CN107784793A - 山体滑坡监测传感器 - Google Patents

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王树敏
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Abstract

本发明属于地质灾害监测领域，是一种山体滑坡监测传感器，包括地表位移感应器、地表位移检测器；通过将地表位移感应器穿透山体的风化岩和土壤层，插入/抵近山体的基岩层，将山体滑坡的地表位移转换为地表位移感应器的倾斜信号，并通过地表位移检测器获取这个倾斜信号，从而监控山体风化岩及土壤层的滑动，实现对山体滑坡的监测；本发明具有成本低、实施简单、可实现7x24小时连续监控的特点。

Description

山体滑坡监测传感器
技术领域
本发明涉及一种山体滑坡监测传感器，适用于山体滑坡的事前预警及事后报警监测。
背景技术
全球一半以上的陆地为山区，全球每年发生威胁到人们生命、财产安全的山体滑坡数百次。
在我国，每年因为山体滑坡都会造成数以百计的人死亡，造成的财产损失更是以百亿计，严重影响到社会的安定团结。山体滑坡已经成为世界很多国家非常严重的自然灾难。
山体从结构上来讲可以分为基岩层和风化岩及土壤层，基岩层位于山体的下层，风化岩及土壤层位于山体的上层；基岩层是由结构稳定的大块岩石组成；风化岩及土壤层是有小块的风化后的岩石及土壤组成；山体滑坡是在重力的作用下，风化岩及土壤层延风化岩及土壤层与基岩层的接触面向下滑落；山体滑坡大部分发生于多降水季节，这是因为当大量降水发生时，水渗透入风化岩及土壤层，当水到达风化岩及土壤层与基岩层接触面时，由于基岩层稳定的结构导致水无法再下渗，从而在重力的作用下在风化岩及土壤层与基岩层的接触面形成地下径流层，造成风化岩及土壤层与基岩层之间的摩擦力极大降低，从而在重力的作用下导致风化岩及土壤层延风化岩及土壤层与基岩层的接触面向下滑落。
山体滑坡的发生不是一蹴而就的，它是由一个发展过程的，在大的山体滑坡发生前首先发生的是风化岩及土壤层缓慢地向下移动，并且不断加速，最后发生山体的快速下滑，如果在风化岩及土壤层发生缓慢移动时能够及时监测到山体滑坡的发生，并采取相应的措施，将避免很多灾难的发生。
当前监测山体滑坡的技术主要有卫星遥测法、基于高精度GPS/北斗系统的地表位移监测法、人员观察法。卫星遥测法是通过将多次卫星拍摄的照片进行比对，发现其中的地表位移，从而监测山体滑坡的发生，这种方法的好处是检测面积广，缺点是费用高、周期长、精度低、无法监测晚上发生的地表快速位移；基于高精度GPS/北斗系统的地表位移监测法是利用建立地面GPS/北斗系统精度补偿站以提高GPS/北斗卫星定位的精度，然后在山体滑坡危险区域地表安装GPS/北斗卫星定位终端检测地表的位移来监测山体滑坡的发生，这种方法的优点是精度高，缺点是实施成本高昂、维护成本也很高，面对中国大面积的易发山体滑坡的区域无法大面积实施；人员观察法是当前国内用的最多的山体滑坡监测方法，优点是费用相对低廉，缺点是在监测过程中监测人员劳动强度大、需要面临死亡的危险、监测面积小且很容易遗漏。
本发明所设计的山体滑坡监测传感器采用的也是地表位移监测法，但是通过山体滑坡监测传感器的通信接口可以实现无人值守的7x24小时的监测，且精度高、成本低廉，适合大面积的推广使用，可以实现山体滑坡前的预警及山体滑坡后的报警。
发明内容
本发明的目的是提供一种山体滑坡监测传感器。
本发明的技术方案为：山体滑坡监测传感器包括地表位移感应器、地表位移检测器组成。
地表位移感应器用于感应地表位移发生的信号。
地表位移检测器用于采集地表位移发生的信号，同时可以通过其内部的通信接口将数据发送至后台。地表位移检测器包含电源、MCU、通信接口、倾斜传感器、外壳组成；电源为地表位移检测器提供运行所需能量；MCU接收倾斜传感器的数据，并将数据通过通信接口传送至后台；通信接口负责与后台的通信；电源、MCU、倾斜传感器及其相关电路板安装在外壳内，外壳为这些器件及电路板提供保护，同时通过外壳将地表位移检测器与地表位移感应器组装在一起。
本发明通过地表位移感应器和地表位移检测器，精确检测山体地表的滑动状况，可以为山体滑坡提供及时的事前预警及山体滑坡发生后的报警信息；山体滑坡检测传感器具有精度高、成本低廉、可实现7x24小时无人值守的优点，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1山体滑坡监测传感器结构图。
