本實用新型涉及一種巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置。

背景技術(shù)：

近年來，自然災(zāi)害頻發(fā)，尤其是在一些山區(qū)地帶，由于極端天氣、人為因素和其特殊的自然環(huán)境，經(jīng)常發(fā)生山體滑坡、泥石流等重大安全事故。現(xiàn)有的安全預(yù)警一般是基于天氣預(yù)報來做出預(yù)判，但對于巖體本身的具體安全指標(biāo)、存在多大的安全隱患、以及是否會發(fā)生較大安全事故缺乏準(zhǔn)確的預(yù)警和檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：一種巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置，其特征在于：所述巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置包括一個頂部敞開的箱體，箱體內(nèi)底部設(shè)置有模擬巖體塊；所述模擬巖體塊的上部沿外圍一周設(shè)置有多個傾角傳感器，模擬巖體塊內(nèi)部從上至下呈階梯狀設(shè)置有多層散列分布的濕度傳感器；所述箱體底部模擬巖體塊的一側(cè)還設(shè)置有電動鉆頭；箱體外表面一側(cè)還設(shè)置有顯示屏和報警器；箱體上方設(shè)置有噴液面板，所述噴液面板底部設(shè)置有多個噴液孔，所述噴液孔上還設(shè)置有電動閥門；噴液面板一側(cè)通過進水管與設(shè)置在箱體一側(cè)的蓄水裝置出水口連通；所述蓄水裝置內(nèi)部設(shè)置加壓泵；所述箱體上方還設(shè)置有光照面板，所述光照面板底部設(shè)置有多個光源，光照面板上方還設(shè)置有與多個光源相連的分段式開關(guān)裝置；所述分段式開關(guān)裝置還通過導(dǎo)線連接有電源插接頭；光照面板一側(cè)與設(shè)置在箱體一側(cè)的可伸縮支架固定連接；所述巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置還包括主控裝置和遙控器；所述主控裝置內(nèi)設(shè)置有單片機、無線收發(fā)模塊和計時模塊；所述傾角傳感器、濕度傳感器和遙控器均與主控裝置輸入端相連；所述電動閥門、電動鉆頭內(nèi)部的啟動裝置、顯示屏、報警器、加壓泵內(nèi)部的啟動裝置和分段式開關(guān)裝置均與主控裝置輸出端相連。

所述單片機的型號為合泰HT32。

所述傾角傳感器至少為3個，且兩兩之間以均勻夾角分布于模擬巖體塊上部外圍。

所述濕度傳感器在模擬巖體塊內(nèi)部從上至下至少均勻分布有3層，且每一層的濕度傳感器均勻散列分布。

所述光源至少為6個。

所述噴液孔密布在噴液面板的底部，每個電動閥門覆蓋兩個相鄰的噴液孔。

本實用新型通過光照面板和噴液面板模擬對箱體內(nèi)模擬巖體塊的高溫和暴雨環(huán)境，通過電動鉆頭模擬對該模擬巖體塊實施鉆洞開挖的情況，然后根據(jù)模擬巖體塊上設(shè)置的濕度傳感器判斷當(dāng)前模擬巖體塊內(nèi)部每一層的濕度情況，從而判斷當(dāng)前模擬巖體塊是否存在發(fā)生滑坡或者泥石流的風(fēng)險；與此同時，還能通過傾角傳感器判斷當(dāng)前模擬巖體塊是否存在傾斜角度的變化，并進一步發(fā)出傾覆的報警信息；通過本實用新型，可以模擬巖體在不同自然環(huán)境和人為操作情況下發(fā)生災(zāi)害的情形，并能自動發(fā)出報警信息，便于安全人員進行監(jiān)控和預(yù)警。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中噴液面板的仰視圖；

