CN109613296B - 一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，包括用于检测泥石流运动产生震动波的震动监测仪、内设RTK接收机的信号球及基准站；还包括当接收到震动监测仪发出信号时用于将信号球弹射入泥石流的弹射器；本发明工作时将信号球打入泥石流，可获取泥石流的局部瞬时速度，还可以获取全程的流动路径坐标，对工作人员还原泥石流运动过程有重要帮助，对泥石流的研究与防治提供了更详细的数据。
Description
技术领域
本发明涉及泥石流灾害防治领域，具体涉及一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置。
背景技术
泥石流是中国西南山区常见多发的一种地质灾害，具有发生突然，时间短、来势凶猛、破坏力强等特点；往往会对泥石流发生区域造成经济损失和人员伤亡。在对泥石流的研究以及泥石流的防治工作中，泥石流的流速是一项非常重要的运动学参数。
目前对泥石流的流速测定方法主要是光学法、多普勒法、图像解译法等；但由于泥石流作为一种不均匀的多相流体，其组成部分包含大量泥沙石块；所以泥石流的表面流速与内部流速有明显不同；因此上述方法主要针对表面流速有效，对内部流速的测定一直难以得到解决。
发明内容
本发明提供一种适用于野外可对泥石流内部流速进行测量的基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置。
本发明采用的技术方案是：一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，包括用于检测泥石流运动产生震动波的震动监测仪、内设RTK接收机的信号球及基准站；还包括当接收到震动监测仪发出信号时用于将信号球弹射入泥石流的弹射器。
进一步的，所述弹射器包括支架和设置在支架上方并可沿其转动的弹射器本体；弹射器本体中下部设置有隔板，隔板上设置有滑槽，可伸缩支架沿滑槽移动；弹射筒可旋转的设置在可伸缩支架上端；弹射器本体上部设置有可用于弹射筒上部搭设的枕片；弹射筒下端设置有后盖，其内部设置有弹射弹簧；弹射弹簧前方设置有用于推动信号球的弹射板；还设置有控制装置，控制装置通过液压伸缩装置连接弹射杆一端；另一端穿过弹射弹簧后穿过设置在弹射板上的通孔；弹射杆与弹射板接触端直径大于弹射板上的通孔；还设置有可伸缩的用于固定弹射杆连接液压伸缩装置一端的卡板；控制装置控制卡板的伸缩，卡板伸出时将伸缩杆一端固定，还包括为弹射器提供电源的锂电池。
进一步的，所述信号球包括密闭的保护壳；保护壳包括上保护壳和下保护壳，上保护壳通过带有螺纹的接口与下保护壳螺纹连接；。
进一步的，所述弹射筒通过可旋转扭杆设置在可伸缩支架上端。
进一步的，所述弹射器本体上设置有扣带，用于固定弹射筒。
进一步的，所述弹射器本体上端设置有上把手。
进一步的，所述弹射器本体上还设置有背带，侧面上部设置有侧把手，侧面下部设置有背带接口用于固定背带。
进一步的，所述弹射器本体下部设置有用于放置震动监测仪的抽屉。
进一步的，所述支架上部设置有支架固定底盘，支架固定底盘上设置有固定底盘，固定底盘上设置有可旋转底盘，可旋转底盘连接弹射器本体下端。
进一步的，所述RTK接收机通过球形托架设置在保护壳内；球形托架和保护壳之间还设置有减震弹簧，保护壳内壁设置有减震橡胶垫。
本发明的有益效果是：
（1）本发明工作时将信号球打入泥石流，可获取泥石流的局部瞬时速度，还可以获取全程的流动路径坐标；
（2）本发明搬运方便、操作简单，对工作人员还原泥石流运动过程有重要帮助，对泥石流的研究与防治提供了更详细的数据。
附图说明
图1为本发明在工作状态结构示意图。
图2为本发明中信号球的正视结构示意图。
图3为本发明中信号球的左视结构示意图。
图4为本发明中信号球的俯视结构示意图。
图5为本发明中弹射器的主视结构示意图。
图6为本发明中弹射器的左视结构示意图。
图7为本发明中弹射器的俯视结构示意图。
