CN105652034B - 一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，包括传感器外壳和自上而下依次设置在传感器外壳内部的分合闸电磁阀、储液罐端盖、储液罐、单向导通阀、圆形刻度盘、摄像头、摄像头安装架；传感器外壳中部的周向设有多个使其内外连通的通孔；储液罐内部装有带有颜色的示踪剂，分合闸电磁阀通过推杆触发单向导通阀打开，使储液罐内部的示踪剂经单向导通阀流至圆形刻度盘上，同时摄像头开始记录示踪剂在圆形刻度盘上的运行情况。本发明适用于滑坡变形计算参数地下水流速流向的测量，可与测斜仪连接，操作方便，测量数据处理方便、测量精度高；采用喷嘴挤出的示踪剂，无污染、水溶液好、与水比重相当，流动性好。

Description

一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器
技术领域
本发明涉及地质工程领域滑坡变形监测，尤其涉及一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，也适用于其它领域需要进行地下水流速流向监测的工程应用。
背景技术
地下水在各种滑坡的变形破坏及防治中是极其重要的因素。对滑坡进行地下水流速、流向测量，以便查明滑坡地下水的补给、运移特征，从而为滑坡变形计算提供计算参数，为滑坡的有效防治、治理提供有力依据。对于滑坡监测用地下水流向流速的测量应用最广的方法是示踪法。实际工作中常用的方法是化学法、比色法和放射性同位素示踪法。而化学法、比色法仅能粗略地测定地下水流向,定性地确定地下水流速。在国外,目前常用的方法还有电位差法。电位差法的基本原理是通过给钻孔含水层部位注入盐溶液或蒸馏水以改变地下水的电位,通过传感器测量地下水的电位场在时间、空间上的变化达到测定地下水流向流速的目的。但这种方法示踪剂浓度稀释受分子扩散、搅拌等因素的影响,测定结果不是很稳定。放射性同位素多孔示踪法与化学法的原理基本相同,由于前者采用了计数管作为探头和定标器组成的探测设备,从而使操作方法更为简便,同时避免了化学分析中人为的误差，但放射性同位素的实用会对环境和试验人员产生危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、使用安全的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，包括传感器外壳和自上而下依次设置在所述传感器外壳内部的分合闸电磁阀、储液罐端盖、储液罐、单向导通阀、圆形刻度盘、摄像头、摄像头安装架；所述传感器外壳中部的周向设有多个使其内外连通的通孔，所述分合闸电磁阀、储液罐端盖、储液罐和单向导通阀均位于多个所述通孔的上侧，所述圆形刻度盘、摄像头和摄像头安装架均位于多个所述通孔的下侧；所述分合闸电磁阀安装在所述储液罐端盖的上端，所述储液罐端盖密封安装在所述储液罐的上端，所述单向导通阀连接在所述储液罐底部，所述储液罐内部装有带有颜色的示踪剂，所述储液罐与所述储液罐端盖之间设有密封圈，防止示踪剂从储液罐与储液罐端盖之间的间隙流出；所述分合闸电磁阀的下端设有推杆，所述单向导通阀的上端设有导液管，所述导液管的顶端通过联轴器与所述分合闸电磁阀的推杆连接；所述分合闸电磁阀通过推杆触发所述单向导通阀打开，使所述储液罐内部的示踪剂经所述单向导通阀流至所述圆形刻度盘上，同时所述摄像头开始记录示踪剂在所述圆形刻度盘上的运行情况。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述单向导通阀包括第一阀腔、第二阀腔、阀顶、阀壳和阀口，所述阀顶位于所述第一阀腔的上方，所述阀顶的中部设有与所述导液管连通的第一连接孔，所述第一阀腔位于所述第二阀腔的上方且之间设有使上下连通的第二连接孔，所述阀口连接在所述第二阀腔的下端；所述第一阀腔内自上而下设有第一阀球、第一阀球连接块、第一弹簧和弹簧固定板，所述第一弹簧固定在所述弹簧固定板上，所述第二阀腔内自上而下设有第二阀球、第二阀球连接块和第二弹簧，所述第二弹簧固定在所述阀口上；所述第一阀球在所述第一弹簧的向上的弹力作用下可将所述第一连接孔的下端封闭，所述第二阀球在所述第二弹簧的向上的弹力作用下可将所述第二连接孔的下端封闭；所述阀顶位于所述第一阀球的上方，所述阀顶与所述阀壳的接触面上设有密封的活塞，所述阀顶通过所述活塞可沿所述第一阀腔的内壁上下移动。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述第一阀球通过紧固螺钉安装在所述第一阀球连接块上，所述第二阀球通过紧固螺钉安装在所述第二阀球连接块上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述弹簧固定板通过紧固螺钉固定在所述阀壳的中部，所述阀口通过紧固螺钉连接在所述阀壳的下端。