地质灾害立体化监测的装置的制作方法

1.本实用新型涉及地质灾害防治的技术领域，特别是涉及地质灾害立体化监测的装置。


背景技术：

2.地质灾害防治中，通常都需要对地质灾害进行监测，根据监测变化趋势给出预警。其中，对于地表的位移监测是地质灾害监测的一项重要指标，现有的地表的位移监测一般采用全站仪测量机器人和gnss监测站。
3.全站仪测量机器人需要在监测现场修建专用观测房，易受天气和地形、距离、遮挡物等因素影响，不合适于野外长期自动化监测，且建设成本昂贵。gnss监测站，则是通过北斗卫星和gps定位方法进行测量，用于监测地表三维(x/y/z)绝对位移量、位移方向与位移速率，可以覆盖一定范围，受地形限制影响小，但受装置数据解算时间、天气以及信号遮挡的影响比较大，而且现场需要配置固定观测点，还需要布设更多的监测点才能组建成网，所需设备要求较高且建设成本也较大。更为重要的是，上述手段只能进行单个位移点的位移变化监测，对于坡表倾斜的变化无法予以监测。


技术实现要素：

4.为解决以上现有技术的问题，本实用新型的目的在根据理论力学基础，设计出一种适合于野外布设的、大量程、高精度的地质灾害立体化监测的方法及装置，以来测地质灾害体的水平位移、沉降变形和坡表倾斜。
5.本实用新型提供地质灾害立体化监测的装置，包括：稳定侧基点，不稳定侧测点以及监测预警装置主机；所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间通过支撑柱、滑轮和索配合的装置相连接，在不稳定侧测点发生位移变化时，所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的索的长度和支撑柱的倾角产生相应的变化；所述监测预警装置主机通过线位移传感器和倾角计监测所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的索的长度变化和支撑柱倾角变化，以监测地质灾害目标区域的位移变化。
6.在一个实施方式中，稳定侧基点和不稳定侧测点之间通过支撑柱、万向轮、钢丝绳索、定滑轮以及重物块配合的装置连接；其中，万向轮设置在稳定侧基点的支撑柱上，定滑轮设置在不稳定侧测点的支撑柱上，钢丝绳索绕过万向轮，延伸并绕过定滑轮，并且钢丝绳索末端悬挂重物块，使得在不稳定侧测点发生位移变化时，定滑轮与重物块之间的钢丝绳索的长度不变，而所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的钢丝绳索的长度和不稳定侧测点的支撑柱的倾角产生相应的变化，其中所述支撑柱固定布置在钢砼基础墩上。
7.在一个实施方式中，线位移传感器设置在万向轮上以监测钢丝绳索的总长度变化，倾角计设置在定滑轮上以监测不稳定侧测点的支撑柱的倾角变化。
8.通过本实用新型提供地质灾害立体化监测装置，监测预警装置主机根据装置采集的数据直接计算，输出长度变化量
△
l0，垂直位移
△
h，位移计测量值，x轴倾角变化，y轴倾
角变化，监测预警装置主机判别长度变化量
△
l0，垂直位移
△
h，位移计测量值，x轴倾角变化，y轴倾角变化是否达到设置限值，若达到则装置自动启动报警。
9.所述装置基于gsm/gprs网络进行无线传输，远程服务器通过控制和读取监测数据，实现现场和远程的数据和监测控制同步，通过计算各不稳定侧测点相对稳定侧基点的位移变化，在服务器终端构建地质灾害区域目标体基础模型，进行数据拟合，以获得地质灾害目标区域的位移和变形趋势。
附图说明
10.图1为本实用新型的地质灾害立体化监测装置的示意图。
11.图2为本实用新型的地质灾害立体化监测装置的监测预警装置主机的示意图。
12.图3为本实用新型的计算示意图
13.图中：支撑桩1；钢砼基础墩2；监测预警装置主机3；万向支架4；线位移传感器5；不锈钢防护盒6；钢丝绳索7；定滑轮8；工字型固定支架9；倾角计10；吊环11；重物块12；设备箱31；触屏装置32；触屏防护盒32；声光报警器34；穿线孔35。