圖3為圖1中光照面板的仰視圖；

圖4為本實用新型實施例的內(nèi)部邏輯控制結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明。

如圖1至圖4所示，一種巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置，包括一個頂部敞開的箱體1，箱體1內(nèi)底部設(shè)置有模擬巖體塊2；所述模擬巖體塊2的上部沿外圍一周設(shè)置有多個傾角傳感器3，模擬巖體塊2內(nèi)部從上至下呈階梯狀設(shè)置有多層散列分布的濕度傳感器4；所述箱體1底部模擬巖體塊2的一側(cè)還設(shè)置有電動鉆頭6；箱體1外表面一側(cè)還設(shè)置有顯示屏7和報警器8；箱體1上方設(shè)置有噴液面板9，所述噴液面板9底部設(shè)置有多個噴液孔10，所述噴液孔10上還設(shè)置有電動閥門5；噴液面板9一側(cè)通過進水管11與設(shè)置在箱體1一側(cè)的蓄水裝置12出水口連通；所述蓄水裝置12內(nèi)部設(shè)置加壓泵13；所述箱體1上方還設(shè)置有光照面板14，所述光照面14板底部設(shè)置有多個光源15，光照面板14上方還設(shè)置有與多個光源15相連的分段式開關(guān)裝置16；所述分段式開關(guān)裝置16還通過導(dǎo)線17連接有電源插接頭18；光照面板14一側(cè)與設(shè)置在箱體1一側(cè)的可伸縮支架19固定連接；所述巖體安全預(yù)警監(jiān)測模擬實驗裝置還包括主控裝置20和遙控器21；所述主控裝置20內(nèi)設(shè)置有單片機201、無線收發(fā)模塊202和計時模塊203；所述傾角傳感器3、濕度傳感器4和遙控器21均與主控裝置20輸入端相連；所述電動閥門5、電動鉆頭6內(nèi)部的啟動裝置、顯示屏7、報警器8、加壓泵13內(nèi)部的啟動裝置和分段式開關(guān)裝置16均與主控裝置20輸出端相連。

所述單片機201的型號為合泰HT32。

所述傾角傳感器3至少為3個，且兩兩之間以均勻夾角分布于模擬巖體塊2上部外圍。

所述濕度傳感器4在模擬巖體塊2內(nèi)部從上至下均勻分布至少有3層，且每一層的濕度傳感器4均勻散列分布。

所述光源15至少為6個。

所述噴液孔10密布在噴液面板9的底部，每個電動閥門5覆蓋兩個相鄰的噴液孔10。

該模擬實驗裝置工作前，操作者可以事先在箱體內(nèi)植入所需種類的模擬巖體塊，比如：砂石類的模擬巖體塊，花崗巖石類的模擬巖體塊，或者其他類型的模擬巖體塊，以便于實驗者可以對不同各類型不同構(gòu)造的巖體進行模擬實驗。然后，將所傾角傳感器和濕度傳感器植入模擬巖體塊的相應(yīng)位置。此外，還需要在蓄水裝置中加入足量的水，并將與光源的分段式開關(guān)裝置相連的電源插接頭與外部電源連通。

開始實驗室，操作者手持遙控器，通過遙控器面板選擇當(dāng)前模擬的天氣環(huán)境。當(dāng)需要模擬持續(xù)暴雨天氣時，操作者通過遙控器選擇相應(yīng)的按鍵，發(fā)送雨量和時長信息給主控裝置。主控裝置中的無線收發(fā)模塊獲取遙控器發(fā)送的信息，并將信息傳遞給單片機，單片機根據(jù)獲取的信息發(fā)出對應(yīng)的控制指令，首先控制噴液面板底部噴液孔上的電動閥門部分或全部打開，其打開的數(shù)量由單片機根據(jù)所需雨量來決定；然后，單片機發(fā)送指令給加壓泵的啟動裝置，控制加壓泵開始工作，同時，單片機發(fā)送指令給計時模塊開始計時。此時，蓄水裝置中的水在加壓泵的作用下通過進水管進入到噴液面板中，并最終通過噴液孔噴向模擬巖體塊，從而模擬了持續(xù)暴雨天氣環(huán)境，其暴雨雨量由電動閥門打開的數(shù)量和加壓泵的壓力大小來加以控制，而暴雨時長則由計時模塊控制。在暴雨持續(xù)過程中，模擬巖體塊上的傾角傳感器和濕度傳感器會將實時采集的數(shù)據(jù)傳遞給主控裝置，并由單片機對實時數(shù)據(jù)進行分析，判斷當(dāng)前模擬巖體塊的濕度大小和傾角變化，一旦發(fā)現(xiàn)模擬巖體塊內(nèi)的濕度過大，或者巖體的傾角發(fā)生變化，有造成模擬巖體塊滑坡或者發(fā)生泥石流的風(fēng)險，則馬上通過顯示屏和報警器發(fā)出警報信息，提醒操作者注意并采取及時的安全措施。當(dāng)計時模塊計時結(jié)束后，加壓泵停止工作，本次模擬實驗結(jié)束。

