CN109709026A - 一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，包括基桩、金属插头、电极、电源、信号发射器和信号接收器；所述基桩用于打入土崖顶部；所述金属插头安装在基桩上；所述电极包括两个，所述金属插头插入两个电极之间，将两个电极分隔开；所述电源的正极通过第一电线连接第一电极，负极通过第二电线连接第二电极；所述信号发射器连接在所述第一电线中或者第二电线中，在所述两个电极导通期间，所述信号发射器得电运行，定时发射射频信号；所述信号接收器用于接收所述射频信号，在接收到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖未被侵蚀；在接收不到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖已被侵蚀，由此实现了土崖侵蚀程度的监测和预警。

Description

一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置

技术领域

本发明属于地质监测技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测土崖侵蚀程度的装置。

背景技术

土崖是一种典型的软质海岸形态，崖高从几十厘米到几十米不等，主要由松散的、尚未固结的细颗粒土、砂土、砾石或碎石组成，主要特点是强度低、抗侵蚀能力弱。崖底土体在遭到波浪侵蚀后，上覆土体会出现大规模滑塌，因此，当土崖遭受连续侵蚀时，会导致海岸线逐渐后退。

近几年来，受厄尔尼诺和全球变暖等因素的影响，全球不少地区都出现了海平面上升的情况，使得波浪对海岸的冲击作用不断加强，致使海岸侵蚀问题日益加剧。尤其是在风暴潮或台风作用期间，土崖侵蚀程度大大加剧，可以一次性造成海岸的大规模后退。世界上有不少土崖，例如美国加利福尼亚州的西海岸、英国的东海岸和中国的东南沿海海岸等，都分布有一定长度的土崖。这些土崖因波浪常年作用而遭受不断侵蚀，导致崖顶上的房屋和道路等工程设施一夜之间坠入海洋的情况时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。

由于风暴潮或台风期间，现场量测土崖侵蚀程度难度极大，且危险性极高，因此，研制一套能够检测土崖的侵蚀程度并提前进行预警的装置十分必要。但迄今为止，尚未见到有效的监测装置或预警装置出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，能够对土崖的侵蚀程度进行实时监测，实现危险情况的提前预警。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，包括基桩、金属插头、电极、电源、信号发射器和信号接收器；其中，所述基桩用于打入土崖的顶部，且基桩的顶部露出地表；所述金属插头固定安装在所述基桩的顶部；所述电极包括两个，分别为第一电极和第二电极，所述金属插头插入两个电极之间，将两个电极分隔开；所述电源的正极通过第一电线连接第一电极，负极通过第二电线连接第二电极；所述信号发射器的电源端子连接在所述第一电线中或者第二电线中，在所述两个电极导通期间，所述信号发射器得电运行，定时发射射频信号；所述信号接收器用于接收所述信号发射器发射的射频信号，在接收到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖未被侵蚀；在接收不到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖已被侵蚀。

优选的，在所述土崖侵蚀程度监测预警装置中还设置有指示灯，串联在所述第一电线中或者第二电线中，在所述第一电极与第二电极导通期间，所述指示灯点亮，指示基桩所在位置的土崖未被侵蚀；若所述指示灯熄灭，则指示基桩所在位置的土崖已被侵蚀。通过设置指示灯，可以方便现场勘探人员清楚地了解土崖的侵蚀情况。

为了在土崖遭受侵蚀后，装置能够自动检测出土崖崖面的当前位置，本发明在土崖侵蚀程度监测预警装置中优选设置多套所述的基桩、金属插头、电极、第一电线、第二电线和信号发射器；且每一套中的基桩用于打入到离土崖崖面距离不等的位置，每一套中的信号发射器所发射的射频信号不同；所述信号接收器接收来自每一个所述信号发射器发射的射频信号，在未接收到某一个信号发射器发射的射频信号时，判定与该信号发射器相关联的基桩所在位置的土崖已被侵蚀，根据消失的基桩的位置，可以间接地计算出土崖崖面的当前位置。