图中：1-弹射器，2-基准站，3-震动监测仪，4-信号球，5-保护壳，6-减震橡胶垫，7-减震弹簧，8-RTK接收机，9-托架，10-接口，11-上把手，12-弹射器本体，13-侧把手，14-枕片，15-弹射筒，16-可旋转扭杆，17-可伸缩支架，18-背带接口，19-隔板，20-抽屉，21-可旋转底盘，22-固定底盘，23-支架固定底盘，24-弹射弹簧，25-弹射板，26-后盖，27-支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1～图7所示，一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，包括用于检测泥石流运动产生震动波的震动监测仪3、内设RTK接收机8的信号球4及基准站2；还包括当接收到震动监测仪发出信号时用于将信号球4弹射入泥石流的弹射器1。
弹射器1包括支架27和设置在支架27上方并可沿其转动的弹射器本体12；弹射本体12通过螺栓固定在支架27上。弹射器本体12中下部设置有隔板19，隔板19上设置有滑槽，可伸缩支架17沿滑槽移动；弹射筒15可旋转的设置在可伸缩支架17上端；弹射器本体12上部设置有可用于弹射筒15上部搭设的枕片14；弹射筒15下端设置有后盖26，其内部设置有弹射弹簧24；弹射弹簧24前方设置有用于推动信号球4的弹射板25；还设置有控制装置，控制装置通过液压伸缩装置连接弹射杆一端；另一端穿过弹射弹簧24后穿过设置在弹射板25上的通孔；弹射杆与弹射板25接触端直径大于弹射板25上的通孔；还设置有可伸缩的用于固定弹射杆连接液压伸缩装置一端的卡板；控制装置控制卡板的伸缩，卡板伸出时将伸缩杆一端固定，还包括为弹射器1提供电源的锂电池。
弹射筒15通过可旋转扭杆16设置在可伸缩支架17上端。弹射器本体12上设置有扣带，用于固定弹射筒15。弹射器本体12上端设置有上把手11；弹射器本体12上还设置有背带，侧面上部设置有侧把手13，侧面下部设置有背带接口18用于固定背带；弹射器本体12下部设置有用于放置震动监测仪3的抽屉20。支架27为三角形支架，其上部设置有支架固定底盘23，支架固定底盘23上设置有固定底盘22，固定底盘22上设置有可旋转底盘21，可旋转底盘21连接弹射器本体12下端。
信号球4包括密闭的保护壳5；保护壳5包括上保护壳和下保护壳，上保护壳通过带有螺纹的接口10与下保护壳螺纹连接。RTK接收机8通过球形托架9设置在保护壳5内；球形托架9和保护壳5之间还设置有减震弹簧7，保护壳5内壁设置有减震橡胶垫6。
减震弹簧7一端连接保护壳5内壁，另一端连接球形托架9，用于固定RTK接收机8；为了保护减震弹簧7，其外侧还套设有塑料软管。RTK接收机8和减震橡胶垫6之间留有一定间隔；保护壳5可选用工程塑料、玻璃纤维、环氧树脂等实现信号球5具有不同的密度。RTK接收机8内自带充电电池，充满电后装入保护壳5内，未接收到信号时处于睡眠状态；当接收到信号后可激活。被弹射至泥石流中后，同泥石流共同运动，获取不同位置的运动参数，并将参数发送至基准站2。在弹射筒15可以设置多个，可向不同位置发射多个信号球4，收集不同位置的运动参数。
使用时，震动监测仪3、基准站2、弹射器1安装到合适位置；检查各仪器之间的信号连接有无问题，装置进入预工作；震动监测仪3开始间歇监测工区，此时，基准站2、弹射器1和信号球4处于待激活状态。
图4至图6为弹射器1处于工作待发射状态时的结构示意图。设置上把手11和侧把手13，侧把手13可加装背带，方便使用者携带。弹射筒15可以可旋转扭杆16为轴进行旋转；平时存放或运输时，将弹射筒15转至垂直状态，旋紧可旋转扭杆16，弹射筒15筒口朝上搭在枕片14上。弹射筒15筒尾可通过扣带进行固定，弹射器本体12上设置有可供扣带穿过的背扣缝。隔板19上设置的滑槽方便可伸缩支架17移动。使用时将弹射器本体12固定在支架27上，固定好支架27，解开弹射器本体12上的扣带；旋松可旋转扭杆16，调节弹射筒15角度，安装可伸缩支架17，将信号球4从筒口装入弹射筒15内。
当弹射筒15工作时，控制装置发送信号给液压伸缩装置，以液压伸缩装置为动力源带动弹射杆，进而带动弹射板25向弹射筒15后端移动，从而压缩弹射弹簧24；此时卡板弹出，固定弹射杆后端，使其无法移动；弹射弹簧24此时因为压缩而储存有弹射使能；当控制装置接收到震动监测仪3的信号后，控制卡板缩回，从而弹射杆端部松开，在弹射弹簧24弹性势能释放的过程中带动弹射板25一同推出，从而将信号球4推出弹射筒15，弹入泥石流中。为了使用方便，将弹射板25制备为与信号球4形状相配合的弧形结构。通过调节液压伸缩装置的伸缩远程，从而调节弹射弹簧预存的弹性势能，调节弹射力度；在不用时，可以将震动监测仪3放于抽屉20内，使用时取出并与蓄电池连接，设置好阈值参数，埋入地下一定深度。