同理，當(dāng)需要模擬高溫干旱天氣時，首先調(diào)節(jié)可伸縮支架的高度和位置，確保光照面板處于噴液面板下方，防止光源被噴液面板遮擋；此時，操作者通過遙控器發(fā)送光照強度和時間信息給主控裝置。主控裝置內(nèi)的單片機根據(jù)獲取的信息，首先控制分段式開關(guān)裝置打開對應(yīng)數(shù)量的光源，然后由計時模塊計時控制光照的時間。此時，需要模擬的高溫強度由光源數(shù)量來控制，高溫時間則通過計時模塊控制。當(dāng)模擬巖體內(nèi)的濕度傳感器檢測到濕度過低，則單片機可以判斷當(dāng)前模擬巖體塊內(nèi)部非常干燥，并結(jié)合傾角傳感器傳遞的數(shù)據(jù)，實時發(fā)出報警信息，提醒操作者當(dāng)前模擬巖體塊有發(fā)生滑坡的可能。

此外，本模擬實驗裝置還可以模擬開挖鉆洞對巖體的影響情況。操作者通過遙控器發(fā)送指令給主控裝置，主控裝置通過單片機控制電動鉆頭工作，電動鉆頭對準(zhǔn)模擬巖體塊底部的一側(cè)進行持續(xù)鉆洞操作，此時，傾角傳感器會將模擬巖體塊的傾斜角度信息實時采集并傳遞給主控裝置，通過單片機的分析可以判斷當(dāng)前是否存在由于鉆洞而引發(fā)模擬巖體塊坍塌的風(fēng)險，一旦發(fā)現(xiàn)存在此類風(fēng)險，則馬上通過顯示屏和報警器發(fā)出預(yù)警信息。

由于不同巖體結(jié)構(gòu)對不同環(huán)境的耐受程度不同，因此，實驗者可以分別采用不同類型的模擬巖體塊進行試驗?zāi)M，從而了解和判斷不同結(jié)構(gòu)的模擬巖體塊對高溫、暴雨、或者人工鉆洞等因素的耐受程度和風(fēng)險大小。

本實用新型通過光照面板和噴液面板模擬對箱體內(nèi)模擬巖體塊的高溫和暴雨環(huán)境，通過電動鉆頭模擬對該巖體塊實施鉆洞開挖的環(huán)境，然后根據(jù)模擬巖體塊上設(shè)置的濕度傳感器采集當(dāng)前模擬巖體塊內(nèi)部不同層次的濕度數(shù)據(jù)，從而判斷當(dāng)前模擬巖體塊是否存在發(fā)生滑坡或者泥石流的風(fēng)險；與此同時，還能通過傾角傳感器判斷當(dāng)前模擬巖體塊是否存在傾斜角度的變化，并進一步發(fā)出可能傾覆的報警信息；通過本實用新型，可以模擬不同類型的巖體在不同自然環(huán)境和人為操作環(huán)境下發(fā)生災(zāi)害的情形，并能自動發(fā)出預(yù)警信息，便于相關(guān)人員進行監(jiān)控和預(yù)警。