为了便于土崖崖面位置的计算，优选设计相邻两个所述基桩的间距相等，且距离土崖崖面最近的基桩与土崖崖面之间的距离为5m~10m。

优选的，相邻两个所述基桩的间距优选设计在5m~10m之间，所述基桩埋入土崖部分的高度大约为0.5m，露出地表部分的高度大约为2cm。

为了简化软件设计，优选配合每一个所述信号发射器均发射某一特定频率的射频信号，但每一个信号发射器所发射的射频信号的频率不同；所述信号接收器根据接收到的射频信号的频率识别出各个信号发射器的工作状态，在缺失某一频率的射频信号时，判定与之对应的信号发射器所关联的基桩所在位置的土崖已被侵蚀，进而计算出土崖崖面的位置。

为了便于现场勘探人员能够清楚地了解土崖的侵蚀情况，估算出土崖崖面的当前位置，本发明优选在每一条所述的第一电线或第二电线中分别串联有一个指示灯，场勘探人员可以根据指示灯的亮灭状态判断与该指示灯关联的基桩所在位置的土崖是否被侵蚀，进而根据消失的基桩的位置，估计出土崖崖面的当前位置。

进一步的，在所述两个电极的外部封装有隔离套，所述第一电极和第二电极在所述隔离套中完全隔开，以保证测量的准确性。

优选的，所述第一电线和第二电线优选通过固定销固定在土崖的顶部，所述信号发射器和电源优选安装在监控室中，

为了满足土崖侵蚀程度监测预警装置长时间连续的作业要求，所述电源优选采用太阳能蓄电池，连接太阳能板。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的土崖侵蚀程度监测预警装置结构简单，实施可靠，能够自动实时地监测出土崖的侵蚀情况，进而间接地计算出土崖崖面的实时位置，确定出建筑物和构筑物离土崖崖面的距离，在威胁到安全时，可以实现提前预警，在保护人们的生命和财产安全方面具有重要的意义。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置的一种实施例的整体架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

如图1所示，本实施例的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置主要包括基桩1、金属插头2、电极3/4、电源7、信号发射器9和信号接收器10等组成部分。其中，基桩1在装置使用时用于打入到待监测区域的土崖20的顶部21。由于土崖20在受到波浪侵蚀后会出现土体滑塌现象，当土崖20的崖面22滑塌到基桩1所在的位置时，就会导致基桩1跟随土崖20一起滑落到海水中。因此，可以通过检测基桩1是否消失来间接地判断出基桩1所在位置处的土崖20是否已被波浪侵蚀。

基于上述设计理念，本实施例采用构建电回路的方式，对基桩1是否滑落进行自动识别。具体而言，可以在基桩1的顶部安装金属插头2，并在金属插头2上安装两个电极3、4。所述金属插头2应插入到两个电极3、4之间，将两个电极3、4完全分隔开，以保证两个电极3、4只能通过金属插头2电导通，在两个电极3、4脱离金属插头2后，应立即切换到电隔离状态。在每一个电极3、4上分别连接一根电线，例如在第一电极3上连接第一电线31，在第二电极4上连接第二电线41。将第一电线31连接至电源7的正极+，第二电线41连接至电源7的负极-，并选择在所述第一电线31中或者第二电线41中串联所述信号发射器9，由此构成通电回路。当所述信号发射器9串联在第一电线31中时，可以将信号发射器9的电源端子的正极通过第一电线31连接至电源7的正极+，将信号发射器9的电源端子的负极通过第一电线31连接至第一电极3。同理，当所述信号发射器9串联在第二电线41中时，可以将信号发射器9的电源端子的正极通过第二电线41连接至第二电极4，并将信号发射器9的电源端子的负极通过第二电线41连接至电源7的负极-。当土崖20未被波浪侵蚀出现滑塌情况时，基桩1固定在土崖20上，第一电极3和第二电极4插在金属插头2上，并通过金属插头2而导通。此时，信号发射器9的供电回路连通，定时向信号接收器10发射射频信号。所述信号接收器10在接收到信号发射器9发射的射频信号时，可以判定基桩1仍在，土崖20未被侵蚀。反之，当基桩1所在位置的土崖20已被波浪侵蚀而导致土体滑塌时，基桩1失去支撑，在重力作用下坠落。此时，基桩1带着金属插头2一起滑落到海水中，金属插头2从两个电极3、4之间拔出，使得第一电极3和第二电极4因脱离金属插头2而呈绝缘断开状态。此时，信号发射器9的供电回路被切断，信号发射器9断电不再发射射频信号。当信号接收器10接收不到信号发射器9发射的射频信号时，则可以判定土崖20已被侵蚀。由此，便实现了土崖侵蚀程度的监测和预警功能。

