CN102542731A - 泥石流地声监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥石流地声监测报警装置，包括设置在被监测现场且用于测试现场岩土体振动强度的探头，探头包括壳体和设置在壳体内部的曲线形支架，曲线形支架一端固定在壳体内壁上，曲线形支架另一端固定连接振子，曲线形支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一和多个变形齿二，变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，变形齿一与变形齿二的头部之间形成曲线形通道，曲线形通道内部穿设有信号光纤，信号光纤的两端中至少有一端连接测试单元，测试单元还与处理单元相接，处理单元还与声光报警装置相接。本发明结构设计合理、成本低且使用灵活，同时适应性强，能有效监测泥石流的产生、运动中所发出的地声信号。

Description

泥石流地声监测报警装置

技术领域

本发明一种监测报警装置，尤其是涉及一种泥石流地声监测报警装置。

背景技术

我国地貌类型复杂多样，特别是山地占国土陆地面积的三分之二。由于季风暴雨较多，再加上人为活动的影响，使我国的泥石流灾害发生频繁。泥石流是发生在山地地区的一种含有大量沙石块的特殊山洪，具有发生突然、历时短暂、破坏力强的特点，对泥石流下游村镇居民的生命财产安全造成较大的威胁。

由于泥石流的治理比较困难，目前主要是以监测预防为主。现有的监测装置主要有地声监测装置、泥位传感装置、摄像装置、次声波监测装置等多种装置。次声波监测装置主要是通过检测泥石流形成和运动过程中发出的次声信号来实现对泥石流的监测，其原理简单，监测装置可以置于远离泥石流源地的室内。但自然界中产生次声波的还有其它现象，如地震、海啸、火山喷发和强风暴等，该次声波有的可以传递上千公里远，对次声波泥石流监测装置有干扰。由于泥石流运动的复杂性使泥位传感装置也有较大的局限性，摄像装置一般只是一种对泥石流发生的校核或确认，它本身由于提前时间太短，几乎丧失了报警功能。地声监测装置是捕捉泥石流在河床运动时产生的地声信号，其卓越频率在30Hz-80Hz，该地声信号在岩土层中传播时，由于岩土层的破裂、含水等不完整性，使该信号衰减较大而不能远距离传输，有的区域甚至传输距离小于100米。传统的地声监测装置就不得不安置在流域发生泥石流的源地，并通过电缆或无线的方式将信号传回，这样不仅增加了成本，并使整个装置更加复杂，并由于是基于无线或电缆传输信号，在雷雨天气容易受到电磁干扰甚至损坏。现有的单点地声监测太阳能无线传输装置的费用就在二十余万元人民币左右，对一个泥石流区域仅靠单点监测肯定是远不能满足要求的，而组成网络传感的费用就更高了，并且该装置在长期的可靠性及稳定性仍有待检验，这些都限制了现有监测装置的推广使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种泥石流地声监测报警装置，其结构简单、设计合理、成本低且使用方式灵活、灵敏度高，同时使用价值高，适应性强，可实现远距离、分布式或准分布式的监测，能有效监测泥石流的产生、运动中所发出的地声信号。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种泥石流地声监测报警装置，其特征在于：包括设置在被监测现场且用于测试现场岩土体振动强度的探头，所述探头包括壳体和设置在壳体内部的曲线形支架，所述曲线形支架一端固定在壳体内壁上，所述曲线形支架另一端固定连接振子，所述曲线形支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一和多个变形齿二，所述变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，所述变形齿一与变形齿二的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道内部穿设有信号光纤，所述信号光纤的两端中至少有一端连接用于对信号光纤的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元，通过测试单元通过光缆与信号光纤相接，所述测试单元还与处理单元相接，所述处理单元还与声光报警装置相接，所述测试单元、处理单元和声光报警装置均位于监测站内。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述振子与壳体内壁之间设置有辅助弹簧，所述辅助弹簧位于曲线形支架上端。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述振子为永久磁铁或振子上固定有永久磁铁一，所述壳体内壁上固定有永久磁铁二或线圈，所述永久磁铁二或线圈与振子之间构成一振动阻尼系统。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述光缆沿泥石流的路径布设，所述探头布设在光缆上，所述探头的数量至少为两个。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述壳体内部还设置有供曲线形支架下端部安装的固定支架，所述固定支架上固定安装有调整螺杆，所述调整螺杆上端固定连接底板，所述曲线形支架卡装在底板与振子之间。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述调整螺杆通过螺纹连接与固定支架固定连接。

上述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述信号光纤为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤外还包覆有一层防水材料层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、适用面广，适应能力强，能有效适用于各种泥石流测试中。

3、测试精度高，安装布设方便。

4、功能完善，通过将光缆沿泥石流可能的路径布设，并在光缆上安置多个探头，可以监测泥石流的发展及运动相关参数，为报警提供更确切的数据，甚至可以做到计算出泥石流到达的剩余时间，以利于避险。

5、选用普通的通信光纤以及常规的测试仪器如光源-光功率计或光时域反射计就可以完成泥石流的监测，从而可以大幅度降低整个装置的成本，利于推广使用。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，能有效监测泥石流的产生及运动参数，并可以及时报警，减少对民众的生命财产威胁。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中探头的结构示意图。

