地质灾害监控装置制造方法
【专利摘要】一种地质灾害监控装置，由监控主机、灾害监测探头群、控制执行装置、太阳能电池组成，灾害监测探头、控制执行装置、太阳能电池分别与监控主机电连接，灾害监测探头群包含变形监测器、位移监测器、倾斜与震动监测器、水位监测器、雨量监测器，控制执行装置包含警示广播、警示光显、阻拦网幕、阻拦栅栏。该装置能通过监测危险山体、边坡的微小位移、变形、倾斜、晃动，监测土壤渗透水位或排水沟积水水位，所在地降雨雨量等，来判断发生滑坡、崩塌等地质灾害的风险程度，并在灾害危险性达到一定程度时启动电子语音广播，提醒人们注意预防或避开，启动警示光显显示预警信息，当灾害危险性达到更高时启动阻拦网幕或栅栏阻止行人和车辆进入危险地带；同时将检测情况传输到监控远端，也接受监控远端的相关控制，即遥测遥控。
【专利说明】地质灾害监控装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地质灾害电子监测与灾害防范控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]地质状况监测常使用各种传感器和仪器，如地表变形包括水平位移和沉降的监测、坡体变形蠕动等，采用固定式测斜仪、静力水准仪、多点位移计、倾角计、MEMS加速度计等；挡土墙受力监测，包括挡土墙的应变、锚杆应力等，采用表面应变计、砼埋入式应变计、钢筋计、锚杆计等；土压力和孔隙水压力监测，采用渗压计、土压力计等；地质监测仪器常用振弦式、或嵌入压力传感器等，配以专用读数仪，也利用电子技术监测山体的变形和位移，如无线电干涉测量、雷达测量，光纤传感器、三维磁传感器等；以上监测方案监测灵敏度高，测量准确，但是精密仪器很娇贵，使用技术要求高，安装调试要求苛刻，价格昂贵，常用于工程，如大坝、桥梁、隧道等，难于应用于山区、乡村，尤其是偏远山区、贫困地区等，上述地区目前大都没条件建设地质灾害监控系统装置，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害仍频繁地严重威胁人民的生命财产安全；因此安装简易廉价的地质灾害监控装置，使地质灾害在发展和形成初期得到及时预警防控，可防止或降低灾害造成的损失。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是:提供一种地质灾害监控装置，其部分监测探头可以自制，或就地取材，即使用廉价实用的探头、专用的监控主机，通过监测危险山体、边坡的微小位移、变形、倾斜、摇晃，监测土壤渗透水位或排水沟积水水位，所在地降雨雨量等，来判断发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的前兆和风险程度，并在灾害危险性达到一定程度时启动电子语音广播，提醒人们注意预防、避开或撤离，启动警示光显显示预警信息，当灾害危险性达到更高时启动阻拦网幕或栅栏阻止行人和车辆进入危险地带；同时将检测情况传输到监控远端，也接受监控远端的相关控制，即遥测遥控。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的方案是:提供一种地质灾害监控装置，包含监控主机(1)、灾害监测探头群(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)，其灾害监测探头群
(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)分别与监控主机(1)电连接；灾害监测探头群(2)包含变形监测器(5)、位移监测器(6)、倾斜与震动监测器(7)、水位监测器(8)、雨量监测器
(9);控制执行装置(3)包含警示广播(31)、警示光显图文(32)、阻拦网幕(33)、阻拦栅栏
(34)。
[0005]至少一根伸缩监测线(51)穿过沿着被测坡体轮廓线布设的滑动环(52)，两端接稳定的固定点(53)，即可组成变形监测器(5)，至少一根伸缩监测线(51) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点(61)即可组成位移监测器(6);非弹性线(511)穿过监测轮(512)接弹性段(513)即可组成伸缩监测线(51)，监测轮(512)随非弹性线(511)抽动而转动，监测轮沿有凸出点(514)，支架上有至少2个监测开关(515)，在凸出点(514)经过瞬间接通，弹性段(513)保障伸缩监测线(51)能够伸缩。
