本发明属地质环境监测技术领域，尤其涉及一种用于煤田地质环境的监测预警装置及方法。
背景技术：
地质灾害是指由于自然或人为作用，多数情况下是二者协同作用引起的，在地球表层比较强烈地破坏人类生命财产和生存环境的岩土体移动事件。地质灾害在成因上具备自然演化和人为诱发的双重性，它既是自然灾害的组成部分，同时也属于人为灾害的范畴。在某种意义上，地质灾害已经是一个具有社会属性的问题，已经成为制约社会经济发展和人民安居的重要因素。因此，地质灾害防治就不仅是指预防、躲避和工程治理，在高层次的社会意识上更表现为努力提高人类自身的素质，通过制定公共政策或政府立法约束公众的行为，自觉地保护地质环境，从而达到避免或减少地质灾害的目的。
当煤矿在进行开采的过程中，便会影响到煤矿附近的地质环境，同时因为地质改变而引起地面沉降、裂缝以及滑坡的出现，而地质环境的改变如得不到及时的预警以及监测，极有可能影响到煤矿业的工作人员的生命财产安全。
技术实现要素：
本发明提供一种用于煤田地质环境的监测预警装置及方法，旨在解决当煤矿在进行开采的过程中，便会影响到煤矿附近的地质环境，同时因为地质改变而引起地面沉降、裂缝以及滑坡的出现，而地质环境的改变如得不到及时的预警以及监测，极有可能影响到煤矿业的工作人员的生命财产安全问题。
本发明是这样实现的，一种用于煤田地质环境的监测预警装置，包括多个插入地面的标识杆以及与用于实时监控标识杆的基站终端，所述标识杆上安装有用于定位的定位模块以及环境监测模块，所述定位模块固定于所述标识杆的内部，所述环境监测模块固定于所述标识杆的顶部，所述基站终端包括坐标模块、处理模块和语音预警模块，所述坐标模块和语音预警模块均与所述处理模块相连接，所述定位模块与所述坐标模块无线数据连接，所述坐标模块用于建立所述标识杆的坐标点，并对坐标点的位置进行实时的监测，所述处理模块对坐标点的变化进行分析和对比，并根据信息对比的结果对所述语音预警模块发送控制指令。
优选的，所述标识杆的底部的呈圆锥状，并利用圆锥状的底端插入到地面中。
优选的，所述标识杆内固定设置有与所述定位模块相适配的信号发送模块，所述定位模块通过所述信号发送模块与所述坐标模块和处理模块相连接。
优选的，所述环境监测模块包括土壤水分传感器、地应力传感器和地下水传感器，所述土壤水分传感器、地应力传感器和地下水传感器均通过所述信号发送模块与所述处理模块相连接，用于对监测的土壤水分、地应力以及地下水的数据监测的发送。
优选的，所述基站终端还包括对比模块，所述对比模块与所述处理模块相连接，用于对比标识杆坐标点在移动前后的改变。
优选的，所述基站终端还包括分析模块，所述分析模块和对比模块均与所述处理模块相连接，用于对所述标识杆坐标点改变后的分析，并将分析的结果发送到所述处理模块的内部。
优选的，所述分析模块的内部设有阈值，该阈值用于坐标点改变之后的对比。
一种用于煤田地质环境的监测预警方法，包括如下步骤：
步骤s10：将多个标识杆依次插入到不同的地区区域中；
步骤s20：利用坐标模块对标识杆进行三维空间坐标的定位以及确定；
步骤s30：坐标模块建立一固定三维坐标点；
步骤s40：根据固定坐标点对比分析标识杆所定位的坐标点；
步骤s50：利用坐标点之间的对比判断标识杆是否发生位置变化；
步骤s60：分析坐标点变化并进行语音预警。
优选的，所述步骤s40中，固定三维坐标与标识杆坐标点的对比包括高度以及两者之间的距离。
优选的，所述步骤s60中，利用语音预警模块对进行预警信息的发送，且该预警信息包括地面沉降预警、裂缝预警以及滑坡预警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种用于煤田地质环境的监测预警装置及方法，通过设置标识杆、环境监测模块、定位模块和坐标模块，在使用的过程中，将多个标识杆插入到不同区域的地面，且坐标模块根据定位模块建立不同标识杆的三维坐标，并将该坐标信息实时发送到处理模块的内部，而处理模块便可将其变化后的坐标与原始坐标进行对比，并对比两个坐标的前后变化，随后，处理模块根据所改变的数据判断分析地质的变化，并同步将控制指令发送到信号预警模块的内部，利用信号预警模块所发出的预警信息对工作人员进行提示，而工作人员便可及时的将该信息告知矿业的负责人以及工作人员，进而便可避免发生地质灾害影响到煤矿业工作人员的生命财产安全。
附图说明
图1为本发明的系统连接结构示意图；
图2为本发明中的标识杆结构示意图；
图3为本发明中的方法流程示意图；
