CN102147232A - 一种滑坡多点位移监测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑坡多点位移监测设备及方法，所述设备包括：位移获取模块，用于将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；数据传输模块，用于将所述位移获取模块获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。本发明还提出一种监测滑坡多点位移的方法，包括：将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。采用本发明提出的技术方案，能够实时获知滑坡地表多点位移的移动状态，实现滑坡地表位移的自动监测与预警。

Description

一种滑坡多点位移监测设备及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，更具体的说，涉及一种滑坡多点位移监测设备及方法。

背景技术

由于地形及气候等因素的影响，中国是世界上地质灾害最为严重的国家之一，主要集中在西南地区的滑坡、崩塌等地质灾害，在汛期频繁发生，不仅造成巨大的人员伤亡，也给国家的经济造成了巨大的损失。滑坡、崩塌等地质灾害的持续发生，危害程度日益加剧，对滑坡、崩塌等地址灾害的监测、预警以及防治已受到人们的重视。

在实现本发明的过程中，发明人发现：

传统的人工巡视巡查监测，如：埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等，这种群测群防的监测手段，被动监测的特点比较明显，延迟性与事后性决定了传统监测手段不能及时、迅速的对滑坡监测预警，并且还需要耗费大量的人力和物力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种滑坡多点位移监测设备及方法，针对传统监测技术手段的不足，能够实时获知滑坡地表多点位移的移动状态，实现滑坡地表位移的自动监测与预警。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种滑坡多点位移监测设备，包括：

位移获取模块，用于将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

数据传输模块，用于将所述位移获取模块获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

优选的，所述位移获取模块包括：

执行单元，用于将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

采集单元，用于针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测。

优选的，所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。

优选的，所述数据传输模块具体采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制。

优选的，所述设备还包括：

数据监控模块，用于判断所述数据传输模块传输的所述多点位移数据是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光报警电路。

优选的，所述数据监控模块包括：

存储单元，用于存储接收到的所述多点位移数据；

计算单元，用于根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；

判定单元，用于针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

本发明提供了一种监测滑坡多点位移的方法，包括：

将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

进一步的，获取滑坡地表多点位移数据，包括：

将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测；

所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。

进一步的，将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件，包括：

采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制。

进一步的，所述方法还包括：

存储接收到的所述多点位移数据；

根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；

针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

有益效果：

本发明提出的技术方案，位移获取模块通过将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，能够实时获取到滑坡地表多点位移数据；通过数据传输模块能够将所述多点位移数据及时稳定的传输给实时监控软件，从而实现对滑坡位移的远程监控。

附图说明

图1为本发明实施例一种滑坡多点位移监测设备结构示意图；

图2为本发明实施例磁致伸缩位移传感器的结构示意图；

图2-1为本发明实施例应用于沙质松土滑坡的磁环测点示意图；

图2-2为本发明实施例应用于固定岩体的磁环测点示意图；

图3为本发明实施例CAN总线组网连接框图；

图4为本发明实施例所述监测设备的应用场景图；

图5为本发明实施例滑坡位移监控设备的硬件结构框图；

图6为本发明实施例数据监控模块的具体实现流程图；

图7为本发明实施例一种监控滑坡多点位移的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种滑坡多点位移监测设备及方法，适用于对沙质松软土以及岩性滑坡地表的多点位移监测，针对传统监测技术手段的不足，本发明提出利用磁致伸缩位移传感器的柔性测杆适应滑坡各种复杂地貌环境，以多条测线实现滑坡面监测，能够获取到滑坡地表多点的实时位移，并将获取到的位移数据传输给监控中心，实现了滑坡位移的自动监测。

为了进一步理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图进行说明。

如图1所示，本发明提供了一种滑坡多点位移监测设备，可以包括如下功能模块：

位移获取模块11，用于将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

数据传输模块12，用于将所述位移获取模块获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

在本发明的一个实施例中，所述位移获取模块11可以包括：

执行单元111，用于将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

采集单元112，用于针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测。

具体的，所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。所述磁致伸缩位移传感器的结构如图2所示，其中，图2-1为应用于沙质松土滑坡的磁环测点示意图；图2-2为应用于固定岩体的磁环测点示意图。

更进一步的说，位移获取模块主体为磁致伸缩位移传感器，其位移传感原理基于磁致伸缩效应，利用稀土超磁致伸缩材料在磁场中被磁化时，会沿磁化方向发生巨大伸缩变形这一物理现象，实现滑坡地表多点位移传感。

基于磁致伸缩传感技术的位移传感器具有高精度、长行程，其采用非接触的测量方式，活动磁环和传感器测杆自身并无直接接触，不至于被磨擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高的优点。

本发明实施例中采用基于磁致伸缩传输技术的位移传感器创新的应用于地质灾害监测应用中，利用其非接触测量，活动磁环易于固定于滑坡滑动面上，采用传感器的柔性测杆能灵活地适应滑坡表面的高低起伏复杂的地形地貌，一个传感器测杆上可悬浮多点磁环，多点磁环固定于多级滑动体上实现可靠的监测多级滑坡滑动体滑动，实现滑坡面上的多点位移监测。

