基于压力传感器的接触式泥石流监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种监测装置，特别是一种基于压力传感器的接触式泥石流监测装置。

背景技术：

泥石流是广泛分布于我国山区，破坏力极强的山地自然灾害之一，对人民生命财产安全、国家战略通道、山区经济发展等都构成极大的威胁。在地震、极端气候、人类工程活动等因素的影响下，泥石流灾害发生频率、危害性越来越严重。泥石流的防灾减灾工作，可分为工程措施和非工程措施，泥石流监测预警技术是泥石流防治的重要非工程措施。有效地运用泥石流监测技术，可以在有限财力物力条件下，达到实现泥石流减灾防灾的目的。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于压力传感器的接触式泥石流监测装置，该监测装置能够实现对泥石流流深、流速以及流量的实时测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于压力传感器的接触式泥石流监测装置，包括设置在泥石流沟道底床中的至少一个支撑桩，在每个所述支撑桩上方设有监测台，所述监测台上安装有压力传感器，所述压力传感器与监测系统通讯连接。

本实用新型所述的接触式泥石流监测装置的工作原理是：通过监测台与泥石流直接发生接触，在受到泥石流的流体压力下，监测台上安装的压力传感器接收压力信号，并发送给监测系统，监测系统通过对信号进行分析处理后，对达到预定阈值的信息发出预警信号，以达到预警的目的。

本实用新型所述的接触式泥石流监测装置在泥石流运动过程中与泥石流体发生直接接触，并进行接触判断，这种方式使得监测方法更加直接有效，可以避免漏报；采用压力传感器进行监测，具有经受泥石流冲击能力强、传感元件适应性强、性能稳定的优点，能提供稳定可靠的数据信息；装置结构简单、成本低廉、运输安装方便、后期维护便捷，能够适应复杂的环境条件，适于在泥石流多发的灾害区广泛应用。

作为本实用新型的优选方案，所述压力传感器为压阻式传感器。压阻式传感器是由单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到按照相关标定的代表压力的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量等)的测量和控制。上述接触式泥石流监测装置也可以根据测量目标的需要选择安装不同类型的压力传感器。

作为本实用新型的优选方案，所述监测系统包括数据采集模块、数据传输模块、数据分析与存储模块和电源模块，所述数据采集模块通过数据传输模块和数据分析与存储模块相连接，所述数据采集模块、数据传输模块、数据分析与存储模块均与电源模块相连接。

作为本实用新型的优选方案，所述监测系统还包括以声或光的形式发出报警信息的报警模块。

作为本实用新型的优选方案，所述监测台由钢筋混凝土浇筑形成。

作为本实用新型的优选方案，所述压力传感器垂直安装在所述监测台的台面上，所测量的压力值能够换算得到泥石流流体深度值。

作为本实用新型的优选方案，包括至少两个所述监测台，每个所述监测台上均安装有压力传感器，每个所述压力传感器均与监测系统通讯连接。

作为本实用新型的优选方案，包括四个所述支撑桩，以及对应的四个监测台，每个所述监测台上均安装有压力传感器，每个所述压力传感器均与监测系统通讯连接，且四个所述监测台按照一定间距在泥石流沟道底床中两纵两横排列，可以容易实现对泥石流流速、流量和深度的快速测量，提高测量精度。

作为本实用新型的优选方案，所述支撑桩固定在泥石流沟道底床基岩处，以保证其稳固安装。

作为本实用新型的优选方案，所述支撑桩为微型钢管桩，抗冲击能力强，连接牢固。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的接触式泥石流监测装置在泥石流运动过程中与泥石流体发生直接接触，并进行接触判断，这种方式使得监测方法更加直接有效，可以避免漏报；

