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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    • GPHYSICS
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    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active 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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