图2山体滑坡监测传感器地表位移检测器模块图。
图3山体滑坡监测传感器安装图。
图中，1-基岩层，2-风化岩及土壤层，3-山体滑坡监测传感器，31-地表位移感应器，32-地表位移检测器，321-地表位移检测器外壳，322-地表位移检测器通讯接口，323-地表位移检测器MCU，324-地表位移检测器倾斜传感器，325-地表位移检测器电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，山体滑坡监测传感器（3）包括地表位移感应器（31）、地表位移检测器（32）；地表位移感应器（31）用于将山体滑坡的地表位移信号转换为地表位移感应器（31）的倾斜信号，它是一根直棒体；地表位移检测器（32）用于检测地表位移的信号；通过地表位移检测器（32）的外壳将地表位移检测器（32）与地表位移感应器（31）固定在一起。
如图2所示，山体滑坡监测传感器中的地表位移检测器（32）由地表位移检测器外壳（321）、地表位移检测器通讯接口（322）、地表位移检测器MCU（323）、地表位移检测器倾斜传感器（324）、地表位移检测器电源（325）组成；地表位移检测器电源（325）为山体滑坡检测传感器（32）的运行提供能量；地表位移检测器倾斜传感器（324）检测地表发生位移；地表位移检测器通讯接口（322）负责与后台进行通讯；地表位移检测器MCU（323）获取地表位移检测器倾斜传感器（324）的数据并通过地表位移检测器通讯接口（322）将数据发送至后台；地表位移检测器通讯接口（322）、地表位移检测器MCU（323）、地表位移检测器倾斜传感器（324）、地表位移检测器电源（325）安装在地表位移检测器外壳（321）内。
如图3、图1所示，在山体滑坡监测传感器（3）安装时，要将山体滑坡监测传感器（3）安装于山体起伏变化较大的地段，山体滑坡监测传感器（3）的地表位移感应器（31）的尖端要穿透风化岩及土壤层（2）插入/抵近基岩层（1），山体滑坡监测传感器（3）基本垂直于风化岩及土壤层（2）的地表；山体滑坡监测传感器（3）的地表位移检测器（32）固定于距离风化岩及土壤层（2）的地表20cm以上。
上述具体实施方式是本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，所有通过棒体穿透风化岩及土壤层插入基岩层，并利用检测棒体的倾斜变化监测山体滑坡的技术方案都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种山体滑坡检测传感器，包括地表位移感应器（31）、地表位移检测器（32）；地表位移感应器（31）用于将山体滑坡的地表位移信号转换为地表位移感应器（31）的倾斜信号，它是一根直棒体；地表位移检测器（32）用于检测地表位移的信号；通过地表位移检测器（32）的外壳将地表位移检测器（32）与地表位移感应器（31）固定在一起。
2.根据权利要求1所述的山体滑坡监测传感器，其特征在于所述山体滑坡监测传感器的地表位移检测器（32）由地表位移检测器外壳（321）、地表位移检测器通讯接口（322）、地表位移检测器MCU（323）、地表位移检测器倾斜传感器（324）、地表位移检测器电源（325）组成；地表位移检测器电源（325）为山体滑坡检测传感器（32）的运行提供能量；地表位移检测器倾斜传感器（324）检测地表发生位移；地表位移检测器通讯接口（322）负责与后台进行通讯；地表位移检测器MCU（323）获取地表位移检测器倾斜传感器（324）的数据并通过地表位移检测器通讯接口（322）将数据发送至后台；地表位移检测器通讯接口（322）、地表位移检测器MCU（323）、地表位移检测器倾斜传感器（324）、地表位移检测器电源（325）安装在地表位移检测器外壳（321）内。
3.根据权利要求1所述的山体滑坡监测传感器，其特征在于所述山体滑坡监测传感器安装时要将山体滑坡监测传感器（3）安装于山体起伏变化较大的地段，山体滑坡监测传感器（3）的地表位移感应器（31）的尖端要穿透风化岩及土壤层（2）插入/抵近基岩层（1），山体滑坡监测传感器（3）基本垂直于风化岩及土壤层（2）的地表；山体滑坡监测传感器（3）的地表位移检测器（32）固定于距离风化岩及土壤层（2）的地表20cm以上。
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