[0006]至少一根绷紧的导线(54)箍住被测山体，两端接稳定的固定点(53)即可组成变形监测器(5)，至少一根绷紧的导线(54) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点(61)即可组成位移监测器(6)。
[0007]埋地式直管探头(55)可以组成变形监测器(5)，直管探头(55)内有至少一根裸导线(551)沿轴向拉直，至少一端接弹力段(552)，两端经绝缘端头(553)固定在管口，一端接探头引出线(554)，直管可以是金属波纹管(555)，也可以是柔性材料管(556)，管内嵌入若干互相连接的导电环(557)。
[0008]红外电子栅栏(56)可以组成变形监测器(5)，超声测距探头(62)可以组成移位监测器(6)，BeiDou/GPS/GL0NASS定位模块(63)也可以组成移位监测器(6)。智能网络摄像机(64)也可以组成变形监测器(5)及移位监测器(6)，其安装于稳定的固定点(53)，并固定取景范围，记录图像上的轮廓及参照物特征，被测山体变形、位移超限则报警。
[0009]倾斜与震动监测器(7)包含锥筒(71)，筒壁各向分布竖条导体(72)，竖臂(73)经绝缘筒盖(74)从锥筒(71)的轴线插入，插入长度(LI)可调，下挂摆锤(75)，与监测引出线(76)电连接，摆长(L2)可调。水位监测器(8)包含外渗漏管(81)、滤芯(82)、内渗漏管(83)同轴嵌套，并可拆卸清洗，内渗漏管壁分布有水位探针(84)、水位监测引线(85)。雨量监测器(9)包含漏斗(91)、量杯(92),量杯壁分布有雨量探针(93),下端有电磁阀(94)、雨量监测引线(95)。监控主机(I)设有至少8个开关量输入口(11)、8个模拟量输入口(12)、8个控制驱动输出口(13)，设有至少I个遥测遥控接口(14)通过连接线与监控远端(15)电连接，也可通过无线通信模块(16)与监控远端(15)电连接，监控主机(I)还包含控制键盘(17)、显示器(18)，包含蓄电池(19)，组成不间断电源。
[0010]监控主机⑴的主控制电路如以传统的数字组合逻辑电路、时序逻辑电路、常规模拟电子电路为主，则组成本实用新型的基本型；监控主机(I)的主控制电路如以数字处理器、存储器、常规模拟电子电路为主，还包含数字量接口(10)，则组成本实用新型的智能型。
[0011]由于采用了上述方案，本实用新型达到了如下效果:能通过监测危险山体、边坡的微小位移、变形、倾斜、晃动，监测土壤渗透水位或排水沟积水水位，所在地降雨雨量等，来监测滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的前兆，并判断发生灾害的风险程度，在灾害危险性达到一定程度时启动电子语音广播，提醒人们注意预防、避开或撤离，启动警示光显显示预警信息，当灾害危险性达到更高或已经发生时启动阻拦网幕或栅栏阻止行人和车辆进入危险地带；同时将检测情况传输到监控远端，也接受监控远端的相关控制，即遥测遥控。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型实施例总体框图。
[0013]图2为本实用新型实施例伸缩监测线组成的监测器示意图。
[0014]图3为本实用新型实施例导线组成的监测器示意图。
[0015]图4为本实用新型实施例埋地式直管探头示意图。
[0016]图5为本实用新型实施例红外电子栅栏等组成监测器示意图。
[0017]图6为本实用新型实施例倾斜与震动监测器示意图。
[0018]图7为本实用新型实施例水位监测器示意图。
[0019]图8为本实用新型实施例雨量监测器示意图。
[0020]图9为本实用新型实施例智能型监控主机电路框图。
【具体实施方式】
