CN109724520B - 一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，包括控制模块、通信模块和多组监测装置；边坡监测区域内设置有多个监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测装置设置在监测孔内，多组监测装置与多个监测孔一一对应；单组监测装置由多个倾斜监测器组成，单个监测孔内的多个倾斜监测器沿监测孔轴向等间距分布；本发明的有益技术效果是：提出了一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，该系统硬件成本较低，可以大范围布设，监测全面性较好，监测孔破坏后，监测装置仍能工作，环境适应性强。

Description

一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统

技术领域

本发明涉及一种边坡位移监测技术，尤其涉及一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统。

背景技术

现有技术在监测边坡位移时，一般预先在监测区域制作好监测孔，后续过程中，定期采用倾斜仪对监测孔的倾斜情况进行检测，从而实现边坡位移监测，这种监测方式人工成本较高，监测效率和监测范围的全面性都较差，而且监测孔一旦损坏（如降雨积水、孔壁泥土掉落淤埋或土体位移造成监测孔坍塌），就需要重新钻孔，十分麻烦。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，其创新在于：所述边坡深部位移自动监测系统包括控制模块、通信模块和多组监测装置；边坡监测区域内设置有多个监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测装置设置在监测孔内，多组监测装置与多个监测孔一一对应；单组监测装置由多个倾斜监测器组成，单个监测孔内的多个倾斜监测器沿监测孔轴向等间距分布；

单个倾斜监测器由容器、盖子、激光测距传感器、反光漂浮板、轴承、旋转轴、连接杆和密封盖组成；所述容器为上端开口的圆柱形结构，容器内盛装有液体，容器直立时，液体的深度小于容器高度的1/4；所述盖子将容器的开口部封闭，盖子中部设置有安装孔，所述密封盖设置在盖子的上端面上，密封盖将安装孔的上端口封闭；所述轴承设置在安装孔内；所述旋转轴设置在轴承的内孔中，旋转轴的内端伸入容器内腔中，连接杆的一端与旋转轴的内端连接，连接杆的另一端与激光测距传感器的壳体连接，激光测距传感器和容器内壁之间留有间隙；激光测距传感器的发射方向朝向容器底部，激光测距传感器发出的激光束的轴向与容器的轴向平行，激光测距传感器发出的激光束的轴向与容器的中心轴错位；所述反光漂浮板的周向轮廓为圆形，反光漂浮板的直径与容器内径小间隙配合，反光漂浮板漂浮在所述液体的表面；

激光测距传感器的输出端与控制模块电气连接；控制模块和通信模块电气连接；所述边坡深部位移自动监测系统采用太阳能供电。控制模块能通过通信模块将获取到的监测数据向后方发送，同时，通信模块能将后方发来的命令传输给控制模块；具体实施时，控制模块既可以在后方控制命令的触发下，驱动各个激光测距传感器进行数据采集，也可以自主地周期性地驱动各个激光测距传感器进行数据采集。

本发明的原理是：反光漂浮板漂浮在液体表面，通过检测激光测距传感器的输出信号可以得到反光漂浮板和激光测距传感器的间隔距离；当倾斜监测器在土体作用下发生倾斜时，激光测距传感器就会在重力作用下转动至最低点，此时，反光漂浮板和激光测距传感器的间隔距离就会发生变化，而且倾斜监测器处于不同倾斜角度时，反光漂浮板和激光测距传感器的间隔距离也各不相同，通过试验，可以对倾斜角度和激光测距传感器的输出信号进行标定，根据激光测距传感器的输出信号就能获知倾斜监测器当前的倾斜角度；

最初，倾斜监测器和监测孔的轴向都与水平面垂直；当边坡发生位移时，监测孔就会发生形变，倾斜监测器也会随之倾斜，此时，根据激光测距传感器的输出信号，我们就能知道各个倾斜监测器的倾斜角度，从而使我们了解监测孔不同深度处的土体位移状态，根据多个监测孔获得的数据，我们就能掌握边坡的总体位移状态；

采用前述方案，可以实现边坡位移在线自动监测，监测成本较低，实时性较好，而且由于硬件成本较低，可以大范围布设监测孔和监测装置，监测的全面性较好，更为有意义的是，即使监测孔被破坏，只要电气线路不断，各个倾斜监测器仍能持续工作，特别适合地质活动较频繁地区的监测。

优选地，所述盖子的上端面设置有上吊环，所述容器的下端面上设置有下吊环。上吊环和下吊环用于穿套连接带，铺设监测装置时，相邻倾斜监测器通过连接带连接，单个监测孔内的多个倾斜监测器用连接带连成一串，然后整体吊运至监测孔内，在监测孔的端口设置锚板，将监测装置挂在监测孔内；具体实施时，多个倾斜监测器用连接带连成一串后，可在多个倾斜监测器外套接保护套，然后再整体吊运至监测孔内。

优选地，所述多个监测孔按阵列形式分布。由于可以大范围布设监测孔和监测装置，采用此优选方案后，可采用数字化手段，根据各个监测孔不同深度位置处倾斜监测器获得的数据，结合边坡三维图形，绘制出边坡位移趋势图，使技术人员能够直观地掌握边坡位移情况，而且本系统采用激光测距传感器实现测量，精度可达毫米级。

