CN109405802B - 一种基于直线变量的滑坡倾角传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，包括容器、支架、摄像头和处理器，容器底面为倾斜面且容器底面固定于滑坡坡面，上端连接支架，容器内设有三棱柱腔体，腔体上端口固定有透明玻璃且透明玻璃密封腔体，腔体内存储有指示液，指示液液面与腔体上端口最低的顶点平齐，且指示液液面接触透明玻璃，摄像头固定于支架上且摄像头对准玻璃，摄像头连接处理器，摄像头拍摄指示液液面图像并将该图像数据传输至处理器，处理器根据图像数据中指示液液面与透明玻璃的交界线长度计算出滑坡倾角。本发明的有益效果：解决了磁铁矿比较丰富环境下现有滑坡倾角传感器的惯性敏感元件受干扰问题，环境适应强，使用范围广。

Description

一种基于直线变量的滑坡倾角传感器
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于直线变量的滑坡倾角传感器。
背景技术
20世纪90年代以来，受人类活动和全球化的影响，地质灾害越来越严重，地质灾害的发生的规模、数量和分布范围呈上升趋势，滑坡的发生的次数也是只增不减。为有效避免滑坡灾害造成的损失，对滑坡进行有效的监测进而进行预测是目前最行之有效的手段。钻孔测量法便是测量山体滑坡最行之有效的方法之一。其原理就是钻孔测斜以惯性敏感元件为传感器，采用灵敏度较高的石英晶体、微机电(MEMS)类加速度计测量顶角，采用线绕磁通门测量方位角，通过测量测斜管形态变化求取滑坡体位移。虽然此方法可以在大部分环境下得到相对理想的结果，但是由于现有倾角传感器都是惯性敏感元件，易受电磁干扰，当在磁铁矿比较丰富的地下时，就很难得到准确的测量结果，导致对滑坡做出错误的预测，甚至导致巨大的人力和物力的损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于直线变量的滑坡倾角传感器。
本发明的实施例提供一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，包括容器、支架、摄像头和处理器，所述容器底面为倾斜面且所述容器底面固定于滑坡坡面，上端连接所述支架，所述容器内设有三棱柱腔体，所述腔体上端口固定有透明玻璃且所述透明玻璃密封所述腔体，所述腔体内存储有指示液，所述指示液液面与所述腔体上端口最低的顶点平齐，且所述指示液液面与所述透明玻璃在该顶点处点接触，所述摄像头固定于所述支架上且所述摄像头对准所述玻璃，所述摄像头连接所述处理器，所述摄像头拍摄所述指示液液面图像并将该图像数据传输至所述处理器，所述处理器根据所述图像数据中所述指示液液面与所述透明玻璃的交界线长度计算出所述滑坡倾角。
进一步地，所述容器底面的倾斜面倾斜角度为8°～15°。
进一步地，所述摄像头设置于所述腔体上端口中心上方，且平行于所述透明玻璃。
进一步地，所述容器为三棱柱形，且所述容器的三侧面与所述腔体的三侧面平行。
进一步地，所述容器底面边缘设有多个固定座，所述容器底面与滑坡坡面贴合，且所有固定座均用连接螺栓固定于滑坡坡面。
进一步地，所述透明玻璃为正三角形玻璃板，所述腔体上端口设有槽口，所述透明玻璃放置于所述槽口内且所述透明玻璃的三顶点处均用紧固螺栓固定于所述容器，所述透明玻璃的边缘用热熔胶密封。
进一步地，所述支架为高度可调节支架。
进一步地，所述支架包括活动夹和两支撑杆，两所述支撑杆平行设置且均下端固定于所述容器上，所述活动夹一端设有两套筒，另一端设有两相对设置的夹片，每一所述套筒套侧壁设有螺纹孔，每一所述套筒套于一所述支撑杆上且在该套筒的所述螺纹孔设置定位螺栓将该套筒固定，两所述夹片用夹紧螺栓连接并夹住所述摄像头。