[0021]图1所示为本实用新型实施例总体框图。本实用新型主要由监控主机(I)、灾害监测探头群(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)等组成，灾害监测探头群(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)分别与监控主机(I)电连接，灾害监测探头群(2)为输入端，控制执行装置⑶为执行端，监控主机⑴为判断控制中枢，同时与监控远端(15)电连接，接受遥测遥控，可以是有线连接，也可以是无线连接；灾害监测探头群(2)主要包含变形监测器(5)、位移监测器(6)、倾斜与震动监测器(7)、水位监测器(8)、雨量监测器(9)等，控制执行装置(3)包含警示广播(31)、警示光显图文(32)、阻拦网幕(33)、阻拦栅栏(34)等。
[0022]本实用新型的工作流程为:根据监测的山体、边坡的规模及地质条件，在现场布置一些主要包含变形监测器(5)、位移监测器(6)、倾斜与震动监测器(7)、水位监测器(8)、雨量监测器(9)等可反映灾害风险程度的灾害监测探头群(2)，接入监控主机(I)，监控主机
(I)根据监测情况，判断灾害风险程度，并在灾害危险性达到一定程度时分别启动警示广播
(31)、警示光显(32)、阻拦网幕(33)、阻拦栅栏(34)等，同时遥测遥控接口(14)通过连接线或无线通信模块(16)与监控远端(15)电连接，将检测情况传输到监控远端(15)，也接受监控远端(15)的相关控制，即遥测遥控。
[0023]图2所示为本实用新型实施例伸缩监测线组成的监测器示意图。变形监测器(5)、位移监测器(6)用于监测地壳的稳定性，有多种布置方案:如图2a所示，至少一根伸缩监测线(51)穿过沿着被测坡体轮廓线布设的可以穿线又不限制线抽动的若干滑动环(52)，两端固定在树木、磐石等稳定的固定点(53)，监测引线(516)接主机(1)，即可组成变形监测器(5)，如果山体变形或沉降，伸缩监测线(51)随之伸缩，监控主机(I)即可检测到；同理如图2b所示，至少一根伸缩监测线(51) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点(61)组成位移监测器(6);如图2c所示，伸缩监测线(51)由非弹性线(511)穿过监测轮(512)接弹性段(513)组成，监测轮(512)随非弹性线(511)抽动而转动，监测轮沿有凸出点(514)，支架上有至少2个监测开关(515)，在凸出点经过瞬间接通，弹性段(513)可由弹簧、弹性筋或发条组成，可随外拉力变化收或放监测线，保障伸缩监测线(51)能够伸缩；可根据2个监测开关(515)的接通顺序判断伸缩监测线(51)是伸还是缩。
[0024]图3所示为本实用新型实施例导线组成的监测器示意图。这是更加简单的方案:如图3a所示，至少一根绷紧的导线(54)箍住被测山体或缠绕被测山体参照物，两端接稳定的固定点(53)组成变形监测器(5);如图3b、3c所示，至少一根绷紧的导线(54) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点￠1)组成位移监测器￠)，因为变形或位移均导致导线绷断，主机(I)可监测到导体开路；绷紧的导线(54)只能监测单向位移与变形，故安装应用时要考虑此因素，如稳定的固定点(53)应处在被测山体上方。
[0025]图4所示为本实用新型实施例埋地式直管探头示意图。变形监测器(5)可由埋地式直管探头(55)组成，直管内有至少一根裸导线(551)沿轴向拉直，至少一端接弹力段(552)，以保证管内裸导线绷直，两端经绝缘端头(553)固定在管口，以保证不碰触管壁，直管探头(55)埋在被监测山体地下，一旦山体变形，直管被折弯，裸导线(551)必碰触管壁，监控主机(1)即可监测到短路，并由此判断山体变形。埋地式直管探头(55)之直管可以是金属波纹管(555)，如图4a所示；也可以是柔性材料管(556)，管内嵌入若干互相连接的导电环(557)，如图4b所示。
[0026]图5所示为本实用新型实施例红外电子栅栏等组成监测器示意图。图5a中，红外电子栅栏(56)组成变形监测器(5)，如果山体变形，红外线被遮挡即可监测到。图5b中，超声测距探头￠2)组成移位监测器￠)，如果山体位移，超声波返回距离变化，即可监测到。