为了能够进一步地判断出土崖20侵蚀后，崖面22后退的位置，本实施例优选布设多套所述的基桩1、金属插头2、第一电极3、第二电极4、第一电线31、第二电线41和信号发射器9，图1以布设三套为例进行展示。在使用本实施例的土崖侵蚀程度监测预警装置时，将所有的基桩1按照离土崖20的崖面22由近到远的方向依次排开，距离土崖20的崖面22每隔一定距离打入一个基桩1。所述基桩1优选由钢筋混凝土制成，具有一定重量，基桩1打入到土崖顶部21的一定深度处，例如打入深度约为0.5m，基桩1的顶部露出地表约2cm。距离崖面22最近的一根基桩1与崖面22之间的距离优选设计在5m~10m之间，其后的各个基桩1优选等间距布设，例如相邻两个基桩1的距离相等，均在5m~10m之间，以便于崖面22后退位置的计算，并保证计算结果达到一定的准确度。

在每一根基桩1的顶部分别固定安装一个金属插头2，所述金属插头2优选安装在基桩1顶部的正中位置，可以由铜制成，呈圆柱形，顶部稍微尖锐，以便于插入到两个电极3、4之间。在每一个金属插头2上分别插接一对电极3、4，所述电极3、4也可以由铜制成，呈分分隔状态，且固定安装在隔离套5中，利用隔离套5限制两个电极3、4之间的距离，使两个电极3、4之间的间距略小于金属插头2的宽度，从而实现两个电极3、4之间插入金属插头2后，能够紧固在金属插头2上，且通过金属插头2处于导电状态。所述隔离套5优选由塑料制成，用于将两个电极3、4相互隔开，在两个电极3、4脱离金属插头2后，保证两个电极3、4绝缘隔离。

在每一个第一电极3上分别连接一根第一电线31，在每一个第二电极4上分别连接一根第二电线41。每一个第一电极3通过与自身连接的第一电线31连接电源7的正极+，每一个第二电极4通过与自身连接的第二电线41连接电源7的负极-，在每一根第一电线31或者第二电线41中分别串联一个信号发射器9，由此构成多条信号发射器9的供电回路。

优选将所述信号发射器9和电源7安装在监控室13内，所有的第一电线31和第二电线41铺设在土崖20的顶部，并引入到监控室13内。将第一电线31和第二电线41用固定销6固定在土崖20的顶部，所述固定销6可以由铁丝制成，呈U型，每隔5m~10m倒向插入一根，用以将第一电线31和第二电线41牢固地固定在崖顶上。

为了保证本实施例的土崖侵蚀程度监测预警装置能够适应长时间连续的户外作业的需求，所述电源7优选采用太阳能蓄电池，连接太阳能板12，如图1所示。将所述太阳能板12安装在监控室13的房顶上，采集太阳光并转换成电能存储于太阳能蓄电池7中，以向装置中的各用电负载供电。

为了便于现场的勘探人员能够清楚、直观地了解土崖20的侵蚀情况，本实施例在所述监控室13中还设置有多个指示灯8，优选使用LED发光二极管，以节约能源。仿照信号发射器9的布线方式，在每一根第一电线31或者第二电线41中分别对应串联一个指示灯8，即，在每一条信号发射器9的供电回路中分别串联一个指示灯8，当信号发射器9的供电回路连通时，该供电回路中的指示灯8也同时点亮，指示该供电回路中的金属插头2所在的基桩1仍然存在，该基桩1所在位置的土崖20还未受到侵蚀。反之，若某一供电回路断开，则该供电回路中的指示灯8熄灭，针对每一个指示灯8所关联的基桩1位置编写标号，例如A、B、C，勘探人员根据熄灭指示灯8的标号即可判断出哪一个基桩1消失，进而根据该基桩1距离原土崖20崖面22的距离，即可间接地计算出土崖20当前的崖面22位置。