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述导液管的底端通过管螺纹连接在所述单向导通阀的所述第一连接孔上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述活塞通过多个紧固螺钉与所述阀顶连接。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述单向导通阀的外壁通过管螺纹连接在所述储液罐底部。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述分合闸电磁阀通过螺钉固定安装在所述储液罐端盖上，所述储液罐端盖通过螺钉固定安装在所述传感器外壳上。在安装时，可先将所述分合闸电磁阀、储液罐端盖、储液罐和单向导通阀组装为一个整体后，再将所述储液罐端盖通过紧固螺钉安装至所述传感器外壳上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述传感器外壳内设有连通所述分合闸电磁阀和中部的所述通孔的走线孔。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述圆形刻度盘上设有多个同心的圆环刻度线和过圆心的径向线，所述圆形刻度盘采用透明材料制成。当带有颜色的示踪剂落至所述圆形刻度盘上时，位于其下方的所述摄像头采用拍照或间断短时摄像的方法记录示踪剂的胶状染色小珠在井中的实际运动情况，从而计算出地下水的流速流向。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器适用于滑坡变形计算参数地下水流速流向的测量，可与测斜仪连接，只需通过启动滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，就可以在测斜的同时完成地下水流速流向探测，操作方便。
2、本发明采用喷嘴挤出的胶状染色颗粒示踪，无污染、水溶液好、与水比重相当，流动性好。
3、本发明利用拍照和摄像智能选择的方法，根据地下水实际流动特征自动选择信号记录方式，使该传感器信号传输稳定、节能。
4、本发明的测量数据处理方便、测量精度高,流速的测定下限低。
附图说明
图1为本发明的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器剖面示意图。
图2为本发明的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器单向导通阀结构剖面示意图。
图3为本发明的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器外观图。
图4为本发明的圆形刻度盘的示意图。
图5为本发明的圆形刻度盘上的图像显示示踪剂跟踪示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.分合闸电磁阀，2.走线孔，3.储液罐端盖，4.传感器外壳，5.端盖密封圈，6.储液罐，7.联轴器，8.导液管，9.单向导通阀，10.圆形刻度盘，11.摄像头，12.摄像头安装架，13.阀顶，14.活塞，15.第一阀球，16.阀壳，17.第一阀球连接块，18.第一弹簧，19.第一弹簧固定板，20.第二阀球，21.第二阀球连接块，22.第二弹簧，23.阀口，24.第一液珠，25.第二液珠。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，包括传感器外壳4和自上而下依次设置在所述传感器外壳4内部的分合闸电磁阀1、储液罐端盖3、储液罐6、单向导通阀9、圆形刻度盘10、摄像头11、摄像头安装架12；所述传感器外壳4中部的周向设有多个使其内外连通的通孔，所述分合闸电磁阀1、储液罐端盖3、储液罐6和单向导通阀9均位于多个所述通孔的上侧，所述圆形刻度盘10、摄像头11和摄像头安装架12均位于多个所述通孔的下侧；所述分合闸电磁阀1安装在所述储液罐端盖3的上端，所述储液罐端盖3密封安装在所述储液罐6的上端，所述单向导通阀9连接在所述储液罐6底部，所述储液罐6内部装有带有颜色的示踪剂，所述储液罐6与所述储液罐端盖3之间设有密封圈5，防止示踪剂从储液罐6与储液罐端盖3之间的间隙流出；所述分合闸电磁阀1的下端设有推杆，所述单向导通阀9的上端设有导液管8，所述导液管8的顶端通过联轴器7与所述分合闸电磁阀1的推杆连接；所述分合闸电磁阀1通过推杆触发所述单向导通阀9打开，使所述储液罐6内部的示踪剂经所述单向导通阀9流至所述圆形刻度盘10上，同时所述摄像头11开始记录示踪剂在所述圆形刻度盘10上的运行情况。