CN108507517A - 一种滑坡地表位移监测与预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滑坡地表位移监测及预警领域，具体涉及一种滑坡地表位移监测与预警装置。为了解决山坡或土坡滑动难以实时监测的问题，本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置。该装置包括线管、拉线、位移传感器、封闭箱、上位机和警示装置；所述拉线置于线管内，所述拉线连接位移传感器，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置；所述位移传感器安装在封闭箱内。该装置，可远程实时监测滑坡(滑动体)的地表变形情况，及时发布预警信息，以避免或降低山坡或土坡滑动造成损失。

Description

一种滑坡地表位移监测与预警装置

技术领域

本发明涉及滑坡地表位移监测及预警领域，具体涉及一种滑坡地表位移监测与预警装置。

背景技术

由于山坡或土坡滑动体滑动，造成公路、铁路、广场等建筑物受损，威胁人身财产安全。目前，现有技术多以人工定期现场测量，受天气、人工、现场条件等诸多因素限制，且监测成本高，数据不实时。

发明内容

为了解决山坡或土坡滑动难以实时监测的问题，本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置包括线管、拉线、位移传感器、封闭箱、上位机和警示装置；所述拉线置于线管内，所述拉线的一端固定在地表，所述拉线的另一端连接位移传感器，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置；所述位移传感器安装在封闭箱内。

本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置也称为多节管蛇形拉线式滑坡地表位移监测与预警装置。

使用时，将线管埋于地表，当地表有滑坡现象，线管会随地表的滑动产生位移，使拉线移动，拉线拉动位移传感器，位移传感器检测出位移变化量，将位移变化量传输到上位机。上位机得出拉线的位移情况或位移数值，上位机向警示装置发出信号，警示装置发出报警信号，提醒相关人员地表出现了滑坡，以利人们采取相应措施，从而避免滑坡造成人员伤亡，及尽量减少损失。

进一步的，在所述的滑坡地表位移监测与预警装置中，所述拉线的一端连接位移传感器，所述拉线的另一端穿过线管并固定在地表，或者，所述拉线的另一端穿过线管并绕回到封闭箱内与位移传感器相连接。

优选的，所述拉线的两端均连接位移传感器。

进一步的，所述装置包括拉线、拉线节点、线管、横杆、测力计、位移传感器、传感线、收紧器、反力弹簧、反力线、封闭箱、上位机和警示装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线和传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过线管并固定在地表，或所述拉线的另一端穿过线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

进一步的，所述线管的一端固定在封闭箱外，所述拉线的一端连接传感器或传感线，所述线管的另一端固定在地表，所述拉线的另一端穿过线管并固定在地表。

优选的，所述线管的一端固定在封闭箱外，所述拉线的一端连接传感器或传感线，所述线管的另一端绕回封闭箱并固定在封闭箱外，所述拉线的另一端穿过线管，并与线管的另一端一起绕回封闭箱，所述拉线的另一端也连接传感器或传感线。

反力弹簧、横杆、反力线主要使位移传感器(位移计)拉紧，还可进一步使位移传感器处于水平状态，把位移传感器调水平。

进一步的，所述警示装置包括报警器和手机。

进一步的，在所述的滑坡地表位移监测与预警装置中，所述线管包括若干硬质线管和若干防护软管，所述拉线置于硬质线管内，所述防护软管套在相邻的硬质线管的两端的外面；所述传感线与拉线打结形成拉线结点。

优选的，所述拉线的两端均连接拉线节点。

进一步的，所述装置还包括温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计中的一种或至少两种；所述温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计分别与上位机相连，所述测力计安装在拉线上；所述装置还包括供电装置，所述供电装置与上位机相连，所述供电装置为上位机供电。

进一步的，所述装置还包括若干测力计，所述测力计分别安装在拉线上。

进一步的，所述装置还包括控制中心，所述上位机将实时监测数据传输给控制中心，所述控制中心指示警示装置发出警示信号。

进一步的，所述装置包括若干拉线、一个或若干个封闭箱；所述封闭箱内安装有若干个位移传感器；同一位移传感器连接至少一根拉线。

同一位移传感器连接一根或至少两根拉线。

优选的，同一位移传感器连接多根拉线。

进一步的，所述装置包括若干拉线、一个或若干个封闭箱；所述封闭箱内安装有若干个位移传感器，每个位移传感器均连接有传感线；同一拉线结点连接一根传感线及至少一根拉线。

优选的，同一根传感线连接多根拉线。

进一步的，所述装置包括拉线、拉线节点、硬质线管、防护软管、横杆、测力计、位移传感器、传感线、收紧器、反力弹簧、反力线、封闭箱、温度计、湿度计、视频监控器、雨量计、上位机、警报器、手机和供电装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线、传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于硬质线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过硬质线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述测力计安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接；所述上位机与测力计、位移传感器、温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、报警器、手机、供电装置相连接。