作为本实施例的一种优选设计方案，可以将所有的指示灯8按照一定的顺序安装在同一个固定面板11上，以便于现场勘探人员查看。

在本实施例中，所述信号发射器9优选采用GPRS模块或GSM模块等移动通信模块，布设在同一个固定面板11上，通过移动通信网络与信号接收器10通讯。为每一个信号发射器9配置一个特定的发射频率，且各个信号发射器9的发射频率均不同。设置各个信号发射器9在上电运行后，定时发射其固定频率的射频信号，例如每隔一小时发射一次射频信号。信号接收器10接收各个信号发射器9发射的射频信号，根据射频信号的频率判断其对应的基桩1。

若信号接收器10能够正常接收到各个信号发射器9定时发出的射频信号，则表示各个基桩1仍在土崖20，土崖20未被侵蚀。

若信号接收器10检测到某一个或者某几个信号发射器9所对应的射频信号丢失，则认为与该信号发射器9所关联的基桩1被波浪冲走，基桩1所在位置的土崖20已被侵蚀，出现滑塌现象。此时，信号接收器10可以发出报警信号，进行提前预警。同时，根据还可以继续发射射频信号的信号发射器9所关联的基桩1，还可以间接地计算出土崖20的崖面22的后退位置。

由此，便实现了土崖侵蚀程度的监测预警以及崖面后退位置的计算。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，包括：

基桩，其用于打入土崖的顶部，且基桩的顶部露出地表；

金属插头，其固定安装在所述基桩的顶部；

电极，其包括两个，分别为第一电极和第二电极，所述金属插头插入两个电极之间，将两个电极分隔开；

电源，其正极通过第一电线连接第一电极，其负极通过第二电线连接第二电极；

信号发射器，其电源端子连接在所述第一电线中或者第二电线中，在所述两个电极导通期间，所述信号发射器得电运行，定时发射射频信号；

信号接收器，其用于接收所述信号发射器发射的射频信号，在接收到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖未被侵蚀；在接收不到所述射频信号时，判定基桩所在位置的土崖已被侵蚀。

2.根据权利要求1所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，还包括指示灯，其串联在所述第一电线中或者第二电线中，在所述第一电极与第二电极导通期间，所述指示灯点亮，指示基桩所在位置的土崖未被侵蚀；若所述指示灯熄灭，则指示基桩所在位置的土崖已被侵蚀。

3.根据权利要求1所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，所述基桩、金属插头、电极、第一电线、第二电线和信号发射器包括多套，每一套中的基桩用于打入到离土崖崖面距离不等的位置，每一套中的信号发射器所发射的射频信号不同；所述信号接收器接收来自每一个所述信号发射器发射的射频信号，在未接收到某一个信号发射器发射的射频信号时，判定与该信号发射器相关联的基桩所在位置的土崖已被侵蚀，根据消失的基桩的位置计算出土崖崖面的位置。

4.根据权利要求3所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，相邻两个所述基桩的间距相等，且距离土崖崖面最近的基桩与土崖崖面之间的距离为5m~10m。

5.根据权利要求4所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，相邻两个所述基桩的间距为5m~10m，所述基桩埋入土崖部分的高度为0.5m，露出地表部分的高度为2cm。

6.根据权利要求3所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，每一个所述信号发射器均发射某一特定频率的射频信号，但每一个信号发射器所发射的射频信号的频率不同；所述信号接收器根据接收到的射频信号的频率识别各信号发射器的工作状态，在缺失某一频率的射频信号时，判定与之对应的信号发射器所关联的基桩所在位置的土崖已被侵蚀。

7.根据权利要求3所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，在每一条所述的第一电线或第二电线中分别串联有一个指示灯，根据指示灯的亮灭状态判断与该指示灯关联的基桩所在位置的土崖是否被侵蚀。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，在所述两个电极的外部封装有隔离套，所述第一电极和第二电极在所述隔离套中完全隔开。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，所述第一电线和第二电线通过固定销固定在土崖的顶部，所述信号发射器和电源安装在监控室中。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的波浪作用下土崖侵蚀程度监测预警装置，其特征在于，所述电源为太阳能蓄电池，连接太阳能板。