图中：1、标识杆；11、定位模块；12、信号发送模块；13、土壤水份传感器；14、地应力传感器；15、地下水传感器；2、基站终端；21、坐标模块；22、处理模块；23、对比模块；24、分析模块；25、语音预警模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于煤田地质环境的监测预警装置，包括多个插入地面的标识杆1以及与用于实时监控标识杆1的基站终端2，标识杆1上安装有用于定位的定位模块11以及环境监测模块，定位模块11固定于标识杆1的内部，环境监测模块固定于标识杆1的顶部，基站终端2包括坐标模块21、处理模块22和语音预警模块25，坐标模块21和语音预警模块25均与处理模块22相连接，定位模块11与坐标模块21无线数据连接，坐标模块21用于建立标识杆1坐标点，并对坐标点的位置进行实时的监测，处理模块22对坐标点的变化进行分析和对比，并根据信息对比的结果对语音预警模块25发送控制指令。
在本实施方式中，在使用的过程中，基站终端2的工作人便可将多个标识杆1插入到不同区域的地面上，并使得每个标志杆1之间等距分布，其次，每个标识杆1上均设有定位模块11，且该定位模块11与坐标模块21相连接，进而在坐标模块21的作用下，便可利用定位模块11确定每个标识杆1的位置，并随后通过坐标模块21对每个标识杆1进行三维坐标的标记，并统一规划到同一三维坐标系图内部，其次坐标模块21便可将每个标识杆1所对应的原始坐标数据发送到处理模块22的内部，通过处理模块22对其进行存储，随后，标识杆1出现移动时，在定位模块11的作用下，在可将标识杆1移动的信息发送到坐标模块21的内部，而坐标模块21便可根据定位模块11实时更新每个标识杆1所对应的位置坐标信息，同时，在对比模块23的内部设置有时间阈值，对比模块23便可每隔一段时间阈值进行标识杆1原始坐标与现有坐标之间的对比，对比原始坐标和现坐标之间的变化，该变化包括x、y和z轴数据的变化，根据该变化对比得出现坐标就原始坐标而言偏移以及下降的距离，其次还可对比相邻两个标识杆1的原始坐标之间的距离和现坐标之间的距离，从而得出两个相邻标识杆1之间的距离变化，其次，对比模块23将该对比的结果发送到分析模块24的内部，由于在分析模块24的内部设置三个阈值，且三个阈值分别对应坐标的偏移距离、下降的距离以及间距距离，进而当标识杆的原始坐标和现坐标超过该阈值时，便可根据不同的阈值超过对处理模块22发送不同的控制指令，当坐标的下降距离超过该阈值时，并说明该标识杆1所对应的地面出现的明显的沉降情况，进而分析模块24便会发送沉降指令至处理模块22的内部，当坐标的偏移超过阈值时，便说明标识杆1所对应的地面出现了较为明显的滑坡情况，从而导致坐标发生了较为明显的变化，进而分析模块24便会发送滑坡指令至处理模块22的内部，当两个标记杆1之间间距就原始间距而言出现明显变化，并超过了阈值时，便说明两个标识杆1之间所对应的地面出现了明显的长度增加以及可能会导致的裂缝出现，进而分析模块24便会发送裂缝指令至处理模块22的内部，从而处理模块22便可根据分析模块24所发出的不同指令对应对语音预警模块25发送不同的控制指令，且语音预警模块25可为扬声器，进而语音预警模块25便可根据不同的控制指令进行不同的发声，并提示基站终端2内的工作人员，并利用该工作人员对矿业内部的负责人进行提示。
进一步的，标识杆1的底部的呈圆锥状，并利用圆锥状的底端插入到地面中。
在本实施方式中，在使用的过程中，对标识杆1的底部形状设置使其能够顺利的插入到地面上，而当标识杆1插入之后，地质的变化便会带动标识杆1进行位置的改变，并使得标记杆1所对应的坐标发生变化。
进一步的，标识杆1内固定设置有与定位模块11相适配的信号发送模块12，定位模块11通过信号发送模块12与坐标模块21和处理模块22相连接。
在本实施方式中，在使用的过程中，每个标识杆1上均设有定位模块11，且该定位模块11与坐标模块21相连接，进而在坐标模块21的作用下，便可利用定位模块11确定每个标识杆1的位置。
进一步的，环境监测模块包括土壤水分传感器13、地应力传感器14和地下水传感器15，土壤水分传感器13、地应力传感器14和地下水传感器15均通过信号发送模块12与处理模块22相连接，用于对监测的土壤水分、地应力以及地下水的数据监测的发送。
