CN112330927B - 一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置及其工作方法，所述监测预警装置包括一体化传感器、连接线、数据处理及预警发布终端；所述一体化传感器通过连接线与数据处理及预警发布终端电性连接；其工作方法包括以下步骤：S1、选择岩溶塌陷高风险区域开展岩溶塌陷监测预警工作；S2、开设监测孔，S3、将一体化传感器放置在监测孔内；S4、将一体化传感器与数据处理及预警发布终端相连接；S5、一体化传感器将地下水监测参数传递给数据综合处理单元；S6、数据综合处理单元进行数据分析处理，形成岩溶塌陷预警值后传输给预警单元；S7、预警单元判断岩溶塌陷区域的预警等级并将该预警等级发送给电子设备终端。

Description

一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及岩溶地质灾害防治领域，尤其涉及一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置及其工作方法。
背景技术
岩溶塌陷是我国岩溶区的主要地质灾害之一，对其监测预警是避免和减少岩溶塌陷危害的有效手段。但是由于岩溶塌陷发生的隐蔽性和复杂性，使得监测预警精度还远不能满足防灾减灾需求。
当前国内外的岩溶塌陷监测预警方法主要为单参数监测预警方法，如地下水水位监测法等。事实上，岩溶塌陷在发育形成过程中，除了与地下水水位变化有关以外，还与地下水流速、地下水水化学等其他影响因素有关，特别是地下水的浑浊程度指标，直接反映了土体的破坏程度，土体塌落得越多，地下水越浑。因此，有必要将这些指标进行集成监测，从而有效提高岩溶塌陷区域的塌陷预警精准度。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、操作便利的多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置，包括一体化传感器、连接线、数据处理及预警发布终端；所述一体化传感器通过连接线与数据处理及预警发布终端电性连接；所述一体化传感器有若干个且若干个一体化传感器依次通过连接线连接；若干个一体化传感器分别放置在第四系地下水和岩溶水之中，所述一体化传感器包括地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元、电源模块和传感器外壳；地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元、电源模块均设置在传感器外壳内，所述电源模块分别与地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元电性连接，地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元分别通过连接线与数据处理及预警发布终端线路连接。
进一步的，所述连接线为多芯电缆。
进一步的，所述数据处理及预警发布终端包括用于对一体化传感器传递过来的数据进行分析的数据综合处理单元、用于进行预警信息发布的预警单元，所述数据综合处理单元的信号输入端与一体化传感器的信号输出端线路连接，所述数据综合处理单元的信号输出端与预警单元的信号输入端相连接，所述预警单元的信号输出端与电子设备终端无线连接。
进一步的，所述一体化传感器有两个，两个一体化传感器均设置在垂直设置的监测孔内，两个一体化传感器之间通过连接线连接且两个一体化传感器之间设置有密封塞，密封塞设置在土体层与基岩层之间的分界线位置。
一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置的工作方法，包括以下步骤：
S1、对岩溶塌陷区域进行易发性、危险性和风险评价，选择岩溶塌陷高风险区域开展岩溶塌陷监测预警工作；
S2、在岩溶塌陷高风险区域垂直施工监测孔；
S3、将两个通过连接线连接的一体化传感器放置在监测孔内，同时将位于两个一体化传感器之间的密封塞设置在土体层与基岩层之间的分界线位置；
S4、将两个一体化传感器通过连接线与数据处理及预警发布终端相连接；
S5、一体化传感器中的地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元分别对地下水的数据信息进行监测并将监测参数传递给数据综合处理单元；
S6、数据综合处理单元根据不同监测参数与岩溶塌陷的对应关系进行数据分析处理，确定不同监测参数的预警阈值，然后通过不同监测参数预警阈值的权重系数，形成岩溶塌陷预警值，并将该岩溶塌陷预警值传输给预警单元；
S7、预警单元根据数据综合处理单元传输过来的岩溶塌陷预警值判断岩溶塌陷区域的预警等级并将该预警等级发送给电子设备终端。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过采用在一体化传感器中设置地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元的设计，使得通过一体化传感器可以得到地下水的浑浊程度数据、地下水的水位变幅数据、地下水的流向数据、地下水的流速数据、地下水的矿物质浓度数据等多种指标的参数信息，然后通过数据处理及预警发布终端的处理分析后进行预警发布，可以大幅度提高岩溶塌陷区域的塌陷监测预警精度，给岩溶塌陷区域的塌陷监测操作带来了便利；并且本发明可广泛用于不同成因类型的岩溶塌陷区域中进行塌陷监测预警操作，同时对于隧道涌水突泥监测也有一定的参考借鉴意义，具有极好的市场推广前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为一体化传感器与数据处理及预警信息发布终端的连接框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
为了大幅度提高岩溶塌陷监测预警精度，本发明设计了一种可以放置于地下监测孔内、可以实现多指标综合监测预警以及可以实时发布预警信息的岩溶塌陷监测预警装置。
1、本发明由三部分构成(如图1、图2所示)：
(1)一体化传感器1；
该一体化传感器1包括地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元、电源模块和传感器外壳。为了便于野外实际监测，根据野外监测钻孔尺寸，该传感器通常设计成圆柱形，所有监测单元按照一定顺序排列，传感器外壳需进行防水设计。地下水浑浊度监测单元主要监测土体发生崩解、潜蚀作用后，地下水的浑浊程度；地下水水位监测单元主要监测在自然和人为扰动下，地下水的水位变幅；地下水流向监测单元主要监测地下水的流向；地下水流速监测单元主要监测地下水的流速；地下水水化学监测单元主要监测TDS和钠、钙、碳酸氢根和氯离子浓度；电源模块为各个监测单元提供电源；传感器外壳壳起到保护和集中各个监测单元的作用，一般选用不锈钢材质。
(2)连接线2；
连接线2为具有一定抗拉强度的多芯电缆。
(3)数据处理及信息发布终端4；
该数据处理及信息发布终端4由进行监测数据分析处理的数据综合处理单元和具有预警信息发布功能的预警单元构成。
2、本发明的监测步骤如下：
(1)进行岩溶塌陷风险评价；
在进行岩溶塌陷监测预警前，需先进行岩溶塌陷区域易发性、危险性和风险评价，根据评价结果遴选监测靶区，一般选择岩溶塌陷高风险区域开展岩溶塌陷监测预警工作。
(2)进行监测仪器安装；
确定好监测靶区后，按照相关技术要求进行监测孔3施工，在土体和基岩中间通过密封塞5隔离，使用两个一体化传感器1分别监测第四系水和岩溶水，两个一体化传感器1应尽量保持垂直。
(3)数据处理终端调试；
固定好一体化传感器1后，在地面放置数据处理及信息发布终端4并通过连接线2连接。一体化传感器1中各个监测单元获取的数据被传输到数据处理及信息发布终端4后，数据处理及信息发布终端4内的数据综合处理单元首先根据室内试验确定的不同监测参数与岩溶塌陷的对应关系进行数据分析处理，确定不同监测参数的预警阈值，然后通过不同参数预警阈值的权重系数，形成综合的岩溶塌陷预警值；预警单元则根据数据处理终端形成的综合岩溶塌陷预警值所处的不同预警等级进行预警信息发布，信息发可以通过手机短信、APP或网络信息等方式传递给手机、电脑等电子设备终端内。
本发明通过采用在一体化传感器中设置地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元的设计，使得通过一体化传感器可以得到地下水的浑浊程度数据、地下水的水位变幅数据、地下水的流向数据、地下水的流速数据、地下水的矿物质浓度数据等多种指标的参数信息，然后通过数据处理及预警发布终端的处理分析后进行预警发布，可以大幅度提高岩溶塌陷区域的塌陷监测预警精度，给岩溶塌陷区域的塌陷监测操作带来了便利；并且本发明可广泛用于不同成因类型的岩溶塌陷区域中进行塌陷监测预警操作，同时对于隧道涌水突泥监测也有一定的参考借鉴意义，具有极好的市场推广前景。