进一步地，所述容器的颜色与所述指示液的颜色不同。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，通过摄像头拍摄容器内指示液与透明玻璃的交界线，由于容器倾斜角度和指示液液面与透明玻璃的分界线的长度具有确定的函数关系，可以准确计算出滑坡的倾斜角度，解决了磁铁矿比较丰富环境下现有滑坡倾角传感器的惯性敏感元件受干扰问题，环境适应强，使用范围广，另外本发明的倾角传感器，只需将容器底面固定于滑坡表面，操作简单，减少了测量滑坡倾角时的操作误差，易测量，结果直观。
附图说明
图1是本发明一种基于直线变量的滑坡倾角传感器的立体图；
图2是本发明一种基于直线变量的滑坡倾角传感器的主视图；
图3是本发明一种基于直线变量的滑坡倾角传感器的左视图；
图4是图3中的F-F剖面示意图；
图5是本发明一种基于直线变量的滑坡倾角传感器的俯视图。
图中：1-容器、2-透明玻璃、3-支架、4-摄像头、5-容器底面、6-固定座、7-凸台、8-支撑杆、9-活动夹、10-套筒、11-夹片、12-紧固螺栓、13-腔体、14-定位螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，包括容器1、支架3、摄像头4和处理器。
请参考图2、图3和图4，本实施例中所述容器1为三棱柱形容器，所述容器底面5为倾斜面且倾斜角度为8°～15°，所述容器1内部设有三棱柱形腔体13，所述腔体13用于存储适量的指示液，所述腔体13位于所述容器1的中心，所述容器1的三侧面与所述腔体13的三侧面平行，所述容器底面5的两边各设有两个固定座6，所述腔体13上端口设有槽口，所述槽口内放置透明玻璃2，所述透明玻璃2为正三角形玻璃板，所述透明玻璃2放置于所述槽口内且所述透明玻璃2的三顶点处均用固定螺栓12固定于所述容器1，所述透明玻璃12的边缘用热熔胶密封，透过所述透明玻璃2可以直接观察到所述腔体13内的情况。
请参考图5，所述支架3设置于所述容器1上方，所述支架3为高度可调节支架，所述支架3包括活动夹9和两支撑杆8，所述容器1上端边缘设有向外侧凸起的凸台7，两所述支撑杆8平行设置且均下端固定于所述凸台7上，所述活动夹9一端设有两套筒10，另一端设有两相对设置的夹片11，两所述套筒10连为一体，每一所述套筒10套侧壁设有螺纹孔，每一所述套筒10套于一所述支撑杆8上且在该套筒10的所述螺纹孔设置定位螺栓14将该套筒10固定，两所述夹片11用夹紧螺栓连接并夹住所述摄像头4，当所述定位螺栓14松动时，可沿着两所述支撑杆8滑动所述活动夹9，达到调节所述摄像头4高度的目的，以便拍摄出清晰图像，当松动所述夹紧螺栓时可将所述摄像头4取下。
所述摄像头4设置于所述腔体13上端口中心上方，且平行于所述透明玻璃2，所述摄像头4对准所述透明玻璃2，可拍摄到所述腔体13内指示液的液面图，所述摄像头4连接所述处理器，所述摄像头4拍摄所述指示液液面图像并将该图像数据传输至所述处理器，本实施例中所述处理器为计算机，所述计算机具有可以根据所述图像数据经过函数关系运算转换成所述容器1倾斜角度的程序或者软件，所述处理器也可以为其他具有根据所述图像数据经过函数关系运算转换成所述容器1倾斜角度的数据处理器。
本发明的基于直线变量的滑坡倾角传感器在进行滑坡倾角测量步骤为：
(1)将所述容器底面5与滑坡坡面贴合，使所述容器底面5最低一边水平保持水平，另外两边以相同的倾斜角度向上倾斜，并将所述容器1底面的所有固定座6用连接螺栓固定于滑坡坡面，使所述容器1与滑坡稳固连接；
(2)在所述透明玻璃2密封之前，向所述腔体13内注入所述指示液，当所述指示液液面到达所述腔体16上端口时，由于所述指示液液面时刻保持水平，所以所述指示液液面与所述腔体13上端口最低的顶点平齐，安装所述透明玻璃2并密封，此时所述指示液液面一点与所述透明玻璃2边缘在该顶点处恰好点接触，且这一点为所述腔体13上端口高度最低的顶点，为了更好的显示所述指示液液面与所述透明玻璃2的接触面积，使所述容器1的颜色与所述指示液的颜色不同，这里可以选择透明容器，选择一种色彩鲜明的指示液，溶液颜色要与容器1颜色形成鲜明对比，指示液可以由水和色剂混合形成的溶液；