在本实施方式中，在使用的过程中，通过土壤水分传感器13(型号为fds-100)、地应力传感器14(型号为dlgh)和地下水传感器15(型号为dp-sjsw)可以分别对标识杆1附近进行土壤水分、地应力以及地下水进行监测，其中土壤水分传感器13用于监测地质灾害对土壤的破坏程度及失水情况分析等，地应力传感器14用于监测地质灾害的形态，受力方向等，地下水传感器15用于监测地质灾害对地下水的破坏程度及影响等，并将其检测的数据发送到处理模块22的内部，处理模块22还包括显示屏，处理模块22便可将土壤水分传感器13、地应力传感器14和地下水传感器15所采集的数据发送到显示屏上进行显示，供工作人员的观看。
进一步的，基站终端2还包括对比模块23，对比模块23与处理模块22相连接，用于对比标识杆1坐标点在移动前后的改变。
在本实施方式中，在使用的过程中，在对比模块23的内部设置有时间阈值，对比模块23便可每隔一段时间阈值进行标识杆1原始坐标与现有坐标之间的对比，对比原始坐标和现坐标之间的变化，该变化包括x、y和z轴数据的变化，根据该变化对比得出现坐标就原始坐标而言偏移以及下降的距离，其次还可对比相邻两个标识杆1的原始坐标之间的距离和现坐标之间的距离，从而得出两个相邻标识杆1之间的距离变化。
进一步的，基站终端2还包括分析模块24，分析模块24和对比模块23均与处理模块22相连接，用于对标识杆1坐标点改变后的分析，并将分析的结果发送到处理模块22的内部；分析模块24的内部设有阈值，该阈值用于坐标点改变之后的对比。
在本实施方式中，在使用的过程中，由于在分析模块24的内部设置三个阈值，且三个阈值分别对应坐标的偏移距离、下降的距离以及间距距离，进而当标识杆的原始坐标和现坐标超过该阈值时，便可根据不同的阈值超过对处理模块22发送不同的控制指令，当坐标的下降距离超过该阈值时，并说明该标识杆1所对应的地面出现的明显的沉降情况，进而分析模块24便会发送沉降指令至处理模块22的内部，当坐标的偏移超过阈值时，便说明标识杆1所对应的地面出现了较为明显的滑坡情况，从而导致坐标发生了较为明显的变化，进而分析模块24便会发送滑坡指令至处理模块22的内部，当两个标记杆1之间间距就原始间距而言出现明显变化，并超过了阈值时，便说明两个标识杆1之间所对应的地面出现了明显的长度增加以及可能会导致的裂缝出现，进而分析模块24便会发送裂缝指令至处理模块22的内部。
请参阅图3，一种用于煤田地质环境的监测预警方法，包括如下步骤：
步骤s10：将多个标识杆1依次插入到不同的地区区域中；
步骤s20：利用坐标模块21对标识杆进行三维空间坐标的定位以及确定；
步骤s30：坐标模块21建立一固定三维坐标点；
步骤s40：根据固定坐标点对比分析标识杆1所定位的坐标点；
步骤s50：利用坐标点之间的对比判断标识杆1是否发生位置变化；
步骤s60：分析坐标点变化并进行语音预警。
在本实施方式中，在使用的过程中，基站终端2的工作人便可将多个标识杆1插入到不同区域的地面上，并使得每个标志杆1之间等距分布，其次，每个标识杆1上均设有定位模块11，且该定位模块11与坐标模块21相连接，进而在坐标模块21的作用下，便可利用定位模块11确定每个标识杆1的位置，并随后通过坐标模块21对每个标识杆1进行三维坐标的标记，并统一规划到同一三维坐标系图内部，其次坐标模块21便可将每个标识杆1所对应的原始坐标数据发送到处理模块22的内部，通过处理模块22对其进行存储，随后，标识杆1出现移动时，在定位模块11的作用下，在可将标识杆1移动的信息发送到坐标模块21的内部，而坐标模块21便可根据定位模块11实时更新每个标识杆1所对应的位置坐标信息，同时，在对比模块23的内部设置有时间阈值，对比模块23便可每隔一段时间阈值进行标识杆1原始坐标与现有坐标之间的对比，对比原始坐标和现坐标之间的变化，该变化包括x、y和z轴数据的变化，根据该变化对比得出现坐标就原始坐标而言偏移以及下降的距离，其次还可对比相邻两个标识杆1的原始坐标之间的距离和现坐标之间的距离，从而得出两个相邻标识杆1之间的距离变化，其次，对比模块23将该对比的结果发送到分析模块24的内部，由于在分析模块24的内部设置三个阈值，且三个阈值分别对应坐标的偏移距离、下降的距离以及间距距离，进而当标识杆的原始坐标和现坐标超过该阈值时，便可根据不同的阈值超过对处理模块22发送不同的控制指令，当坐标的下降距离超过该阈值时，并说明该标识杆1所对应的地面出现的明显的沉降情况，进而分析模块24便会发送沉降指令至处理模块22的内部，当坐标的偏移超过阈值时，便说明标识杆1所对应的地面出现了较为明显的滑坡情况，从而导致坐标发生了较为明显的变化，进而分析模块24便会发送滑坡指令至处理模块22的内部，当两个标记杆1之间间距就原始间距而言出现明显变化，并超过了阈值时，便说明两个标识杆1之间所对应的地面出现了明显的长度增加以及可能会导致的裂缝出现，进而分析模块24便会发送裂缝指令至处理模块22的内部，从而处理模块22便可根据分析模块24所发出的不同指令对应对语音预警模块25发送不同的控制指令，且语音预警模块25可为扬声器，进而语音预警模块25便可根据不同的控制指令进行不同的发声，并提示基站终端2内的工作人员，并利用该工作人员对矿业内部的负责人进行提示。
