CN109141247A - 基于北斗高精度定位的地质形变监测装置 - Google Patents

基于北斗高精度定位的地质形变监测装置 Download PDF

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刘阳
王建国
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    • G—PHYSICS
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid

Abstract

本发明公开了基于北斗高精度定位的地质形变监测装置,包括监测点、基站和监测用户端，所述监测点包括监测孔、测距传感器A、测距传感器B、倾角传感器、测距板、壳体和安装套，所述监测孔的内部自上而下依次设置有测距传感器A、测距传感器B和倾角传感器，所述监测孔的底部设置有测距板，所述监测孔的外侧设置有壳体，所述壳体的内部设置有STM32控制器和GPRS模块，在各监测点，两个测距传感器实时监测其到表面光滑的测距板的距离，对于波及范围较大的垂直方向的形变也能够监测，提高了监测的广度，在山体岩土和传感器之间设置了安装套，将传感器和岩土分隔开，减轻传感器受到的侵蚀，延长监测系统的寿命。

Description

基于北斗高精度定位的地质形变监测装置
技术领域
本发明涉及地质监测技术领域，尤其涉及基于北斗高精度定位的地质形变监测装置。
背景技术
地质监测是指定期观测工程建筑物地基、围岩、边坡工况和有关不良地质现象变化过程的工作，除进行地质勘探和试验研究外，有时需要较长期的观测、监视不良地质现象及其有关因素的动态和变化规律，地质形变监测一般用于诸如预警地震、山体滑坡灯地质灾害，过去往往是由人工定时采集地质状态信息，这种方法采样频率低下，偏远地区实施困难，监测精度低，无法满足地质形变实时监测的需求。
基于STM32的山体地质形变实时监测系统，文章编号：1001-9944（2014）08-0029-04，文献中公开的山体地质形变实时监测系统，科研人员通过对远程监控中心的地质状态数据信息进行认真分析和研究，能够掌握地质运动状态的规律和趋势，从而做到有所预见，有所把握，使国家财产和人民安全得到有效保障，但是该系统中，各监测点包括三个倾角传感器，倾角传感器采用钻孔法安装，自上而下沿竖直方向排布，这样能够监测到山体岩土深度的细微形变，但是对于波及范围较大的垂直方向的形变，倾角传感器的倾角可能不会发生大幅变化，监测可能存在局限性，而且传感器直接安装在岩体内部，受到的侵蚀比较严重，对监测系统的寿命有影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的监测存在局限的缺点，而提出的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，包括监测点、基站和监测用户端，所述监测点包括监测孔、测距传感器A、测距传感器B、倾角传感器、测距板、壳体和安装套，所述监测孔的内部自上而下依次设置有测距传感器A、测距传感器B和倾角传感器，所述监测孔的底部设置有测距板，所述监测孔的外侧设置有壳体，所述壳体的内部设置有STM32控制器和GPRS模块，所述监测点电性连接基站，基站电性连接GGSN，GGSN电性连接网络节点，网络节点电性连接远程监控中心服务器，远程监控中心服务器电性连接云数据库，远程监控中心服务器电性连接监测用户端。
优选的，所述监测孔的内部开设有安装槽，且安装槽的内部插接有安装套，所述测距传感器A、测距传感器B和倾角传感器分别插接在安装套的内部。
优选的，所述测距传感器A单向连接STM32控制器，所述测距传感器B单向连接STM32控制器，所述倾角传感器单向连接STM32控制器，STM32控制器电性连接GPRS模块，GPRS模块电性连接基站。
优选的，所述测距传感器A和测距传感器B分别安装在所述的监测孔的两侧。
优选的，所述测距传感器A和测距传感器B的型号均为HG-C1030。
优选的，所述倾角传感器为AIS2000高精度倾角传感器。
优选的，所述GGSN为网关GPRS支持节点，且GGSN能够把GPRS分组数据包进行协议转换并传送到远端的TCP/IP网络。
本发明的有益效果是：
1、本发明在各监测点设置了一个倾角传感器和两个测距传感器，倾角传感器安装在最深处，用于监测山体岩土深度的细微晃动，两个测距传感器的测距头错开，实时监测其到表面光滑的测距板的距离，对于波及范围较大的垂直方向的形变也能够监测，提高了监测的广度。
2、本发明在山体岩土和传感器之间设置了安装套，将传感器和岩土分隔开，减轻传感器受到的侵蚀，延长监测系统的寿命。
附图说明
图1为本发明提出的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置的主视结构示意图；
图2为本发明提出的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置的A处放大结构示意图；
图3为本发明提出的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置的系统原理图；
图4为本发明提出的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置的监测点系统原理图。