(2)采用压力传感器进行监测，具有经受泥石流冲击能力强、传感元件适应性强、性能稳定的优点，能提供稳定可靠的数据信息；

(3)所述压力传感器垂直安装在所述监测台的台面上，所测量的压力值能够换算得到泥石流流体深度值；

(4)四个所述监测台按照一定间距在泥石流沟道底床中两纵两横排列，可以容易实现对泥石流流速、流量和深度的快速测量，提高测量精度；

(5)装置结构简单、成本低廉、运输安装方便、后期维护便捷，能够适应复杂的环境条件，适于在泥石流多发的灾害区广泛应用。

附图说明

图1是本实用新型所述的基于压力传感器的接触式泥石流监测装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述的基于压力传感器的接触式泥石流监测装置的安装示意图。

图3是本实用新型所述的监测系统的示意图。

图中标记：1-监测台，2-监测系统，21-数据采集模块，22-数据传输模块，23-数据分析与存储模块，24-电源模块，3-压力传感器，4-支撑桩。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-图3所示，基于压力传感器的接触式泥石流监测装置，包括固定在泥石流沟道底床基岩处的四个支撑桩4，支撑桩4为微型钢管桩，四个所述支撑桩4按照一定间距在泥石流沟道底床中两纵两横排列，在每个所述支撑桩4上方均设有监测台1，每个所述监测台1的台面上均垂直安装有压力传感器3，每个所述压力传感器3均与监测系统2通讯连接。

所述监测系统2包括数据采集模块21、数据传输模块22、数据分析与存储模块23和电源模块24，所述数据采集模块21通过数据传输模块22和数据分析与存储模块23相连接，所述数据采集模块21、数据传输模块22、数据分析与存储模块23均与电源模块24相连接。所述监测系统还包括以声或光的形式发出报警信息的报警模块。所述数据采集模块21包括传感器模块与数据采集仪；所述数据分析与存储模块23包括数据分析存储系统，并与数据传输模块22相连接。

所述监测台1由钢筋混凝土浇筑形成，所述压力传感器3为压阻式传感器，压阻式传感器是由单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到按照相关标定的代表压力的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量等)的测量和控制。上述接触式泥石流监测装置也可以根据测量目标的需要选择安装不同类型的压力传感器。

本实用新型所述的接触式泥石流监测装置的工作原理是：通过监测台1与泥石流直接发生接触，在受到泥石流的流体压力下，监测台1上安装的压力传感器3接收压力信号，并发送给监测系统2，监测系统2通过对信号进行分析处理后，对达到预定阈值的信息发出预警信号，以达到预警的目的。

其中，四个所述监测台按照一定间距在泥石流沟道底床中两纵两横排列，可以容易实现对泥石流流速、流量和深度的快速测量：

泥石流深度的计算公式为：

泥石流流速的计算公式为：

泥石流流量的计算公式为：

式中，h_i是一个监测台所测量的深度值，p_i是压力传感器一次测量的压力值，ρ是泥石流密度值，g是重力加速度，是泥石流体的平均深度值，n是参与计算的监测台的个数，Δt是相邻两个监测台所测到信号的时间间隔，Δ1是相邻监测台的中心间距，是平均流速，是监测台测出的泥石流沟道的平均宽度，是泥石流的平均流量。

本实用新型所述的接触式泥石流监测装置在泥石流运动过程中与泥石流体发生直接接触，并进行接触判断，这种方式使得监测方法更加直接有效，可以避免漏报；

采用压力传感器进行监测，具有经受泥石流冲击能力强、传感元件适应性强、性能稳定的优点，能提供稳定可靠的数据信息；

所述压力传感器垂直安装在所述监测台的台面上，所测量的压力值能够换算得到泥石流流体深度值；

四个所述监测台按照一定间距在泥石流沟道底床中两纵两横排列，可以容易实现对泥石流流速、流量和深度的快速测量，提高测量精度；

装置结构简单、成本低廉、运输安装方便、后期维护便捷，能够适应复杂的环境条件，适于在泥石流多发的灾害区广泛应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。