进一步的，步骤s40中，固定三维坐标与标识杆坐标点的对比包括高度以及两者之间的距离。
在本实施方式中，在使用的过程中，利用固定坐标点的建立，可以与每个标识杆所形成的坐标点进行对比，并根据对比结构对处理模块22发送不同的控制指令。
进一步的，步骤s60中，利用语音预警模块25对进行预警信息的发送，且该预警信息包括地面沉降预警、裂缝预警以及滑坡预警。
在本实施方式中，在使用的过程中，处理模块22便可根据分析模块24所发出的不同指令对应对语音预警模块25发送不同的控制指令，且语音预警模块25可为扬声器，进而语音预警模块25便可根据不同的控制指令进行不同的发声，并提示基站终端2内的工作人员，并利用该工作人员对矿业内部的负责人进行提示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：包括多个插入地面的标识杆以及与用于实时监控标识杆的基站终端，所述标识杆上安装有用于定位的定位模块以及环境监测模块，所述定位模块固定于所述标识杆的内部，所述环境监测模块固定于所述标识杆的顶部，所述基站终端包括坐标模块、处理模块和语音预警模块，所述坐标模块和语音预警模块均与所述处理模块相连接，所述定位模块与所述坐标模块无线数据连接，所述坐标模块用于建立所述标识杆的坐标点，并对坐标点的位置进行实时的监测，所述处理模块对坐标点的变化进行分析和对比，并根据信息对比的结果对所述语音预警模块发送控制指令。
2.如权利要求1所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述标识杆的底部的呈圆锥状，并利用圆锥状的底端插入到地面中。
3.如权利要求1所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述标识杆内固定设置有与所述定位模块相适配的信号发送模块，所述定位模块通过所述信号发送模块与所述坐标模块和处理模块相连接。
4.如权利要求3所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述环境监测模块包括土壤水分传感器、地应力传感器和地下水传感器，所述土壤水分传感器、地应力传感器和地下水传感器均通过所述信号发送模块与所述处理模块相连接，用于对监测的土壤水分、地应力以及地下水的数据监测的发送。
5.如权利要求1所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述基站终端还包括对比模块，所述对比模块与所述处理模块相连接，用于对比标识杆坐标点在移动前后的改变。
6.如权利要求5所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述基站终端还包括分析模块，所述分析模块和对比模块均与所述处理模块相连接，用于对所述标识杆坐标点改变后的分析，并将分析的结果发送到所述处理模块的内部。
7.如权利要求6所述的一种用于煤田地质环境的监测预警装置，其特征在于：所述分析模块的内部设有阈值，该阈值用于坐标点改变之后的对比。
8.一种用于煤田地质环境的监测预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤s10：将多个标识杆依次插入到不同的地区区域中；
步骤s20：利用坐标模块对标识杆进行三维空间坐标的定位以及确定；
步骤s30：坐标模块建立一固定三维坐标点；
步骤s40：根据固定坐标点对比分析标识杆所定位的坐标点；
步骤s50：利用坐标点之间的对比判断标识杆是否发生位置变化；
步骤s60：分析坐标点变化并进行语音预警。
9.如权利要求8所述的一种用于煤田地质环境的监测预警方法，其特征在于：所述步骤s40中，固定三维坐标与标识杆坐标点的对比包括高度以及两者之间的距离。
10.如权利要求8所述的一种用于煤田地质环境的监测预警方法，其特征在于：所述步骤s60中，利用语音预警模块对进行预警信息的发送，且该预警信息包括地面沉降预警、裂缝预警以及滑坡预警。
技术总结