所述拉线(拉线直径0.5mm～50mm)装在硬质线管内，不具有伸缩性，两端头均与拉线节点连接，拉线呈蛇形布置于滑坡区域内；

所述拉线节点是传感线与拉线打结的交点；

所述硬质线管(硬质线管外直径2mm～100mm)两端与防护软管连接，起保护拉线作用；硬质线管每段长0.01m～100m；硬质线管内注润滑油，可减少拉线与硬质线管内壁摩擦，便于拉线的运动；在硬质线管节段处，可采用水泥砂浆使硬质线管和岩土固结在一起；

所述防护软管(防护软管外直径2mm～100mm)套在相邻两段硬质线管之接触处，具有可伸缩性；防护软管每段长0.01m～5m；当滑坡滑动时，相邻两段硬质线管会分开，此时，防护软管的作用是保护拉线，同时防止泥土进入硬质线管内影响拉线运动；

所述横杆与传感线、反力线连接；

所述测力计与上位机连接，安装在拉线上，安装时用于调整各根拉线的拉力，使其受力一致变形一致；并可随时测出各根拉线与位移传感器是否绷紧，保证滑坡位移值与位移传感器输出的值保持一致；

所述位移传感器在供电的条件下，如果位移传感器的传感线受到拉力作用，该传感器会输出传感线被拉出的长度值；该传感器一端通过传感线与横杆连接，另一端固定在封闭箱上；

所述传感线一端与拉线节点连接，另一端伸入传感器内并固定在传感器内部，当传感线受到拉力时，传感线便会从传感器内伸出变长，这个变长的数值由传感器输出，也即滑坡的裂缝宽度就是通过这个原理测出来的；

所述收紧器两端均与拉线连接，安装时操作收紧器可使拉线与位移传感器绷紧；

所述反力弹簧一端与固定在封闭箱上，另一端与反力线连接，其作用是使拉线随时处于绷紧状态(避免拉线松弛而使整个监控系统失效)，当滑坡发生时位移传感器即刻发生同步反应并传出数据，这个数据就是滑坡裂缝的宽度；

所述反力线一端与反力弹簧连接，另一端与横杆连接；

所述封闭箱被固定在岩土之上稳定处；

所述温度计置于封闭箱内，其监测的数据用于分析滑坡与温度之间的关联性；

所述湿度计置于封闭箱内，其监测的数据用于分析箱柜内是否进水受潮，便于维护装置，确保系统正常运行；

所述视频监控器接入上位机通过有线或无线连接，可以监控滑坡的滑动情况方向，还可以监视现场，起到防盗、防破坏的作用。

所述雨量计与上位机连接，其监测的降雨量值用于分析滑坡的危险状况；

所述上位机与测力计、位移传感器、温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、报警器、供电装置相连接；

所述警报器接受控制中心发出的监测信息，起报警作用，通知人员撤离；

所述手机接受控制中心发出的监测信息；

所述供电装置为整个装置供电；

所述控制中心可接收、分析、传输数据；

该装置还可以应用于崩塌地质灾害的监测和地表斜坡变形的监测。

该系统可以设置单根拉线，也可以设置多根拉线。

与现有技术相比，本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置，可远程实时监测滑坡(滑动体)的地表变形情况，及时发布预警信息，以避免或降低山坡或土坡滑动造成损失。

具体的，本发明提供的多节管蛇形拉线式滑坡地表位移监测与预警装置具有下述优势：

1、一个位移传感器可连接多根拉线，而且拉线呈蛇形布置于滑坡区域内，大大增加监测范围，降低成本；

2、拉线首尾均与传感器连接，使系统的敏感性更强，避免漏报险情；

3、采用多节管(多节硬质线管)形式，使滑坡的位移能够准确反应到位移传感器，并自适应性地保护拉线；

4、采用收紧器和反力弹簧装置使拉线随时处于绷紧状态，从而避免拉线松弛而使整个监控系统失效，确保了监测的可靠性；

5、有利于在复杂的地形条件下布设监测点；

6、可准确实时获得滑坡裂缝的宽度和地表状况、可以防止设备受到人为破坏、防盗；

7、可支持远程全天候控制、自动实时采集、发送和数据接收并支持自动预警；

8、安装、维护简单、精度高、成本低。

附图说明

图1是本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置的结构及布局示意图，其中，线管和拉线的另一端绕回封闭箱；

图2是本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置的线管和拉线的结构示意图；

图3是本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置中的同一位移传感器连接多根拉线的结构示意图，其中，线管和拉线的另一端绕回封闭箱；

图4是本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置的结构及布局示意图，其中，线管和拉线的另一端固定在地表；