Claims (4)

1.一种多参数一体化岩溶塌陷监测预警方法，其特征在于：采用多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置，所述多参数一体化岩溶塌陷监测预警装置包括一体化传感器、连接线、数据处理及预警发布终端；所述数据处理及预警发布终端包括用于对一体化传感器传递过来的数据进行分析的数据综合处理单元、用于进行预警信息发布的预警单元，所述一体化传感器通过连接线与数据处理及预警发布终端电性连接；所述一体化传感器有若干个且若干个一体化传感器依次通过连接线连接；若干个一体化传感器分别放置在第四系地下水和岩溶水之中，所述一体化传感器包括地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元、电源模块和传感器外壳；地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元、电源模块均设置在传感器外壳内，所述电源模块分别与地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元电性连接，地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元分别通过连接线与数据处理及预警发布终端线路连接；
所述方法包括以下步骤：
S1、对岩溶塌陷区域进行易发性、危险性和风险评价，选择岩溶塌陷高风险区域开展岩溶塌陷监测预警工作；
S2、在岩溶塌陷高风险区域垂直施工监测孔；
S3、将两个通过连接线连接的一体化传感器放置在监测孔内，同时将位于两个一体化传感器之间的密封塞设置在土体层与基岩层之间的分界线位置；
S4、将两个一体化传感器通过连接线与数据处理及预警发布终端相连接；
S5、一体化传感器中的地下水浑浊度监测单元、地下水水位监测单元、地下水流向监测单元、地下水流速监测单元、地下水水化学监测单元分别对地下水的数据信息进行监测并将监测参数传递给数据综合处理单元；
S6、数据综合处理单元根据不同监测参数与岩溶塌陷的对应关系进行数据分析处理，确定不同监测参数的预警阈值，然后通过不同监测参数预警阈值的权重系数，形成岩溶塌陷预警值，并将该岩溶塌陷预警值传输给预警单元；
S7、预警单元根据数据综合处理单元传输过来的岩溶塌陷预警值判断岩溶塌陷区域的预警等级并将该预警等级发送给电子设备终端。
2.如权利要求1所述的多参数一体化岩溶塌陷监测预警方法，其特征在于：所述连接线为多芯电缆。
3.如权利要求2所述的多参数一体化岩溶塌陷监测预警方法，其特征在于：所述数据综合处理单元的信号输入端与一体化传感器的信号输出端线路连接，所述数据综合处理单元的信号输出端与预警单元的信号输入端相连接，所述预警单元的信号输出端与电子设备终端无线连接。
4.如权利要求3所述的多参数一体化岩溶塌陷监测预警方法，其特征在于：所述一体化传感器有两个，两个一体化传感器均设置在垂直设置的监测孔内，两个一体化传感器之间通过连接线连接且两个一体化传感器之间设置有密封塞，密封塞设置在土体层与基岩层之间的分界线位置。
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