当泥石流爆发后，震动监测仪3接收到泥石流运动产生的震动波，达到设定阈值后开启电源发射工作信号；弹射器1和信号球4中的RTK接收机8及基准站2接收到信号后被激活，进入工作状态；弹射器1释放弹射弹簧24，带动弹射板25将信号球4弹射入泥石流中；信号球4同泥石流共同运动，与基准站2同时工作，将获取到的数据返回至基准站2进行保存；此时震动监测仪3仍处于工作状态，当震动恢复自然状态时，发送信号，弹射器1和信号球4中的RTK接收机8及基准站2恢复休眠状态并等待人工操作。
本发明可对泥石流的潜在发生区域进行全天候、无人值守、自动化的间歇式监测，并获取相关的运动参数。工作时不仅可以获得泥石流的平均速度与局部瞬时速度，还可以获取全程的流动路径坐标参数，对工作人员还原泥石流运动过程有重要帮助，对泥石流的研究与防治提供了更详细的数据。
Claims (9)
1.一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，包括用于检测泥石流运动产生震动波的震动监测仪(3)、内设RTK接收机(8)的信号球(4)及基准站(2)；还包括当接收到震动监测仪发出信号时用于将信号球(4)弹射入泥石流的弹射器(1)；
所述弹射器(1)包括支架(27)和设置在支架(27)上方并可沿其转动的弹射器本体(12)；弹射器本体(12)中下部设置有隔板(19)，隔板(19)上设置有滑槽，可伸缩支架(17)沿滑槽移动；弹射筒(15)可旋转的设置在可伸缩支架(17)上端；弹射器本体(12)上部设置有可用于弹射筒(15)上部搭设的枕片(14)；弹射筒(15)下端设置有后盖(26)，其内部设置有弹射弹簧(24)；弹射弹簧(24)前方设置有用于推动信号球(4)的弹射板(25)；还设置有控制装置，控制装置通过液压伸缩装置连接弹射杆一端；另一端穿过弹射弹簧(24)后穿过设置在弹射板(25)上的通孔；弹射杆与弹射板(25)接触端直径大于弹射板(25)上的通孔；还设置有可伸缩的用于固定弹射杆连接液压伸缩装置一端的卡板；控制装置控制卡板的伸缩，卡板伸出时将伸缩杆一端固定，还包括为弹射器(1)提供电源的锂电池。
2.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述信号球(4)包括密闭的保护壳(5)；保护壳(5)包括上保护壳和下保护壳，上保护壳通过带有螺纹的接口(10)与下保护壳螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述弹射筒(15)通过可旋转扭杆(16)设置在可伸缩支架(17)上端。
4.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述弹射器本体(12)上设置有扣带，用于固定弹射筒(15)。
5.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述弹射器本体(12)上端设置有上把手(11)。
6.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述弹射器本体(12)上还设置有背带，侧面上部设置有侧把手(13)，侧面下部设置有背带接口(18)用于固定背带。
7.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述弹射器本体(12)下部设置有用于放置震动监测仪(3)的抽屉(20)。
8.根据权利要求1所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述支架(27)上部设置有支架固定底盘(23)，支架固定底盘(23)上设置有固定底盘(22)，固定底盘(22)上设置有可旋转底盘(21)，可旋转底盘(21)连接弹射器本体(12)下端。
9.根据权利要求2所述的一种基于载波相位差分技术的泥石流流速测定装置，其特征在于，所述RTK接收机(8)通过球形托架(9)设置在保护壳(5)内；球形托架(9)和保护壳(5)之间还设置有减震弹簧(7)，保护壳(5)内壁设置有减震橡胶垫(6)。
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