图5是本发明提供的滑坡地表位移监测与预警装置中的同一位移传感器连接多根拉线的结构示意图，其中，线管和拉线的另一端固定在地表。

具体实施方式

为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下。

实施例1

如图2、图4和图5所示，本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置包括线管1、拉线2、位移传感器3、封闭箱4、上位机5和警示装置；所述拉线2置于线管1内，所述拉线2的一端连接位移传感器3，所述拉线2的另一端固定在地表，所述位移传感器3与上位机5连接，所述上位机5连接警示装置；所述位移传感器3安装在封闭箱4内。

进一步的，所述装置还包括控制中心，所述控制中心与上位机和警报器相连。

进一步的，所述装置还包括温度湿度传感器100，该温度湿度传感器100向上位机提供温度和湿度信息。

实施例2

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置包括拉线2、拉线节点200、线管1、横杆61、测力计75、位移传感器3、传感线31、收紧器64、反力弹簧62、反力线621、封闭箱4、上位机5和警示装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线和传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

所述拉线的两端均连接位移传感器。进一步的，如图3所示，所述拉线的两端均连接拉线节点200。

使用时，将线管埋于地表，当地表有滑坡现象，线管会随地表的滑动产生位移，使拉线移动，拉线拉动拉线节点，拉线结点拉动传感绳，位移传感器检测出传感绳的位移变化量，将位移变化量传输到上位机。上位机进而得出拉线的位移情况或位移数值，上位机向警示装置发出信号，警示装置发出报警信号。

进一步的，所述线管1包括若干硬质线管11和若干防护软管12，所述拉线2置于硬质线管11内，所述防护软管12套在相邻的硬质线管11的两端的外面。

当地表发生滑坡，滑坡地表与未滑动地表上的相邻的硬质线管会分开，防护软管可伸长，以避免泥土进入硬质线管，从而不会阻碍硬质线管内的拉线的滑动。

进一步的，所述硬质线管内注有润滑油，以使拉线能在硬质管内自由滑动。

实施例3

如实施例2提供的滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置还包括温度计71、湿度计72、雨量计73、视频监控器74、测力计75；所述温度计71、湿度计72、雨量计73、视频监控器74、测力计75分别与上位机相连，所述测力计安装在拉线上；所述装置还包括供电装置76，所述供电装置与上位机相连，所述供电装置为上位机供电。

所述测力计有若干，分别用于测量拉线受到的拉力。

所述温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计分别向上位机提供温度信息、湿度信息、降雨量、环境情况、拉线受到的拉力。

所述供电装置还为温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计及其它需要供电的元器件供电。

进一步的，所述装置还包括控制中心8，所述上位机5将实时监测数据传输给控制中心8，所述控制中心8指示警示装置发出警示信号。

实施例4

如实施例3提供的滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置包括若干拉线、一个或若干个封闭箱；所述封闭箱内安装有若干个位移传感器，每个位移传感器均连接有传感线；同一拉线结点200连接一根传感线621及两根拉线的两端，如图3所示。

实施例5

本发明提供一种滑坡地表位移监测与预警装置，所述装置包括拉线2、拉线节点200、硬质线管11、防护软管12、横杆61、测力计75、位移传感器3、传感线31、收紧器64、反力弹簧62、反力线621、封闭箱4、温度计、湿度计、视频监控器、雨量计、上位机5、警报器81、手机82和供电装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线、传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于硬质线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过硬质线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述测力计安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接；所述上位机与测力计、位移传感器、温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、报警器、手机、供电装置相连接。

所述拉线2(拉线直径0.5mm～50mm)装在硬质线管11内，不具有伸缩性，两端头均与拉线节点200连接，拉线呈蛇形布置于滑坡区域内；

所述拉线节点是传感线与拉线打结的交点；

所述硬质线管11(硬质线管外直径2mm～100mm)两端与防护软管12连接，起保护拉线作用；硬质线管每段长0.01m～100m；硬质线管内注润滑油，可减少拉线与硬质线管内壁摩擦，便于拉线的运动；在硬质线管节段处，可采用水泥砂浆使硬质线管和岩土固结在一起；

所述防护软管(防护软管外直径2mm～100mm)套在相邻两段硬质线管之接触处，具有可伸缩性；防护软管每段长0.01m～5m；当滑坡滑动时，相邻两段硬质线管会分开，此时，防护软管的作用是保护拉线，同时防止泥土进入硬质线管内影响拉线运动；

所述横杆61与传感线31、反力线621连接；

所述测力计与上位机连接，安装在拉线上，安装时用于调整各根拉线的拉力，使其受力一致变形一致；并可随时测出各根拉线与位移传感器是否绷紧，保证滑坡位移值与位移传感器输出的值保持一致；

