CN110196042A - 基于激光测距的测斜装置及边坡倾斜监测方法 - Google Patents

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任青阳
张勇
胡熙阳
谢国武
杨益铭
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • 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
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means

Abstract

本发明公开了一种基于激光测距的测斜装置及边坡倾斜监测方法，其中，测斜装置由壳体、U形管、激光测距仪、反光板和连接座组成；所述边坡倾斜监测方法包括：1）钻取监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测孔的孔径与所述壳体的直径匹配；2）将连成一串的多个测斜装置吊入监测孔内，在监测孔的孔口处设置支撑盖，最上侧的测斜装置的壳体通过连接带与支撑盖连接，连成一串的多个测斜装置通过支撑盖悬挂在监测孔内；本发明的有益技术效果是：提出了一种基于激光测距的测斜装置及边坡倾斜监测方法，该测斜装置能测量的倾角范围较大，适用面较广。

Description

基于激光测距的测斜装置及边坡倾斜监测方法
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测斜装置及边坡倾斜监测方法。
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。
针对前述问题，发明人团队之前曾提出过一件发明专利申请（申请号：201910201512.7），该专利申请的方案是：在容器内盛装液体，并在液体表面设置反光漂浮板，同时，在容器顶部的内壁上设置激光测距传感器，当容器倾斜时，通过激光测距传感器检测反光漂浮板和激光测距传感器的距离变化，从而得到倾斜数据，在实施该方案时，要求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（因为，容器倾斜时，液面中心点与容器顶部的距离是不变的，如激光测距传感器发出的激光束的轴向与容器的中心轴同轴，将无法实现检测目的），由此带来的问题是：为了使反光漂浮板和容器的相对位置能灵活变化，需要使反光漂浮板的周向轮廓小于容器的截面轮廓，因此反光漂浮板和容器内壁之间存在一定间隙，当容器倾角较大时，反光漂浮板和容器内壁之间的间隙会变得较大，激光测距传感器发出的光束可能无法照射到反光漂浮板上，导致装置测量范围有限。
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测斜装置，其创新在于：所述测斜装置由壳体、U形管、激光测距仪、反光板和连接座组成；
所述U形管设置在壳体内，U形管下端的弯曲部与连接座的上部连接，连接座的下部与壳体底部转动连接；壳体将U形管和连接座封装在内；
U形管上部两个直管段的顶部设置有通孔；U形管内盛装有液体，壳体立放时，液体的液面位于两个直管段的中部；
将其中一个直管段记为检测段，所述激光测距仪设置在检测段的顶部，激光测距仪的发射端与检测段上的通孔相对，激光测距仪发出的光束与检测段同轴；
所述反光板漂浮在检测段内的液面上。
本发明的检测原理是：当壳体倾斜时，U形管和连接座也会随之倾斜，由于检测段上设置了激光测距仪，U形管上检测段所在部位的重量较大，相应部位就会在重力作用下转动至最低点，U形管内的液体就会向检测段内流动（通孔用于平衡气压），使检测段内的液面与检测段顶部的间距发生变化，通过预先标定的检测数据和倾斜角度的关系，我们就能实时获得测斜装置当前的倾斜角度；采用本发明方案后，检测段内液面高度的变化是由检测段内的液体量变化引起的，因此，液面中心点与检测段顶部的间距也会随着倾斜角度变化而变化，于是我们就可以使激光测距仪发出的光束与检测段同轴，使光束始终能够照射到液面的中部，这就可以避免背景技术中专利申请所存在的问题，倾角较大时，测斜装置也能正常测量，大大扩展了装置的测量范围，特别适合土体位移变化较快的监测环境。
基于前述装置，本发明还提出了一种基于激光测距的边坡倾斜监测方法，其创新在于：所采用的硬件包括多个测斜装置和数据处理装置；单个测斜装置的结构如前所述；各个测斜装置中的激光测距仪都与数据处理装置电气连接；
多个测斜装置沿垂直于水平面的方向分布，相邻两个测斜装置的壳体通过连接带连接，多个测斜装置通过多条连接带连成一串；
所述边坡倾斜监测方法包括：
1）钻取监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测孔的孔径与所述壳体的直径匹配；
2）将连成一串的多个测斜装置吊入监测孔内，在监测孔的孔口处设置支撑盖，最上侧的测斜装置的壳体通过连接带与支撑盖连接，连成一串的多个测斜装置通过支撑盖悬挂在监测孔内。
前述方法的原理是：多个测斜装置分布在监测孔的不同深度位置处，由于监测孔的孔径与壳体的直径匹配，当边坡土体发生位移时，测斜装置就会随之倾斜，通过多个测斜装置，我们就能知道边坡内不同深度土体的位移情况，根据土体位移情况，我们就能对边坡安全进行监测。
本发明的有益技术效果是：提出了一种基于激光测距的测斜装置及边坡倾斜监测方法，该测斜装置能测量的倾角范围较大，适用面较广。
附图说明
图1、测斜装置原理示意图；
图2、本发明的监测方法原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：壳体1、U形管2、激光测距仪3、反光板4、连接座5。
具体实施方式
一种基于激光测距的测斜装置，其创新在于：所述测斜装置由壳体1、U形管2、激光测距仪3、反光板4和连接座5组成；
所述U形管2设置在壳体1内，U形管2下端的弯曲部与连接座5的上部连接，连接座5的下部与壳体1底部转动连接；壳体1将U形管2和连接座5封装在内；
U形管2上部两个直管段的顶部设置有通孔；U形管2内盛装有液体，壳体1立放时，液体的液面位于两个直管段的中部；
将其中一个直管段记为检测段，所述激光测距仪3设置在检测段的顶部，激光测距仪3的发射端与检测段上的通孔相对，激光测距仪3发出的光束与检测段同轴；
所述反光板4漂浮在检测段内的液面上。
一种基于激光测距的边坡倾斜监测方法，其创新在于：所采用的硬件包括多个测斜装置和数据处理装置；单个测斜装置由壳体1、U形管2、激光测距仪3、反光板4和连接座5组成；所述U形管2设置在壳体1内，U形管2下端的弯曲部与连接座5的上部连接，连接座5的下部与壳体1底部转动连接；壳体1将U形管2和连接座5封装在内；U形管2上部两个直管段的顶部设置有通孔；U形管2内盛装有液体，壳体1立放时，液体的液面位于两个直管段的中部；将其中一个直管段记为检测段，所述激光测距仪3设置在检测段的顶部，激光测距仪3的发射端与检测段上的通孔相对，激光测距仪3发出的光束与检测段同轴；所述反光板4漂浮在检测段内的液面上；所述激光测距仪3与数据处理装置电气连接；
多个测斜装置沿垂直于水平面的方向分布，相邻两个测斜装置的壳体1通过连接带连接，多个测斜装置通过多条连接带连成一串；
所述边坡倾斜监测方法包括：
1）钻取监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测孔的孔径与所述壳体1的直径匹配；
2）将连成一串的多个测斜装置吊入监测孔内，在监测孔的孔口处设置支撑盖，最上侧的测斜装置的壳体1通过连接带与支撑盖连接，连成一串的多个测斜装置通过支撑盖悬挂在监测孔内。

