架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统。该监测系统包括：设置在用于支撑高压输电线缆的铁塔上的倾斜测量仪和主控设备，以及设置于铁塔地面下方的位移计、超声波测速仪和陀螺仪，其中主控设备与位移计、超声波测速仪、陀螺仪和倾斜测量仪通讯连接，以获取位移计采集的地层位移量、超声波测速仪采集的地层位移速度、陀螺仪采集的地层位移方向、倾斜测量仪采集的铁塔的倾斜角度以及GPS定位单元采集的地理位置信息和地表沉降值。通过上述系统，本实用新型能够对诱发地质灾害的因素进行全面立体的精准监测，对地质灾害进行有效的早期预警，从而对电力设备的安全可靠运行以及社会经济的稳定发展提供巨大的保障。
【专利说明】架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地质监测【技术领域】，特别是涉及一种架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统。
【背景技术】
[0002]随着人类活动的不断加剧，采空区、开挖区等容易发生地质灾害的区域越来越多，在该区域与之相关的绵延不断的户外架空式高压输电线路、支撑该输电线路的铁塔以及周边基础设施受到地质灾害的威胁也越来越大，因此如何对诱发地质灾害的因素进行精准监测以及对地质灾害进行有效的预警已成为业界亟待解决的问题。
[0003]当前，地质灾害的监测及预防主要通过是群测群防、监测人员现场参与以及埋设地面下方的位移计监测地层位移量等手段予以实现。地质灾害的主要表现形式为崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷等，究其原因，除气象因素外，地层位移也是导致灾害发生的一个主要因素，然而现有监测手段都只能了解被监测区域地层的一维线位移情况，无法采集地层位移的方向以及速度，也就无法全面立体的了解被监测区域的地质状况，从而无法对诱发地质灾害的因素进行全面、精准的监测，也就无法对地质灾害进行有效的早期预警。
实用新型内容
[0004]鉴于此，本实用新型提供一种架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统，能够对诱发地质灾害的因素进行全面立体的精准监测，从而对地质灾害进行有效的早
期预警。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统，包括:设置在用于支撑高压输电线缆的铁塔上的倾斜测量仪和主控设备，以及设置于铁塔所在区域的地面下方的位移计、超声波测速仪和陀螺仪，其中主控设备与位移计、超声波测速仪、陀螺仪和倾斜测量仪通讯连接，以获取位移计采集的地层位移量、超声波测速仪采集的地层位移速度、陀螺仪采集的地层位移方向以及倾斜测量仪采集的铁塔的倾斜角度。
[0006]其中，地质灾害监测系统还包括设置在铁塔上且与主控设备通讯连接的雨量传感器，主控设备进一步获取雨量传感器采集的铁塔所在区域的雨量。
[0007]其中，地质灾害监测系统进一步包括设置在铁塔上且与主控设备通讯连接的GPS定位单元，主控设备进一步获取GPS定位单元采集的铁塔所处的地理位置信息和地表沉降值。
[0008]其中，铁塔包括相对地面上下间隔设置的第一横档和第二横档，倾斜测量仪和雨量传感器设置于第一横档上，GPS定位单元和主控设备设置于第二横档上。
[0009]其中，位移计、超声波测速仪和陀螺仪与主控设备有线电连接或无线通讯连接。
[0010]其中，位移计、超声波测速仪和陀螺仪分别设置于IP68级防护设备中。[0011]其中，地质灾害监测系统还包括设置于铁塔上且与主控设备通讯连接的通信单元以及与通信单元远程通讯连接的后台监控单元，通信单元将主控设备采集的数据发送至后台监控单元。
[0012]其中，后台监控单元包括处理模块和预警模块，处理模块用于设置一标准阈值，以在接收的数据中大于标准阈值时，控制预警模块发出地质灾害预警信息。
[0013]其中，地质灾害监测系统还包括与主控设备、位移计、超声波测速仪、陀螺仪和倾斜测量仪电连接的供电单元。
[0014]其中，供电单元为太阳能电池板、电流感应电源和/或蓄电池。
[0015]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型通过主控设备获取与其通讯连接的设置在铁塔上的倾斜测量仪采集的铁塔的倾斜角度，以及设置于铁塔地面下方的位移计采集的地层位移量、超声波测速仪采集的地层位移速度和陀螺仪采集的地层位移方向，从而使得后台监控单元能够对铁塔所在区域的地质变化进行全方位、立体式
的监测，对诱发地质灾害的因素进行全面的精准监测，进而对地质灾害进行有效的早期预
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目O
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的第一实施例的地质灾害监测系统的原理框图；
[0017]图2是图1所不地质灾害监测系统的应用场景不意图；
[0018]图3是本实用新型的第一实施例的位移计的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图1?3对本实用新型的实施例作进一步地的详细描述。