(3)在滑坡发生滑动倾角发生改变时，所述容器1跟随滑坡发生滑动倾斜一定角度，此时所述腔体13内的所述指示液形状会发生改变，导致所述指示液液面在所述透明玻璃2的接触面为一个正三角形，且该正三角形的一个顶点为滑坡滑动前所述腔体上端口最低顶点，与这个顶点相对的边即为所述指示液液面与所述透明玻璃的分界线，所述摄像头4拍摄所述指示液液面与所述透明玻璃2的接触面的图像，并将图像数据传输至所述处理器；
(4)所述处理器根据所述图像数据经过函数关系运算转换成角度，这里由于所述腔体13的体积和形状、所述指示液的体积已知，所述指示液液面与所述透明玻璃2的分界线长度和所述容器1的倾斜角度具有函数关系，因此可以计算出所述容器1倾角，即为滑坡倾角。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
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 (6)

1.一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：包括容器、支架、摄像头和处理器，所述容器底面为倾斜面且所述容器底面固定于滑坡坡面，上端连接所述支架，所述容器内设有三棱柱腔体，所述腔体上端口固定有透明玻璃且所述透明玻璃密封所述腔体，所述腔体内存储有指示液，所述指示液液面与所述腔体上端口最低的顶点平齐，且所述指示液液面与所述透明玻璃在该顶点处点接触，所述摄像头固定于所述支架上且所述摄像头对准所述玻璃，所述摄像头连接所述处理器，所述摄像头拍摄所述指示液液面图像并将该图像数据传输至所述处理器，所述处理器根据所述图像数据中所述指示液液面与所述透明玻璃的交界线长度计算出所述滑坡倾角，所述容器底面的倾斜面倾斜角度为8°～15°；所述容器为三棱柱形，且所述容器的三侧面与所述腔体的三侧面平；所述摄像头设置于所述腔体上端口中心上方，且平行于所述透明玻璃。
2.如权利要求1所述的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：所述容器底面边缘设有多个固定座，所述容器底面与滑坡坡面贴合，且所有固定座均用连接螺栓固定于滑坡坡面。
3.如权利要求1所述的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：所述透明玻璃为正三角形玻璃板，所述腔体上端口设有槽口，所述透明玻璃放置于所述槽口内且所述透明玻璃的三顶点处均用紧固螺栓固定于所述容器，所述透明玻璃的边缘用热熔胶密封。
4.如权利要求1所述的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：所述支架为高度可调节支架。
5.如权利要求4所述的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：所述支架包括活动夹和两支撑杆，两所述支撑杆平行设置且均下端固定于所述容器上，所述活动夹一端设有两套筒，另一端设有两相对设置的夹片，每一所述套筒套侧壁设有螺纹孔，每一所述套筒套于一所述支撑杆上且在该套筒的所述螺纹孔设置定位螺栓将该套筒固定，两所述夹片用夹紧螺栓连接并夹住所述摄像头。
6.如权利要求1所述的一种基于直线变量的滑坡倾角传感器，其特征在于：所述容器的颜色与所述指示液的颜色不同。
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