具体实施方式
14.为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
15.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
16.在本实用新型的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。
17.应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
18.在本技术所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
19.实施例
20.本实用新型具体涉及地质灾害立体化监测装置，如图1所示，包括：稳定侧基点和不稳定侧测点；
21.其中，稳定侧基点设置在稳定面上，例如可以是基岩等不动的地基上。包括现场布置的支撑柱1、钢砼基础墩2，支撑柱1固定设置于钢砼基础墩2上；监测预警装置主机3可固
定安装在支撑柱1的中部；支撑柱1的上部固定安装万向支架4，钢丝绳索7卷绕在枢转固定于万向支架4的万向轮上，优选的，外设不锈钢防护盒6，将监测钢丝绳索7移动的线位移传感器5和万向轮罩盖进行防护；
22.不稳定侧测点设置在不稳定面上，包括现场布置的支撑柱1、钢砼基础墩2，支撑柱1固定设置于钢砼基础墩2上；支撑柱1的上部通过工字型固定支架9安装有定滑轮8，钢丝绳索7下端通过吊环11吊挂重物块12，并且绕过定滑轮8，不锈钢防护盒6将倾角计10防护并固定设置在工字型固定支架9上。
23.如此，现场布置的支撑柱1、钢砼基础墩2、监测预警装置主机3、万向支架4、线位移传感器5、不锈钢防护盒6、钢丝绳索7、定滑轮8、工字型固定支架9、倾角计10、吊环11、重物块12相互间连接成整体形成一体化的监测报警体系；所述的支撑柱1分别设置于现场的稳定侧基点和不稳定侧测点，底部采用钢砼基础墩2固定，稳定侧支撑柱1通过万向支架4连接线位移传感器5，外罩不锈钢防护盒6，不稳定侧支撑柱1通过工字型固定支架9分别连接定滑轮8和倾角计10，外罩不锈钢防护盒6；所述的稳定侧支撑柱1上的线位传感器5采用钢丝绳索7经不稳定侧支撑柱1上的定滑轮8，再通过吊环11与重物块12相互连接。
24.如图2所示，监测预警装置主机3，由设备箱31、触屏装置32、防护盒33和声光报警器34组成，固定于稳定侧支撑柱1，通过线缆经预留的穿线孔35与线位移传感器5和倾角计10相连。
25.如此，地质灾害立体化监测的装置，包括：稳定侧基点，不稳定侧测点以及监测预警装置主机；所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间通过支撑柱、滑轮和索配合的装置相连接，在不稳定侧测点发生位移变化时，所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的索的长度和支撑柱的倾角产生相应的变化；所述监测预警装置主机通过线位移传感器和倾角计监测所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的索的长度变化和支撑柱倾角变化，以监测地质灾害目标区域的位移变化。
26.在一个实施方式中，稳定侧基点和不稳定侧测点之间通过支撑柱、万向轮、钢丝绳索、定滑轮以及重物块配合的装置连接；其中，万向轮设置在稳定侧基点的支撑柱上，定滑轮设置在不稳定侧测点的支撑柱上，钢丝绳索绕过万向轮，延伸并绕过定滑轮，并且钢丝绳索末端悬挂重物块，使得在不稳定侧测点发生位移变化时，定滑轮与重物块之间的钢丝绳索的长度不变，而所述稳定侧基点和不稳定侧测点之间的钢丝绳索的长度和不稳定侧测点的支撑柱的倾角产生相应的变化。