[0020]图1是本实用新型的第一实施例的地质灾害监测系统的原理框图，图2是图1所示地质灾害监测系统的应用场景示意图。本实用新型的地质灾害监测系统用于对架空型高压输电线路、支撑高压输电线缆的设备及周边基础设施的所在区域，进行全方位空间式的立体监测，以下全文所提及的监测对象以铁塔及其所在区域为例，当然并不局限于此，例如还可以为变电站、风车发电机等其他任何需要对所在区域进行滑坡、泥石流、地表塌陷等地质灾害进行预警的监测对象。
[0021]请参阅图1和图2所示，本实施例的地质灾害监测系统包括主控设备11、倾斜测量仪12、GPS定位单元13、供电单元14、雨量传感器15、位移计16、超声波测速仪17、陀螺仪18、通讯单元19以及后台监控单元20。
[0022]其中，主控设备11、倾斜测量仪12、GPS定位单元13、供电单元14、雨量传感器15和通讯单元19设置于铁塔30上，位移计16、超声波测速仪17以及陀螺仪18设置于铁塔30所在区域的地面下方。具体而言:
[0023]本实施例优选铁塔30包括相对地面上下间隔设置的第一横档31和第二横档32，其中，倾斜测量仪12和雨量传感器15设置于第一横档31上，主控设备11和GPS定位单元13设置于第二横档32上。
[0024]需要说明的是，在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需要对上述各个数据采集设备相对铁塔30的第一横档31和第二横档32的位置关系进行其他设置，例如可将供电单元14设置于第二横档32上，将通讯单元19设置于第一横档31上。
[0025]在本实施例中，供电单元14分别与主控设备11、倾斜测量仪12、GPS定位单元13、供电单元14、雨量传感器15、位移计16、超声波测速仪17、陀螺仪18以及通讯单元19电连接，用于为上述数据采集设备提供工作用电。在具体应用场景中，优选供电单元14为太阳能电池板、电流感应电源或蓄电池或三者之间的任意组合。
[0026]主控设备11分别与倾斜测量仪12、GPS定位单元13、雨量传感器15、位移计16、超声波测速仪17、陀螺仪18以及通讯单元19通讯连接，其实现通讯连接的方式可以为有线电连接，也可以是基于无线传输技术的无线通讯连接，例如基于红外(Infrared, IR)、802.11无线网络、蓝牙(Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification,射频识别)等近距离通信传输技术，以及3G (3rd_generation,第三代移动通信技术)、4G (4rd_generation,第四代移动通信技术)等远程通信传输技术，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，本实用新型对此并不予以限制。
[0027]通信单元19与后台监控单元20远程通讯连接，且后台监控单元20包括接收模块21、处理模块22和预警模块23。在具体应用场景中，后台监控单元20设置在用户机房。
[0028]在本实施例中，由于位移计16、超声波测速仪17以及陀螺仪18埋设于地面下方的地层中，因此为避免地层中的土壤颗粒和水分对其造成安全影响，并保证设备运行的良好性能，优选将位移计16、超声波测速仪17以及陀螺仪18分别设置于IP68级防护设备中。另外，为保证通讯良好，本实施例优选位移计16、超声波测速仪17以及陀螺仪18分别与主控设备11通过电缆实现有线电连接，对于其埋设的深度，可根据实际需要而定，本实用新型对此不做限定。
[0029]图3是本实用新型的第一实施例的位移计的结构示意图。请参阅图3，本实施例的位移计16设置于一个密封壳体40 (例如IP68级防护设备)中，其包括第一滑轮161、第二滑轮162、安装支架163、传感器164、连接杆165以及电缆166。
[0030]其中，第一滑轮161和第二滑轮162固定安装于安装支架163的两侧，并且可沿密封壳体40设置的滑槽上下移动。第二滑轮162相对安装支架163的位置始终固定，第一滑轮161具有弹性，即相对安装支架163其可以在一定范围内伸缩，以保证位移计16在密封壳体40内向下滑动时传感器164始终居中，并且不会旋转。
[0031]传感器164 内置有一组或两组 MEMS (Micro-Electro-Mechanic System,微型机电系统)，用于采集地层位移量。连接杆165用于多个传感器164之间固定连接。电缆166分别与多个传感器164电连接，并通过密封壳体40开设的管口引出，且与图2所示的主控设备11连接。另外，本实施例优选在密封壳体40内还设置有热敏电阻，以测量壳体内的温度。
[0032]请再次参阅图1和图2所示的地质灾害监测系统，在上述数据采集设备安装于铁塔30之后且开始数据采集之前，由于铁塔30所在区域的地面无法保证其完全处于水平位置，因此需要将除GPS定位单元13之外的所有数据采集设备的测量(显示)数据进行归零处理。
[0033]而后，各个数据采集设备在供电单元14提供的工作电压下同时开始数据采集，具体而言:位移计16采集铁塔30所在区域的地层位移量；超声波测速仪17采集地层位移速度；陀螺仪18采集地层位移方向；雨量传感器15采集铁塔30所在区域的雨量；GPS定位单元13采集铁塔30所处的地理位置信息，例如经纬度，GPS定位单元13进一步采集其距离铁塔所在区域的地面的高度信息，以获得地表沉降值；倾斜测量仪12采集铁塔30的倾斜角度，该倾斜角度是以铁塔30所在区域的地面为参照获得的。