图3为实施例1中曲线形支架的内部结构示意图。

图4为实施例2的结构示意图。

图5为实施例2中曲线形支架的内部结构示意图。

图6为实施例3的结构示意图。

图7为实施例3中曲线形支架的内部结构示意图。

图8为实施例4的结构示意图。

附图标记说明：

1-光缆；         2-岩土体；       3-声光报警装置；

4-1-变形齿一；   4-2-变形齿二；   5-测试单元；

7-处理单元；     8-振子；         9-壳体；

10-永久磁铁二；  15-曲线形壳体；  16-调整螺杆；

17-底板；        19-曲线形支架；  20-探头；

21-辅助弹簧；    33-信号光纤；    36-锯齿板；

38-弹簧丝；      40-波纹管；      41-管壁。

具体实施方式

实施例1

如图1、2和3所示的一种泥石流地声监测报警装置，包括设置在被监测现场且用于测试现场岩土体2振动强度的探头20，所述探头20包括壳体9和设置在壳体9内部的曲线形支架，所述曲线形支架一端固定在壳体9内壁上，所述曲线形支架另一端固定连接振子8，所述曲线形支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2之间呈交错对应布设，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道内部穿设有信号光纤33，所述信号光纤33的两端中至少有一端连接用于对信号光纤33的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元5，通过测试单元5通过光缆1与信号光纤33相接，所述测试单元5还与处理单元7相接，所述处理单元7还与声光报警装置3相接，所述测试单元5、处理单元7和声光报警装置3均位于监测站内。

本实施例中，所述曲线形支架为曲线形壳体19，多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。探头20埋设于被监测现场岩土体2中，实际工作中，当有泥石流产生或运动时，泥石流产生振动，导致振子8上下位移，使位于壳体9内部的曲线形壳体19两端距离发生变化，从而使曲线型壳体19的变形齿一4-1与变形齿二4-2之间的距离改变，变形齿一4-1与变形齿二4-2之间的距离改变导致信号光纤33的弯曲曲率变化，信号光纤33的弯曲曲率变化使得其内部传输的光信号随之变化，通过测试处理单元5可以监测到该光信号的变化并传递给处理单元7进行判断并给出报警提示。由于探头20埋于岩土体中，泥石流的振动频率和振幅明显区别于其它声音，且由于岩土体的不完整性使远距离其它噪音均衰减殆尽，从而可以提高信号的拾取，使本装置具有较好的抗干扰能力。

所述振子8与壳体9内壁之间设置有辅助弹簧21，所述辅助弹簧21位于曲线形支架上端，所述振子8为永久磁铁或振子8上固定有永久磁铁一，所述壳体9内壁上固定有永久磁铁二10或线圈，所述永久磁铁二10或线圈与振子8之间构成一振动阻尼系统。

优选的，所述信号光纤33的两端设置有光反射装置，所述的光反射装置是光反射镜、光纤光栅或含有气泡的光纤。测试单元5通过测试位于曲线型壳体19前后反射装置的反射光信号的强度之差，就可以确定曲线型壳体19变化大小，也就是振子8的振幅，达到监测泥石流的目的。

所述的探头20及光缆1埋置在被监测现场岩土体2下，所述光缆1沿泥石流的路径布设，所述探头20布设在光缆1上，所述探头20的数量至少为两个，这样可以做大准分布的监测泥石流的变化及参数。

所述壳体9内部还设置有供曲线形壳体19下端部安装的固定支架15，所述固定支架15上固定安装有调整螺杆16，所述调整螺杆16上端固定连接底板17，所述曲线形壳体19卡装在底板17与振子8之间，所述调整螺杆16通过螺纹连接与固定支架15固定连接，这样通过调整螺杆16可实现对曲线形壳体19状态进行手动调整。

所述信号光纤33为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤33外还包覆有一层防水材料层。

实施例2

如图4和5所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为弹簧丝38，变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在弹簧丝38中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图6和7所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为波纹管40，变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在波纹管40的管壁41上内凹处的相对两个侧面上，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图8所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为锯齿形支架，且锯齿形支架由两个锯齿板36相扣而成，两块锯齿板的相对面上布设有相互交错对应的变形齿一4-1和变形齿二4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种泥石流地声监测报警装置，其特征在于：包括设置在被监测现场且用于测试现场岩土体(2)振动强度的探头(20)，所述探头(20)包括壳体(9)和设置在壳体(9)内部的曲线形支架，所述曲线形支架一端固定在壳体(9)内壁上，所述曲线形支架另一端固定连接振子(8)，所述曲线形支架内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)之间呈交错对应布设，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道内部穿设有信号光纤(33)，所述信号光纤(33)的两端中至少有一端连接用于对信号光纤(33)的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元(5)，通过测试单元(5)通过光缆(1)与信号光纤(33)相接，所述测试单元(5)还与处理单元(7)相接，所述处理单元(7)还与声光报警装置(3)相接，所述测试单元(5)、处理单元(7)和声光报警装置(3)均位于监测站内。

2.按照权利要求1所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述振子(8)与壳体(9)内壁之间设置有辅助弹簧(21)，所述辅助弹簧(21)位于曲线形支架上端。

3.按照权利要求1或2所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述振子(8)为永久磁铁或振子(8)上固定有永久磁铁一，所述壳体(9)内壁上固定有永久磁铁二(10)或线圈，所述永久磁铁二(10)或线圈与振子(8)之间构成一振动阻尼系统。

4.按照权利要求1所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。

5.按照权利要求1所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述光缆(1)沿泥石流的路径布设，所述探头(20)布设在光缆(1)上，所述探头(20)的数量至少为两个。

6.按照权利要求1所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述壳体(9)内部还设置有供曲线形支架下端部安装的固定支架(15)，所述固定支架(15)上固定安装有调整螺杆(16)，所述调整螺杆(16)上端固定连接底板(17)，所述曲线形支架卡装在底板(17)与振子(8)之间。

7.按照权利要求6所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述调整螺杆(16)通过螺纹连接与固定支架(15)固定连接。

8.按照权利要求1所述的泥石流地声监测报警装置，其特征在于：所述信号光纤(33)为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤(33)外还包覆有一层防水材料层。

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