27.在一个实施方式中，线位移传感器设置在万向轮上以监测钢丝绳索的总长度变化，倾角计设置在定滑轮上以监测不稳定侧测点的支撑柱的倾角变化。
28.通过现场于稳定侧基点和不稳定侧测点分别布置支撑柱，采用钢丝绳索将稳定侧的线位移传感器经不稳定侧的定滑轮，通过底部的吊环与重物块相互连接，同时线位移传感器和倾角计均经线缆连接入监测预警装置主机，现场通过触屏装置设置安装角度、线长等基本参数和报警值，基于相应理论力学基础公式，现场输出地质灾害体的水平位移、沉降变形值以及倾斜角度，进行实时监测，数值超限即触发现场声光报警。同时，装置基于gsm/gprs网络进行无线传输，远程服务器可以实时控制和读取监测数据，实现现场和远程的数据和监测控制同步。通过专业软件来计算各测点相对稳定基点的位移变化，并且在服务器终端构建地质灾害区域目标体基础模型，进行数据拟合，从而来获得地质灾害目标区域的
位移和变形趋势。
29.以下，结合图3进一步描述本实用新型的监测过程。
30.在监测不稳定侧测点变形位移过程中，不稳定侧测点的定滑轮8至重物块12间的长度l2保持不变，故总线长l0的变化，来自于稳定侧基点和不稳定侧测点之间的钢丝绳索7的长度l1变化。结合不稳定侧测点变形位移变化后的万向轮和定滑轮8两轮间钢丝绳索7改变后的长度l1’和开始时两轮间的钢丝绳索7的长度l1，可见钢丝绳索7的总长度l0的变化值为:
31.△
l0＝l1'
‑
l1。
32.再结合定滑轮8在监测不稳定侧测点位移变化刚开始时的高度差：
[0033][0034]
综合可得总线长的监测变化值为:
[0035][0036]
从而推导出:
[0037][0038]
对于支撑柱倾角(x轴和y轴)变化的监测值则直接通过固定在不稳定侧测点的支撑柱1上的倾角仪直接予以测定。
[0039]
基于前述方法，可以在监测预警装置主机3上将采集的数据直接计算，输出长度变化量
△
l0，垂直位移
△
h，位移计测量值，x轴倾角变化，y轴倾角变化等参数。
[0040]
进一步，对于上述参数可以设置报警阈值。
[0041]
长度变化报警值即
△
l0值的上限值，位移报警值即
△
h的上限值，装置实时监测并计算结果，同时判别是否达到设置限值，若达到则装置自动启动报警。
[0042]
x轴倾角和y轴倾角上限值，即为固定在不稳定侧测点支撑柱1上的倾角传感器的实测值上限，装置实时监测并计算结果，同时判别是否达到设置限值，若达到则装置自动启动报警。上述4项实时监测变量，任意一个条件达到设置上限值，都会出发现场报警
[0043]
本实用新型的优点在于：
[0044]
1、基于理论力学基础计算出水平位移、沉降变形和坡表倾斜值，实现高精度的测算，数据可靠，受其它因素影响小。
[0045]
2、安装于现场的设备装置，随时可根据现场工况调整，满足野外复杂的场区和地形条件。可以通过多个稳定侧基点和不稳定侧测点的配合，实现网状布设点位。
[0046]
3、现场装置主机采用触屏装置设计，根据现场安装工况条件的不同，即时设置线长、角度等必要的基础参数，监测数据实时更新，数据实时同步，监测数据超限现场触发声光报警，现场可以随时查询监测曲线和报警日志等，数据可u盘导出。
[0047]
4、现场装置主机的数据采集与信号控制，还可基于gsm/gprs网络进行无线传输，远程服务器可以读取监测数据，实现现场和远程的监测控制同步，再通过监测数据分析，实现服务器端的短信报警或网络报警。
[0048]
5、根据现场实际条件可调整装置设备装置，调整后现场监测主机可单独成为一个
装置，作为一种地质灾害位移/裂缝应急监测设备使用，同时还可拓展于滑坡裂缝、岩体开裂、房屋沉降、倾斜等多个不同的环境。
[0049]
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前叙述实施对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。