2和4、水位傳感器6和水滴檢測器3均為3套，3只匯水漏斗1焊接在一起，分別對上下盤及中間部位三個(gè)部位進(jìn)行雨水匯集和數(shù)據(jù)采集；

如圖5所示，所述PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器、觸摸屏、工控機(jī)，PLC控制器接收水滴檢測器3、水位傳感器信號6，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并把結(jié)果在觸摸屏和工控機(jī)上進(jìn)行顯示。

所述水滴檢測器3由檢測電容和單片機(jī)電路組成，有水滴經(jīng)過時(shí)，檢測電容的電容值發(fā)生變化，每滴水滴為一個(gè)脈沖，單片機(jī)電路板將檢測到的電容變化的脈沖信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA信號輸入PLC控制系統(tǒng)的PLC控制器。

所述水滴檢測器3插入每個(gè)匯水漏斗1內(nèi)，將接線引出，外部進(jìn)行密封處理。

為避免由于水滴檢測器3的插入造成滲水量大時(shí)出現(xiàn)滯水現(xiàn)象，在水滴檢測器3的上部和下部都設(shè)有導(dǎo)流管，并且上部導(dǎo)流管2與下部導(dǎo)流管4連通，保證水平穩(wěn)流出。

為了使量筒5中的水位在不同強(qiáng)度的降雨下由明顯的水位變化，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)量筒直徑分別為200mm和100mm。

具體實(shí)施方式一：

如圖6所示，將所述的由PLC控制的覆蓋巖層滲水自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置通過法蘭連接于模擬覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置底部，連接成整套的模擬覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置。

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，本實(shí)用新型的裝置分別對模擬覆蓋巖層滲水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置的上下盤及中間部位三個(gè)部位進(jìn)行雨水匯集和數(shù)據(jù)采集，本實(shí)用新型裝置中的水滴檢測器3檢測到第一滴雨水后，將信號輸入到PLC控制系統(tǒng)的PLC控制器，開始計(jì)時(shí)，同時(shí)隨著雨水流入到量筒5內(nèi)，量筒5內(nèi)的水位傳感器6將水位的變化信號輸入到PLC控制系統(tǒng)的PLC控制器；PLC控制系統(tǒng)把降雨流量、各部位量筒5內(nèi)的滲水量進(jìn)行實(shí)時(shí)處理計(jì)算分析，最終形成數(shù)據(jù)表格和曲線在觸摸屏和工控機(jī)上進(jìn)行保存和顯示；當(dāng)降雨經(jīng)過一段時(shí)間后停止，隨后經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)，量筒5內(nèi)的液位傳感器6檢測到水位在一段時(shí)間內(nèi)不再發(fā)生變化，滲水停止，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

滲水量的計(jì)算如下：

式中：V_總—總滲水量，單位mm³；

V₁、V₂、V₃—分別為1號、2號、3號量杯中的滲水量,單位mm³；

d₁、d₂、d₃—分別為1號、2號、3號量杯中的內(nèi)徑,單位mm；

h₁、h₂、h₃—分別為1號、2號、3號量杯中的水位高度,單位mm。

以上實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于上述的實(shí)施例。上述實(shí)施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。