CN105222985A - 一种泥石流在体监测装置和方法 - Google Patents

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李军
郭晓军
严炎
崔鹏
刘昌明
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Abstract

本发明提供了一种泥石流在体监测装置和方法。泥石流在体监测装置包括：MEMS陀螺仪加速度计，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡；控制器，与MEMS陀螺仪加速度计和存储卡连接，用于按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡中；防水护套，MEMS陀螺仪加速度计、存储卡和控制器置于防水护套内；鹅卵石，其上形成有钻孔，防水护套置于钻孔内；探测标记物，安装在钻孔的开口处。当发生泥石流时，本发明就可以随着泥石流运动，于是，便可利用本发明在体监测和记录泥石流的运动信息，从而获得泥石流发生、发展过程的运动状态，为泥石流的研究和治理提供真实的原始信息。

Description

一种泥石流在体监测装置和方法
技术领域
本发明涉及泥石流监测领域，特别涉及一种泥石流在体监测装置和方法。
背景技术
我国地质灾害多发，泥石流作为主要的山地灾害之一，给人民生命财产安全和生产生活带来了严重影响，对山区经济发展也产生了一定的制约作用。但是，由于泥石流成灾过程的暴发性、短历时和极强的破坏力，使得泥石流发生、发展过程运动状态的实时监测异常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在体监测和记录泥石流汇流过程运动状态信息的泥石流在体监测装置和方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种泥石流在体监测装置，包括：MEMS陀螺仪加速度计，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡；控制器，与MEMS陀螺仪加速度计和存储卡连接，用于按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡中；防水护套，MEMS陀螺仪加速度计、存储卡和控制器置于防水护套内；鹅卵石，其上形成有钻孔，防水护套置于钻孔内；探测标记物，安装在钻孔的开口处。
优选地，泥石流在体监测装置还包括用于向MEMS陀螺仪加速度计、存储卡和控制器供电的电池。
优选地，电池为柱形锂电池。
优选地，探测标记物包括：强磁铁和密封塞，其中，强磁铁置于密封塞内，密封塞塞在钻孔的开口处。
优选地，密封塞上形成有标记色。
优选地，MEMS陀螺仪加速度计、存储卡和控制器构成电路模块，电路模块的体积小于2×1.5×0.5cm。
优选地，电路模块位于电池的前方，且MEMS陀螺仪加速度计的X轴与电池的轴线保持一致，且X轴指向电池的前方。
本发明还提供了一种泥石流在体监测方法，包括：在鹅卵石上形成钻孔；将控制器与MEMS陀螺仪加速度计、及存储卡连接；将MEMS陀螺仪加速度计、存储卡和控制器置于防水护套内；将防水护套置于钻孔内；在钻孔的开口处设置一个探测标记物，以密封钻孔；利用控制器按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡中。
优选地，将强磁铁置于密封塞内以形成探测标记物；将密封塞塞在钻孔的开口处。
优选地，在密封塞上形成标记色。
当发生泥石流时，本发明就可以随着泥石流运动，于是，便可利用本发明在体监测和记录泥石流的运动信息，从而获得泥石流发生、发展过程的运动状态，为泥石流的研究和治理提供真实的原始信息。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中标号如下：1、MEMS陀螺仪加速度计；2、存储卡；3、控制器；4、防水护套；5、鹅卵石；6、电池；7、强磁铁；8、密封塞；9、取出勾环；10、钻孔。
具体实施方式
请参考图1，本发明提供了一种泥石流在体监测装置，包括：MEMS陀螺仪加速度计1，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡2；控制器3，与MEMS陀螺仪加速度计1和存储卡2连接，用于按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡2中；防水护套4，MEMS陀螺仪加速度计1、存储卡2和控制器3置于防水护套4内；鹅卵石5，其上形成有钻孔，防水护套4置于钻孔内；探测标记物，安装在钻孔的开口处，用作寻踪标记。
例如，MEMS陀螺仪加速度计1可通过I2C接口总线与控制器3连接，控制器3直接以FAN32格式写数据到存储卡中。控制器3通过收到的系统运行状态信息，判断系统是否处于静止状态，如果是，则不写数据；否则，每隔10ms采集和记录1帧数据(时间、3维加速度、3维角速度、3维姿态角)，以FAN32格式存入SD存储卡中。
优选地，控制器3为低功耗单片机；优选地，存储卡2为迷你SD存储卡，这样，可以使本发明中的电子模块具有较小的体积，以便放入该钻孔中。优选地，鹅卵石5选自泥石流易发区的具有代表性的不同形状、不同大小的鹅卵石，并用电钻打孔。
优选地，控制器3可以为ARM32系列单片机，MEMS陀螺仪加速度计1的型号可以是MPU6050。防水护套4可以采用带密封的细长塑料管。