本发明的有益技术效果是：提出了一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，该系统硬件成本较低，可以大范围布设，监测全面性较好，监测孔破坏后，监测装置仍能工作，环境适应性强。

附图说明

图1、本发明的电气原理示意图；

图2、倾斜监测器断面结构示意图；

图3、多个倾斜监测器连接方式示意图；

图4、监测装置设置方式示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：控制模块1、通信模块2、倾斜监测器3、容器3-1、盖子3-2、激光测距传感器3-3、反光漂浮板3-4、轴承3-5、旋转轴3-6、连接杆3-7、密封盖3-8、上吊环A、下吊环B。

具体实施方式

一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，其特征在于：所述边坡深部位移自动监测系统包括控制模块1、通信模块2和多组监测装置；边坡监测区域内设置有多个监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测装置设置在监测孔内，多组监测装置与多个监测孔一一对应；单组监测装置由多个倾斜监测器3组成，单个监测孔内的多个倾斜监测器3沿监测孔轴向等间距分布；

单个倾斜监测器3由容器3-1、盖子3-2、激光测距传感器3-3、反光漂浮板3-4、轴承3-5、旋转轴3-6、连接杆3-7和密封盖3-8组成；所述容器3-1为上端开口的圆柱形结构，容器3-1内盛装有液体，容器3-1直立时，液体的深度小于容器3-1高度的1/4；所述盖子3-2将容器3-1的开口部封闭，盖子3-2中部设置有安装孔，所述密封盖3-8设置在盖子3-2的上端面上，密封盖3-8将安装孔的上端口封闭；所述轴承3-5设置在安装孔内；所述旋转轴3-6设置在轴承3-5的内孔中，旋转轴3-6的内端伸入容器3-1内腔中，连接杆3-7的一端与旋转轴3-6的内端连接，连接杆3-7的另一端与激光测距传感器3-3的壳体连接，激光测距传感器3-3和容器3-1内壁之间留有间隙；激光测距传感器3-3的发射方向朝向容器3-1底部，激光测距传感器3-3发出的激光束的轴向与容器3-1的轴向平行，激光测距传感器3-3发出的激光束的轴向与容器3-1的中心轴错位；所述反光漂浮板3-4的周向轮廓为圆形，反光漂浮板3-4的直径与容器3-1内径小间隙配合，反光漂浮板3-4漂浮在所述液体的表面；

激光测距传感器3-3的输出端与控制模块1电气连接；控制模块1和通信模块2电气连接；所述边坡深部位移自动监测系统采用太阳能供电。

进一步地，所述盖子3-2的上端面设置有上吊环A，所述容器3-1的下端面上设置有下吊环B。

进一步地，所述多个监测孔按阵列形式分布。

Claims (3)

1.一种基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，其特征在于：所述边坡深部位移自动监测系统包括控制模块（1）、通信模块（2）和多组监测装置；边坡监测区域内设置有多个监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测装置设置在监测孔内，多组监测装置与多个监测孔一一对应；单组监测装置由多个倾斜监测器（3）组成，单个监测孔内的多个倾斜监测器（3）沿监测孔轴向等间距分布；

单个倾斜监测器（3）由容器（3-1）、盖子（3-2）、激光测距传感器（3-3）、反光漂浮板（3-4）、轴承（3-5）、旋转轴（3-6）、连接杆（3-7）和密封盖（3-8）组成；所述容器（3-1）为上端开口的圆柱形结构，容器（3-1）内盛装有液体，容器（3-1）直立时，液体的深度小于容器（3-1）高度的1/4；所述盖子（3-2）将容器（3-1）的开口部封闭，盖子（3-2）中部设置有安装孔，所述密封盖（3-8）设置在盖子（3-2）的上端面上，密封盖（3-8）将安装孔的上端口封闭；所述轴承（3-5）设置在安装孔内；所述旋转轴（3-6）设置在轴承（3-5）的内孔中，旋转轴（3-6）的内端伸入容器（3-1）内腔中，连接杆（3-7）的一端与旋转轴（3-6）的内端连接，连接杆（3-7）的另一端与激光测距传感器（3-3）的壳体连接，激光测距传感器（3-3）和容器（3-1）内壁之间留有间隙；激光测距传感器（3-3）的发射方向朝向容器（3-1）底部，激光测距传感器（3-3）发出的激光束的轴向与容器（3-1）的轴向平行，激光测距传感器（3-3）发出的激光束的轴向与容器（3-1）的中心轴错位；所述反光漂浮板（3-4）的周向轮廓为圆形，反光漂浮板（3-4）的直径与容器（3-1）内径小间隙配合，反光漂浮板（3-4）漂浮在所述液体的表面；

激光测距传感器（3-3）的输出端与控制模块（1）电气连接；控制模块（1）和通信模块（2）电气连接；所述边坡深部位移自动监测系统采用太阳能供电。

2.根据权利要求1所述的基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，其特征在于：所述盖子（3-2）的上端面设置有上吊环（A），所述容器（3-1）的下端面上设置有下吊环（B）。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光测距的边坡深部位移自动监测系统，其特征在于：所述多个监测孔按阵列形式分布。

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