所述位移传感器在供电的条件下，如果位移传感器的传感线受到拉力作用，该传感器会输出传感线被拉出的长度值；该传感器一端通过传感线与横杆连接，另一端固定在封闭箱上；

所述传感线31一端与拉线节点200连接，另一端伸入传感器3内并固定在传感器内部，当传感线受到拉力时，传感线便会从传感器内伸出变长，这个变长的数值由传感器输出，也即滑坡的裂缝宽度就是通过这个原理测出来的；

所述收紧器两端均与拉线连接，安装时操作收紧器可使拉线与位移传感器绷紧；

所述反力弹簧62一端与固定在封闭箱上，另一端与反力线621连接，其作用是使拉线随时处于绷紧状态(避免拉线松弛而使整个监控系统失效)，当滑坡发生时位移传感器即刻发生同步反应并传出数据，这个数据就是滑坡裂缝的宽度；

所述反力线一端与反力弹簧连接，另一端与横杆连接；

所述封闭箱被固定在岩土之上稳定处；

所述温度计置于封闭箱内，其监测的数据用于分析滑坡与温度之间的关联性；

所述湿度计置于封闭箱内，其监测的数据用于分析箱柜内是否进水受潮，便于维护装置，确保系统正常运行；

所述视频监控器接入上位机通过有线或无线连接，可以监控滑坡的滑动情况方向，还可以监视现场，起到防盗、防破坏的作用。

所述雨量计与上位机连接，其监测的降雨量值用于分析滑坡的危险状况；

所述上位机与测力计、位移传感器、温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、报警器、供电装置相连接；

所述警报器接受控制中心发出的监测信息，起报警作用，通知人员撤离；

所述手机82接受控制中心发出的监测信息；

所述供电装置为整个装置供电；

所述控制中心8可接收、分析、传输数据；

该装置还可以应用于崩塌地质灾害的监测和地表斜坡变形的监测。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置包括线管、拉线、位移传感器、封闭箱、上位机和警示装置；所述拉线置于线管内，所述拉线连接位移传感器，所述位移传感器与上位机连接，所述上位机连接警示装置；所述位移传感器安装在封闭箱内。

2.根据权利要求1所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述拉线的一端连接位移传感器，所述拉线的另一端穿过线管并固定在地表，或者，所述拉线的另一端穿过线管并绕回到封闭箱内与位移传感器相连接。

3.根据权利要求1所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置包括拉线、拉线节点、线管、横杆、测力计、位移传感器、传感线、收紧器、反力弹簧、反力线、封闭箱、上位机和警示装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线和传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过线管并固定在地表，或所述拉线的另一端穿过线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接，所述上位机连接警示装置。

4.根据权利要求3所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述线管包括若干硬质线管和若干防护软管，所述拉线置于硬质线管内，所述防护软管套在相邻的硬质线管的两端的外面；所述传感线与拉线打结形成拉线结点。

5.根据权利要求3所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置还包括温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计中的一种或至少两种；所述温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、测力计分别与上位机相连，所述测力计安装在拉线上；所述装置还包括供电装置，所述供电装置与上位机相连，所述供电装置为上位机供电。

6.根据权利要求1、2或3所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置还包括若干测力计，所述测力计分别安装在拉线上。

7.根据权利要求1、2或3所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置还包括控制中心，所述上位机将实时监测数据传输给控制中心，所述控制中心指示警示装置发出警示信号。

8.根据权利要求1所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置包括若干拉线、一个或若干个封闭箱；所述封闭箱内安装有若干个位移传感器；同一位移传感器连接至少一根拉线。

9.根据权利要求3所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置包括若干拉线、一个或若干个封闭箱；所述封闭箱内安装有若干个位移传感器，每个位移传感器均连接有传感线；同一拉线结点连接一根传感线及至少一根拉线。

10.根据权利要求1所述的滑坡地表位移监测与预警装置，其特征在于，所述装置包括拉线、拉线节点、硬质线管、防护软管、横杆、测力计、位移传感器、传感线、收紧器、反力弹簧、反力线、封闭箱、温度计、湿度计、视频监控器、雨量计、上位机、警报器、手机和供电装置；所述位移传感器、反力弹簧、横杆、反力线、传感线安装在封闭箱内；所述位移传感器的一端连接传感线，所述传感线与横杆相连，所述传感线还与拉线结点相连接；所述拉线置于硬质线管内，所述拉线的一端与拉线结点相连接，所述拉线的另一端穿过硬质线管，并绕回到封闭箱内与拉线节点连接；所述收紧器安装在拉线上；所述测力计安装在拉线上；所述横杆还连接反力线的一端，反力线的另一端连接反力弹簧的一端，所述反力弹簧的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器的另一端安装在封闭箱上；所述位移传感器还与上位机连接；所述上位机与测力计、位移传感器、温度计、湿度计、雨量计、视频监控器、报警器、手机、供电装置相连接。