本发明将MEMS陀螺仪加速度计1、存储卡2和控制器3密封在防水护套4，然后置于鹅卵石5上的钻孔内，并用探测标记物将钻孔的开口封堵起来。这样，当发生泥石流时，本发明就可以随着泥石流运动，于是，便可利用本发明在体监测和记录泥石流的运动信息，从而获得泥石流发生、发展过程的运动状态，为泥石流的研究和治理提供真实的原始信息。
优选地，控制器每隔10ms采集和记录1帧数据，以FAN32格式存入存储卡中。
优选地，泥石流在体监测装置还包括用于向MEMS陀螺仪加速度计1、存储卡2和控制器3供电的电池6。优选地，电池6为柱形锂电池。优选地，电池6容量为200～1100mAh的圆柱型锂电池。
优选地，探测标记物包括：强磁铁7和密封塞8，其中，强磁铁7置于密封塞8内，密封塞8塞在钻孔的开口处。优选地，密封塞8上形成有标记色。这样，强磁铁7可为用于回收用的探测标记之一，而密封塞8由于其带有鲜艳的标记色，因而，可作为回收本发明的探测标记之二。优选地，强磁铁7是钕铁硼强磁铁。例如，强磁铁7的直径可以为1cm。优选地，标记色为红色。
优选地，MEMS陀螺仪加速度计1、存储卡2和控制器3构成电路模块，电路模块的体积小于2×1.5×0.5cm(长×宽×高)。这样，为锂电池预留了足够大的空间，以使本发明中的锂电池可保证6-12个月的供电。优选地，防水护套4的朝向钻孔10的开口的一端，还设置有取出勾环9，以便于在通过探测标记物找到本发明中，从中取出电路模块。
优选地，电路模块位于电池6的前方，且MEMS陀螺仪加速度计1的X轴与电池6的轴线保持一致，且X轴指向电池6的前方。
本发明还提供了一种泥石流在体监测方法，包括：在鹅卵石5上形成钻孔；将控制器3与MEMS陀螺仪加速度计1、及存储卡2连接；将MEMS陀螺仪加速度计1、存储卡2和控制器3置于防水护套4内；将防水护套4置于钻孔内；在钻孔的开口处设置一个探测标记物，以密封钻孔；利用控制器3按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡2中。
优选地，将强磁铁7置于密封塞8内以形成探测标记物；将密封塞8塞在钻孔的开口处。
优选地，在密封塞8上形成标记色。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泥石流在体监测装置，其特征在于，包括：
MEMS陀螺仪加速度计(1)，用于检测三维加速度和三维角速度；
存储卡(2)；
控制器(3)，与所述MEMS陀螺仪加速度计(1)和所述存储卡(2)连接，用于按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将所述数据帧存储到所述存储卡(2)中；
防水护套(4)，所述MEMS陀螺仪加速度计(1)、所述存储卡(2)和所述控制器(3)置于所述防水护套(4)内；
鹅卵石(5)，其上形成有钻孔，所述防水护套(4)置于所述钻孔内；
探测标记物，安装在所述钻孔的开口处。
2.根据权利要求1所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述泥石流在体监测装置还包括用于向所述MEMS陀螺仪加速度计(1)、所述存储卡(2)和所述控制器(3)供电的电池(6)。
3.根据权利要求1至2所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述电池(6)为柱形锂电池。
4.根据权利要求1至3所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述探测标记物包括：强磁铁(7)和密封塞(8)，其中，所述强磁铁(7)置于所述密封塞(8)内，所述密封塞(8)塞在所述钻孔的开口处。
5.根据权利要求4所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述密封塞(8)上形成有标记色。
6.根据权利要求2所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述MEMS陀螺仪加速度计(1)、所述存储卡(2)和所述控制器(3)构成电路模块，所述电路模块的体积小于2×1.5×0.5cm。
7.根据权利要求6所述的泥石流在体监测装置，其特征在于，所述电路模块位于所述电池(6)的前方，且所述MEMS陀螺仪加速度计(1)的X轴与所述电池(6)的轴线保持一致，且所述X轴指向所述电池(6)的前方。
8.一种泥石流在体监测方法，其特征在于，包括：
在鹅卵石(5)上形成钻孔；
将控制器(3)与MEMS陀螺仪加速度计(1)、及存储卡(2)连接；
将所述MEMS陀螺仪加速度计(1)、所述存储卡(2)和所述控制器(3)置于防水护套(4)内；
将所述防水护套(4)置于所述钻孔内；
在所述钻孔的开口处设置一个探测标记物，以密封所述钻孔；
利用所述控制器(3)按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将所述数据帧存储到所述存储卡(2)中。
9.根据权利要求8所述的泥石流在体监测方法，其特征在于，
将强磁铁(7)置于密封塞(8)内以形成所述探测标记物；
将所述密封塞(8)塞在所述钻孔的开口处。
10.根据权利要求9所述的泥石流在体监测方法，其特征在于，在所述密封塞(8)上形成标记色。
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