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述单向导通阀9包括第一阀腔、第二阀腔、阀顶13、阀壳16和阀口23，所述阀顶13位于所述第一阀腔的上方，所述阀顶13的中部设有与所述导液管8连通的第一连接孔，所述第一阀腔位于所述第二阀腔的上方且之间设有使上下连通的第二连接孔，所述阀口23连接在所述第二阀腔的下端；所述第一阀腔内自上而下设有第一阀球15、第一阀球连接块17、第一弹簧18和弹簧固定板19，所述第一弹簧18固定在所述弹簧固定板19上，所述第二阀腔内自上而下设有第二阀球20、第二阀球连接块21和第二弹簧22，所述第二弹簧22固定在所述阀口23上；所述第一阀球15在所述第一弹簧18的向上的弹力作用下可将所述第一连接孔的下端封闭，所述第二阀球20在所述第二弹簧22的向上的弹力作用下可将所述第二连接孔的下端封闭；所述阀顶13位于所述第一阀球15的上方，所述阀顶13与所述阀壳16的接触面上设有密封的活塞14，所述阀顶13通过所述活塞14可沿所述第一阀腔的内壁上下移动。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述第一阀球15通过紧固螺钉安装在所述第一阀球连接块17上，所述第二阀球20通过紧固螺钉安装在所述第二阀球连接块21上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述弹簧固定板19通过紧固螺钉固定在所述阀壳16的中部，所述阀口23通过紧固螺钉连接在所述阀壳16的下端。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述导液管8的底端通过管螺纹连接在所述单向导通阀9的所述第一连接孔上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述活塞14通过多个紧固螺钉与所述阀顶13连接。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述单向导通阀9的外壁通过管螺纹连接在所述储液罐6底部。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述分合闸电磁阀1通过螺钉固定安装在所述储液罐端盖3上，所述储液罐端盖3通过螺钉固定安装在所述传感器外壳4上。在安装时，可先将所述分合闸电磁阀1、储液罐端盖3、储液罐6和单向导通阀9组装为一个整体后，再将所述储液罐端盖3通过紧固螺钉安装至所述传感器外壳4上。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述传感器外壳4内设有连通所述分合闸电磁阀1和中部的所述通孔的走线孔2。
作为对上述技术方案的进一步改进方案：所述圆形刻度盘10上设有多个同心的圆环刻度线和过圆心的径向线，所述圆形刻度盘10采用透明材料制成。当带有颜色的示踪剂落至所述圆形刻度盘10上时，位于其下方的所述摄像头11采用拍照或间断短时摄像的方法记录示踪剂的胶状染色小珠在井中的实际运动情况，从而计算出地下水的流速流向。
本发明的滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器可通过管螺纹连接安装在滑坡测斜仪上，随着滑坡测斜仪放置至地下水水位层。智能传感器外壳上开有八个进水通孔，地下水可通过进水通孔进入智能传感器。
当该智能传感器未启动时，在弹簧和阀球的作用下，第一阀腔的第一连接孔处于打开状态，第二阀腔的第二连接孔处于关闭状态，如图2所示；同时阀腔Ⅰ充满示踪剂液体。
当启动该智能传感器时，分合闸电磁阀1推动活塞14往下运动，如图2所示，第一阀腔的第一连接孔将关闭，第二阀腔的第二连接孔在第一阀腔的挤压力下打开，示踪剂被挤压出单向导通阀9形成胶状染色小珠进入八个进水通孔区；在地下水流速的作用下，胶状染色小珠将随地下水水流而流动。同时分合闸电磁阀1将拉动活塞14往回运动，第二连接孔在第二弹簧22和第二阀球20的作用下关闭，防止地下水回流；第一阀腔的第一连接孔将打开，储液罐6内的示踪剂通过导液管8进入并充满第一阀腔，完成一次示踪剂的推送过程。