[0034]主控设备10通过与上述数据采集设备的通讯连接，同时获取其对应采集的地层位移量、地层位移速度、地层位移方向、雨量、地理位置信息、地表沉降值、倾斜角度，并控制通信单元19将这些数据发送给后台监控单元20。
[0035]后台监控单元20的接收模块21接收上述采集数据。处理模块22将采集数据分别与对应的预先设置的标准阈值进行比较，并在该采集数据大于标准阈值时，控制预警模块23以短信或者响铃警报的方式发出地质灾害预警信息，从而提醒监测者，以使其采取相应防范措施。
[0036]需要说明的是，本实施例的标准阈值是能够保证地质灾害在发生的一刻或者即将发生并预留有预警时间的采集数据的评判标准，其可以通过现实生活中发生的多起地质灾害事件分析与总结得到。另外，本实施例的标准阈值可以是一组数据值，例如其包括地层位移量、地层位移速度、地层位移方向、雨量、地理位置信息、地表沉降值、倾斜角度分别对应的标准阈值，当处理模块22判断主控设备10采集的上述数据中至少有一个大于其对应的标准阈值时，即控制预警模块23发出地质灾害预警信息。
[0037]综上所述，本实用新型不仅对铁塔30所在区域的地面上容易引发地质灾害的因素(雨量、铁塔30倾斜角度)，而且对地面下方的地层位移进行大小、速度和方向这些更容易直接引发地质灾害的因素同时进行监测，从而能够全方位、立体式的对铁塔及其周边区域的地质变化进行精准监测，对地质灾害进行有效的早期预警。并且，本实用新型的监测系统应用于供电领域时，还能够对电力设备的安全可靠运行以及社会经济的稳定发展提供巨大的保障。
[0038]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种架空型高压输电线路空间立体式地质灾害监测系统，其特征在于，所述地质灾害监测系统包括: 设置在用于支撑高压输电线缆的铁塔上的倾斜测量仪和主控设备，以及设置于所述铁塔所在区域的地面下方的位移计、超声波测速仪和陀螺仪，其中: 所述主控设备与所述位移计、所述超声波测速仪、所述陀螺仪和所述倾斜测量仪通讯连接，以获取所述位移计采集的地层位移量、所述超声波测速仪采集的地层位移速度、所述陀螺仪采集的地层位移方向以及所述倾斜测量仪采集的所述铁塔的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述地质灾害监测系统还包括设置在所述铁塔上且与所述主控设备通讯连接的雨量传感器，所述主控设备进一步获取所述雨量传感器采集的所述铁塔所在区域的雨量。
3.根据权利要求2所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述地质灾害监测系统进一步包括设置在所述铁塔上且与所述主控设备通讯连接的GPS定位单元，所述主控设备进一步获取所述GPS定位单元采集的所述铁塔所处的地理位置信息和地表沉降值。
4.根据权利要求3所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述铁塔包括相对地面上下间隔设置的第一横档和第二横档，所述倾斜测量仪和所述雨量传感器设置于所述第一横档上，所述GPS定位单元和所述主控设备设置于所述第二横档上。
5.根据权利要求1所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述位移计、所述超声波测速仪和所述陀螺仪与所述主控设备有线电连接或无线通讯连接。
6.根据权利要求4所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述位移计、所述超声波测速仪和所述陀螺仪分别设置于IP68级防护设备中。
7.根据权利要求1所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述地质灾害监测系统还包括设置于所述铁塔上且与所述主控设备通讯连接的通信单元以及与所述通信单元远程通讯连接的后台监控单元，所述通信单元将所述主控设备采集的数据发送至所述后台监控单元。
8.根据权利要求7所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述后台监控单元包括处理模块和预警模块，所述处理模块用于设置一标准阈值，以在接收的数据中大于所述标准阈值时，控制所述预警模块发出地质灾害预警信息。
9.根据权利要求1所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述地质灾害监测系统还包括与所述主控设备、所述位移计、所述超声波测速仪、所述陀螺仪和所述倾斜测量仪电连接的供电单元。
10.根据权利要求9所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述供电单元为太阳能电池板、电流感应电源和/或蓄电池。
【文档编号】G08B21/10GK203706362SQ201320828241
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】肖志勇, 杜海燕, 洪林, 刘远鹏, 梁立全, 刘万招 申请人:深圳市海利科科技开发有限公司