图中：1监测孔、2测距传感器A、3测距传感器B、4倾角传感器、5测距板、6壳体、7安装套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1-4，基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，包括监测点、基站和监测用户端，监测点包括监测孔1、测距传感器A2、测距传感器B3、倾角传感器4、测距板5、壳体6和安装套7，在山体上部开设有竖直的监测孔1，监测孔1的内部自上而下依次设置有测距传感器A2、测距传感器B3和倾角传感器4，测距传感器A2、测距传感器B3的测距头向下，测距传感器A2和测距传感器B3的型号均为HG-C1030，为激光位移测距传感器，测距传感器A2和测距传感器B3分别安装在监测孔1的两侧，避免相互遮挡，倾角传感器4为AIS2000高精度倾角传感器，监测孔1的内部开设有安装槽，且安装槽的内部插接有安装套7，测距传感器A2、测距传感器B3和倾角传感器4分别插接在安装套7的内部，倾角传感器4整个插入，测距传感器A2和测距传感器B3半截插入，将传感器和岩土分隔开，减轻传感器受到的侵蚀，监测孔1的底部设置有测距板5，测距板5为聚四氟乙烯材质，表面光滑，监测孔1的外侧设置有壳体6，在上体上部固定有安装支架，壳体6安装在安装支架的上部，测距传感器A2、测距传感器B3和倾角传感器4的导线分别通过衬环固定在岩土上，衬环和岩土通过销钉固定，导线不遮挡测距传感器A2或测距传感器B3的测距头，壳体6的内部设置有STM32控制器和GPRS模块，测距传感器A2单向连接STM32控制器，测距传感器B3单向连接STM32控制器，倾角传感器4单向连接STM32控制器，STM32控制器电性连接GPRS模块，GPRS模块的型号为SIEMENS-MC55，GPRS模块电性连接基站，基站电性连接GGSN，GGSN为网关GPRS支持节点，且GGSN能够把GPRS分组数据包进行协议转换并传送到远端的TCP/IP网络，GGSN电性连接网络节点，网络节点电性连接远程监控中心服务器，远程监控中心服务器电性连接云数据库，远程监控中心服务器电性连接监测用户端。
本实施例中，倾角传感器4实时对山体岩土的细微变形进行深度测量，将山体岩土的细微变形所产生的倾角准确的监测出来，与此同时，测距传感器A2和测距传感器B3就两点持续对其与测距板5（即监测孔5底部）的距离进行测量，测距传感器和倾角传感器4均通过RS485总线与STM32控制器连接，将测量信息以数字信号的形式传送至STM32控制器，STM32控制器将数字信号转化为模拟信号传送至GPRS模块，然后经GPRS模块将模拟信号转化为无线电信号，经基站的发射天线将信号发送至北斗卫星，基站的接收天线接收北斗卫星返回的信号，并将信号传送至GGSN，GGSN把GPRS分组数据包进行协议转换并传送到远端的TCP/IP网络，经网络节点传送至远程监控中心服务器，远程监控中心服务器将信号传送至监测用户端，在监测用户端实时生成监测图像，监测图像实时经远程监控中心服务器同步至云数据库，在监测用户端可以从云数据库中对往期的数据进行读取。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，包括监测点、基站和监测用户端，其特征在于，所述监测点包括监测孔(1)、测距传感器A(2)、测距传感器B(3)、倾角传感器(4)、测距板(5)、壳体(6)和安装套(7)，所述监测孔(1)的内部自上而下依次设置有测距传感器A(2)、测距传感器B(3)和倾角传感器(4)，所述监测孔(1)的底部设置有测距板(5)，所述监测孔(1)的外侧设置有壳体(6)，所述壳体(6)的内部设置有STM32控制器和GPRS模块，所述监测点电性连接基站，基站电性连接GGSN，GGSN电性连接网络节点，网络节点电性连接远程监控中心服务器，远程监控中心服务器电性连接云数据库，远程监控中心服务器电性连接监测用户端。
2.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于，所述监测孔(1)的内部开设有安装槽，且安装槽的内部插接有安装套(7)，所述测距传感器A(2)、测距传感器B(3)和倾角传感器(4)分别插接在安装套(7)的内部。
3.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于，所述测距传感器A(2)单向连接STM32控制器，所述测距传感器B(3)单向连接STM32控制器，所述倾角传感器(4)单向连接STM32控制器，STM32控制器电性连接GPRS模块，GPRS模块电性连接基站。
4.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于，所述测距传感器A(2)和测距传感器B(3)分别安装在所述的监测孔(1)的两侧。
5.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于，所述测距传感器A(2)和测距传感器B(3)的型号均为HG-C1030。
6.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于,所述倾角传感器(4)为AIS2000高精度倾角传感器。
7.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的地质形变监测装置，其特征在于,所述GGSN为网关GPRS支持节点，且GGSN能够把GPRS分组数据包进行协议转换并传送到远端的TCP/IP网络。
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