[0027]图5c中，BeiDou/GPS/GLONASS定位模块(63)也可组成移位监测器(6)，其连续监测模块的三维空间位置，一旦变化超限并确认后，表明灾害风险大增，监控主机(1)即可监测到。智能网络摄像机￠4)可以同时或分别充当变形监测器(5)、移位监测器￠)，智能网络摄像机(64)安装于稳定的固定点(53)，并固定取景范围，通过对智能网络摄像机(64)进行设置，对图像上的参照物划警戒线，被测山体变形、位移，参照物超警戒线则输出报警信号；还可以利用图像分析软件模块，对参照物的位移、变形进行分析，从而实现灾害预警。
[0028]图6所示为本实用新型实施例倾斜与震动监测器示意图。倾斜与震动监测器(7)包含锥筒(71)，筒壁各向分布竖条导体(72)，有一根刚性竖臂(73)经绝缘筒盖(74)从轴线插入，插入长度(L1)可调，下挂摆锤(75)，与倾斜与震动监测引出线(76)电连接，摆长(L2)可调，如果被测山体震动，摆锤(75)会摇摆，反复碰触锥筒壁竖条导体(72)，如果被测山体倾斜，摆锤(75)与锥筒竖条导体(72)接通，插入长度(L1)越长，摆锤(75)越接近锥尖端，监测越敏感，反之则越不敏感；摆长(L2)越短，监测的震动频率越高，反之则越低。
[0029]图7所示为本实用新型实施例水位监测器示意图。水位监测器(8)包含外渗漏管(81)、滤芯(82)、内渗漏管(83)三者同轴嵌套，并可拆卸清洗，内渗漏管壁分布有水位探针(84)接水位监测引线(85)，水中各种离子使水具有导电性，当水位没过水位探针(84)时监控主机(1)可监测到；水位监测器(8)可埋入土壤中监测孔隙水位，获知土壤吸水饱和程度；也可安装于排水沟等处监测积水、淹水情况。
[0030]图8所示为本实用新型实施例雨量监测器示意图。雨量监测器(9)包含漏斗(91)、量杯(92)，量杯壁分布有雨量探针(93)接雨量监测引线(94)，下端有电磁阀(95)，均接主机(1)，雨水中各种离子使之具有导电性，监测雨水没过量杯(40)上下雨量探针(93)所用时间，即可监测单位时间降雨量，监测量杯(92)总进水量即可获总降雨量，当量杯(92)水满，电磁阀(95)启动排水，保障雨量监测器(9)能持续监测。雨量探针(93)越多越密，监测分辨率越高，反之也相反。
[0031]图9所示为本实用新型实施例智能型主机框图。监控主机(1)可以由传统的模拟电子电路包括滤波器、缓冲放大器、比较器、光隔离器、A/D转换器，及数字组合逻辑电路、时序逻辑电路等组成；也可以利用市售的可编程控制器(PLA)外加接口电路组成监控主机
(1);专门开发的以数字处理器为核心，组成的智能控制器做为监控主机(1)能获得更强的功能。监控主机(1)设有至少8个开关量输入口(11)、8个模拟量输入口(12)、8个控制驱动输出口(13)，设有至少1个遥测遥控接口(14)通过连接线与监控远端(15)电连接，也可通过无线通信模块(16)与监控远端(15)电连接；监控主机(1)还包含控制键盘(17)、显示器(18)，包含蓄电池(19)，组成不间断电源，与太阳能电池⑷连接；智能型监控主机(1)还包含数字量接口(10);控制执行装置(3)包含电子语音警示广播(31)，根据不同危险部位和不同危险程度播放不同段的警示录音；也包含灯箱、LED显示屏等警示光显(32)显示警告文字、危险地带图形等；也包含阻拦网幕(33)、阻拦栅栏(34)等等，可以用各种不同形式。
【权利要求】
1.一种地质灾害监控装置，包含监控主机(I)、灾害监测探头群(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)，其特征是:灾害监测探头群(2)、控制执行装置(3)、太阳能电池(4)分别与监控主机(I)电连接，灾害监测探头群(2)包含变形监测器(5)、位移监测器(6)、倾斜与震动监测器(7)、水位监测器(8)、雨量监测器(9)，控制执行装置(3)包含警示广播(31)、警示光显(32)、阻拦网幕(33)、阻拦栅栏(34)。