Claims (2)

1.一种基于激光测距的测斜装置，其特征在于：所述测斜装置由壳体（1）、U形管（2）、激光测距仪（3）、反光板（4）和连接座（5）组成；
所述U形管（2）设置在壳体（1）内，U形管（2）下端的弯曲部与连接座（5）的上部连接，连接座（5）的下部与壳体（1）底部转动连接；壳体（1）将U形管（2）和连接座（5）封装在内；
U形管（2）上部两个直管段的顶部设置有通孔；U形管（2）内盛装有液体，壳体（1）立放时，液体的液面位于两个直管段的中部；
将其中一个直管段记为检测段，所述激光测距仪（3）设置在检测段的顶部，激光测距仪（3）的发射端与检测段上的通孔相对，激光测距仪（3）发出的光束与检测段同轴；
所述反光板（4）漂浮在检测段内的液面上。
2.一种基于激光测距的边坡倾斜监测方法，其特征在于：所采用的硬件包括多个测斜装置和数据处理装置；单个测斜装置由壳体（1）、U形管（2）、激光测距仪（3）、反光板（4）和连接座（5）组成；所述U形管（2）设置在壳体（1）内，U形管（2）下端的弯曲部与连接座（5）的上部连接，连接座（5）的下部与壳体（1）底部转动连接；壳体（1）将U形管（2）和连接座（5）封装在内；U形管（2）上部两个直管段的顶部设置有通孔；U形管（2）内盛装有液体，壳体（1）立放时，液体的液面位于两个直管段的中部；将其中一个直管段记为检测段，所述激光测距仪（3）设置在检测段的顶部，激光测距仪（3）的发射端与检测段上的通孔相对，激光测距仪（3）发出的光束与检测段同轴；所述反光板（4）漂浮在检测段内的液面上；所述激光测距仪（3）与数据处理装置电气连接；
多个测斜装置沿垂直于水平面的方向分布，相邻两个测斜装置的壳体（1）通过连接带连接，多个测斜装置通过多条连接带连成一串；
所述边坡倾斜监测方法包括：
1）钻取监测孔，监测孔的轴向与水平面垂直，监测孔的孔径与所述壳体（1）的直径匹配；
2）将连成一串的多个测斜装置吊入监测孔内，在监测孔的孔口处设置支撑盖，最上侧的测斜装置的壳体（1）通过连接带与支撑盖连接，连成一串的多个测斜装置通过支撑盖悬挂在监测孔内。
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