具体的，所述数据传输模块具体采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制，参见图3所示，CAN+，CAN-表示两条传输数据线，通过这种双向两线制，能够实时准确的将获取到的多点位移数据传输给远端的监控中心。

在本发明的一个实施例中，所述设备还可以包括：

数据监控模块13，用于判断所述数据传输模块传输的所述多点位移数据是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光报警电路。

在本发明的一个实施例中，所述数据监控模块13可以进一步包括：

存储单元131，用于存储接收到的所述多点位移数据；

计算单元132，用于根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；

判定单元133，用于针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

本发明实施例中当监控中心使用的监控软件没有设置CAN总线接口时，采用CAN转USB总线转换模块，集成2通道CAN-bus接口，每一个CAN通道均集成独立的电气隔离保护电路。该模块在系统中起到数据格式转换的作用，把各条测线的多点位移监测CAN总线数据转换为USB协议格式，以USB接口对接到上层具有监控功能的计算机上。

具体的说，本发明实施例滑坡多点位移监测设备的应用场景如图4所示，在本发明的具体实现过程中，可以参见图4所示的方法部署磁致伸缩位移传感器，利用磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，实现滑坡地表多点位移远距离监测，以柔性测杆上的磁环感知滑坡滑动体的蠕变，监测的各磁环位置传感信号，通过基于CAN协议的数据总线，将所述传感信号传输到计算机上的实时监控软件上进行预警处理。

本发明实施例中滑坡位移监控设备的硬件结构框图如图5所示，磁致伸缩位移传感器将监测到的滑坡位移信号，通过CAN总线传输给计算机控制软件。

具体的说，数据监控模块中设置有监控软件，该监控软件采用VisualC++6.0平台编写，以windows事件驱动的模式开发设计软件，主要以采集起停控制事件、多点位移数据计算显示事件以及数据存储事件为主，其程序流程如图6所示。数据监控模块针对接收到的多点位移数据进行存储，并进行多点位移数据的图形显示；

通过对磁环监测点位移数据连续四次快速测量取平均值，记录滑动体每个磁环监测点位移瞬时平均滑动量S，并记录测量时间T，通过所述滑动量S与时间T，计算得出某个磁环监测点的滑动平均速度：

$V=\frac{S_2-S_1}{T_2-T_1}$

其中，V为滑动体位移滑动平均速度，S2，S1为滑动体位移瞬时位移滑动量，T2，T1为S2、S1的测量时间；

而对每个磁环监测点的平均速度V继续计算，进而解算出监测点滑动加速度：

$a=\frac{V_T-V_0}{T_1}$

其中，V为滑动体某个磁环监测点的滑动平均速度，VT为该监测点在T1时间内的平均速度，V0为滑动体监测点的初速度(即为测量的上一次平均速度)，a为计算所得的滑动体某个磁环监测点的加速度。

通过计算滑坡的滑动速度以及加速度等参数，依据滑坡蠕动规律，根据位移量的累积与滑动速度的快慢，通过预警模型对监测数据进行综合分析，以滑坡初始变形、等速变形、加速变形三阶段实施分级预警。

如图7所示，基于上述图1所示的设备实施例，本发明提供了一种监测滑坡多点位移的方法，包括：

步骤701：将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

步骤702：将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

进一步的，获取滑坡地表多点位移数据，包括：

将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测；

所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。

进一步的，将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件，包括：

采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制。

进一步的，所述方法还包括：

存储接收到的所述多点位移数据；

根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

需要说明的是，由于本发明实施例是基于图1的设备实施例获得的，包含了与图1设备实施例相同的技术特征，因此，对于本发明实施例中涉及的技术方案，在此不做一一赘述，请参见上述图1中的相关描述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种滑坡多点位移监测设备，特征在于，包括：

位移获取模块，用于将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

数据传输模块，用于将所述位移获取模块获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述位移获取模块包括：

执行单元，用于将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

采集单元，用于针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述数据传输模块具体采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制。

5.根据权利要求1或4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

数据监控模块，用于判断所述数据传输模块传输的所述多点位移数据是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光报警电路。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述数据监控模块包括：

存储单元，用于存储接收到的所述多点位移数据；

计算单元，用于根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；

判定单元，用于针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

7.一种监测滑坡多点位移的方法，特征在于，包括：

将磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动位移监测点，来获取滑坡地表多点位移数据；

将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获取滑坡地表多点位移数据，包括：

将磁致伸缩位移传感器设置在待测滑坡上；

针对所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上非接触磁环采集到的位移信号，进行监测；

所述磁致伸缩位移传感器的柔性测杆上设置有若干多点非接触磁环，所述磁环固定在多级滑动体上，用于对多级滑坡滑动体多点位移的监测。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将获取到的所述多点位移数据，传输给实时监控软件，包括：

采用CAN协议数据总线，将所述获取到的多点位移数据传输到实时监控软件上；所述CAN协议数据总线采用双向两线制。

10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

存储接收到的所述多点位移数据；

根据所述多点位移数据，计算确定滑坡滑动体的滑动速度以及加速度；

针对所述计算单元获得的所述滑动速度及加速度，通过预警模型进行分析，以确定是否满足预警条件，在满足所述预警条件时，触发声光预警电路进行报警。

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