2.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:至少一根伸缩监测线(51)穿过沿着被测坡体轮廓线布设的滑动环(52)，两端接稳定的固定点(53)，组成变形监测器(5)，至少一根伸缩监测线(51) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点(61)组成位移监测器(6)，非弹性线(511)穿过监测轮(512)接弹性段(513)组成伸缩监测线(51)，监测轮(512)随非弹性线(511)抽动而转动，监测轮沿有凸出点(514)，支架上有至少2个监测开关(515)，在凸出点(514)经过瞬间接通，弹性段(513)保障伸缩监测线(51)能够伸缩。
3.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:至少一根绷紧的导线(54)箍住被测山体，两端接稳定的固定点(53)组成变形监测器(5)，至少一根绷紧的导线(54) —端接稳定的固定点(53)，另一端接监测点￠1)组成位移监测器(6)。
4.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:埋地式直管探头(55)组成变形监测器(5)，直管探头(55)内有至少一根裸导线(551)沿轴向拉直，至少一端接弹力段(552)，两端经绝缘端头(553)固定在管口，一端接探头引出线(554)，直管可以是金属波纹管(555),也可以是柔性材料管(556),管内嵌入若干互相连接的导电环(557)。
5.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:红外电子栅栏(56)组成变形监测器(5)，超声测距探头￠2)组成移位监测器出)，BeiDou/GPS/GLONASS定位模块(63)也可组成移位监测器(6)。
6.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:智能网络摄像机￠4)组成变形监测器(5)及移位监测器(6)，其安装于稳定的固定点(53)，并固定取景范围，记录图像上的轮廓及参照物特征，被测山体变形、位移超限则报警。
7.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:倾斜与震动监测器(7)包含锥筒(71)，筒壁各向分布竖条导体(72)，竖臂(73)经绝缘筒盖(74)从锥筒(71)的轴线插入，插入长度(LI)可调，下挂摆锤(75)，与倾斜与震动监测引线(76)电连接，摆长(L2)可调。
8.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:水位监测器(8)包含外渗漏管(81)、滤芯(82)、内渗漏管(83)同轴嵌套，并可拆卸清洗，内渗漏管壁分布有水位探针(84)接水位监测引线(85)。
9.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:雨量监测器(9)包含漏斗(91)、量杯(92),量杯壁分布有雨量探针(93),下端有电磁阀(94)、雨量监测引线(95)。
10.根据权利要求1所述的地质灾害监控装置，其特征是:监控主机(I)设有至少8个开关量输入口(11)、8个模拟量输入口(12)、8个控制驱动输出口(13)，设有至少I个遥测遥控接口(14)通过连接线与监控远端(15)电连接，也可通过无线通信模块(16)与监控远端(15)电连接，监控主机(I)还包含控制键盘(17)、显示器(18)，包含蓄电池(19)，组成不间断电源。
11.根据权利要求10所述的地质灾害监控装置，其特征是:监控主机(I)包含传统的数字组合逻辑电路、时序逻辑电路、常规模拟电子电路。
12.根据权利要求10所述的地质灾害监控装置，其特征是:监控主机(I)包含数字处理器、存储器、常规模拟电子电路，还包含数字量接口(10)。
【文档编号】G08B21/10GK204066344SQ201420512996
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】王孝强, 杨曙慎, 吴文平 申请人:厦门鑫远志系统集成有限公司