在上述过程中同时开启摄像头11，利用其拍照或间断短时摄像的方法记录胶状染色小珠在井中的实际运动情况，从而计算出地下水的流速流向。如图5所示，第一液珠24为T1时刻摄像头11所记录胶状染色小珠的位置，第二液珠25为T2时刻摄像头11所记录胶状染色小珠的位置；在ΔT＝T2-T1时间内，胶状染色小珠的流动距离在圆形刻度盘10上读出为S,则计算出流速V＝S/ΔT；方向为右偏上45度，实际探测过程中，上下左右可对应地理的位置的东西南北。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：包括传感器外壳(4)和自上而下依次设置在所述传感器外壳(4)内部的分合闸电磁阀(1)、储液罐端盖(3)、储液罐(6)、单向导通阀(9)、圆形刻度盘(10)、摄像头(11)、摄像头安装架(12)；
所述传感器外壳(4)中部的周向设有多个使其内外连通的通孔，所述分合闸电磁阀(1)、储液罐端盖(3)、储液罐(6)和单向导通阀(9)均位于多个所述通孔的上侧，所述圆形刻度盘(10)、摄像头(11)和摄像头安装架(12)均位于多个所述通孔的下侧；
所述分合闸电磁阀(1)安装在所述储液罐端盖(3)的上端，所述储液罐端盖(3)密封安装在所述储液罐(6)的上端，所述单向导通阀(9)连接在所述储液罐(6)底部，所述储液罐(6)内部装有带有颜色的示踪剂，所述储液罐(6)与所述储液罐端盖(3)之间设有密封圈(5)；
所述分合闸电磁阀(1)的下端设有推杆，所述单向导通阀(9)的上端设有导液管(8)，所述导液管(8)的顶端通过联轴器(7)与所述分合闸电磁阀(1)的推杆连接；
所述分合闸电磁阀(1)通过推杆触发所述单向导通阀(9)打开，使所述储液罐(6)内部的示踪剂经所述单向导通阀(9)流至所述圆形刻度盘(10)上，同时所述摄像头(11)开始记录示踪剂在所述圆形刻度盘(10)上的运行情况；
所述单向导通阀(9)包括第一阀腔、第二阀腔、阀顶(13)、阀壳(16)和阀口(23)，所述阀顶(13)位于所述第一阀腔的上方，所述阀顶(13)的中部设有与所述导液管(8)连通的第一连接孔，所述第一阀腔位于所述第二阀腔的上方且之间设有使上下连通的第二连接孔，所述阀口(23)连接在所述第二阀腔的下端；
所述第一阀腔内自上而下设有第一阀球(15)、第一阀球连接块(17)、第一弹簧(18)和弹簧固定板(19)，所述第一弹簧(18)固定在所述弹簧固定板(19)上，所述第二阀腔内自上而下设有第二阀球(20)、第二阀球连接块(21)和第二弹簧(22)，所述第二弹簧(22)固定在所述阀口(23)上；所述第一阀球(15)在所述第一弹簧(18)的向上的弹力作用下可将所述第一连接孔的下端封闭，所述第二阀球(20)在所述第二弹簧(22)的向上的弹力作用下可将所述第二连接孔的下端封闭；
所述阀顶(13)位于所述第一阀球(15)的上方，所述阀顶(13)与所述阀壳(16)的接触面上设有密封的活塞(14)，所述阀顶(13)通过所述活塞(14)可沿所述第一阀腔的内壁上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述第一阀球(15)通过紧固螺钉安装在所述第一阀球连接块(17)上，所述第二阀球(20)通过紧固螺钉安装在所述第二阀球连接块(21)上。
3.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述弹簧固定板(19)通过紧固螺钉固定在所述阀壳(16)的中部，所述阀口(23)通过紧固螺钉连接在所述阀壳(16)的下端。
4.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述导液管(8)的底端通过管螺纹连接在所述单向导通阀(9)的所述第一连接孔上。
5.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述活塞(14)通过多个紧固螺钉与所述阀顶(13)连接。
6.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述单向导通阀(9)的外壁通过管螺纹连接在所述储液罐(6)底部。
7.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述分合闸电磁阀(1)通过螺钉固定安装在所述储液罐端盖(3)上，所述储液罐端盖(3)通过螺钉固定安装在所述传感器外壳(4)上。
8.根据权利要求1所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述传感器外壳(4)内设有用于连通所述分合闸电磁阀(1)和中部所述通孔的走线孔(2)。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种滑坡监测用地下水流速流向探测智能传感器，其特征在于：所述圆形刻度盘(10)上设有多个同心的圆环刻度线和过圆心的径向线，所述圆形刻度盘(10)采用透明材料制成。
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