CN112782724A - 基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全监测的技术领域，公开了基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，包括后台控制中心、北斗监测器、北斗基站、底部应变片以及底部压力传感器，后台控制中心建立有边坡的可视化的三维模型；底部应变片设置在槽缝中，底部压力传感器置于压力槽；北斗监测器的外周环绕有转动环，转动环上连接太阳能板；压力数据及定位数据嵌入在三维模型中显示；北斗监测器将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示；通过北斗检测器检测边坡层的空间位移，通过底部应变片监测边坡层的应变数据，通过底部压力传感器监测边坡层的压力数据，监测边坡层的状态，通过嵌入在三维模型直观观测，实现高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。

Description

基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置

技术领域

本发明专利涉及安全监控的技术领域，具体而言，涉及基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置。

背景技术

边坡是现时常见的建筑结构，指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。边坡上覆盖有坡面层，坡面层将破碎松散岩层组合连接成整体，并通过锚索锚固在地层深部稳固的岩体上，通过对锚索施加预应力，使锚索长度范围内的软弱岩体(层)挤压密实，提高岩层层面间的正压力和摩阻力，阻止开裂松散岩体位移，从而达到加固边坡的目的。

目前，由于边坡的倾斜角度以及环境变化影响因素等，例如雨水冲刷以及土体压力等等，边坡经常容易发生滑坡或坍塌事故。

现有技术中，对于边坡的安全监测，均通过摄像头进行监测，这样，不仅存在监测不准确的缺陷，且难以实现预警的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，旨在解决现有技术中，桥梁安全监测难以实现预警的问题。

本发明是这样实现的，基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，包括后台控制中心、设置在边坡层上且监测边坡层的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站、底部应变片以及底部压力传感器，所述底部应变片以及底部压力传感器设置在边坡层的底部，所述后台控制中心建立有边坡的可视化的三维模型，所述北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯；

所述边坡层的底部设有横向延伸的槽缝，所述底部应变片设置在所述槽缝中，且贴附在所述槽缝的顶侧壁；所述底部压力传感器上具有受压面，所述边坡层的底部设有压力槽，所述底部压力传感器置于压力槽中；沿着所述压力槽的深度方向，所述压力槽的顶侧壁及底部压力传感器的受压面分别朝下倾斜布置，所述底部压力传感器的受压面抵接在压力槽的顶侧壁上；

所述北斗监测器的外周环绕有转动环，所述转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，所述转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，所述太阳能板的上设有感光传感器；

所述压力传感器及定位器通过无线网络与后台控制中心通讯，并将压力数据及定位数据嵌入在三维模型中显示；所述北斗监测器将采集的边坡层的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，所述后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。

进一步的，所述北斗监测器的底部设有固定在边坡层上的安装座，所述安装座中设有上端开口的安装槽，所述北斗监测器的下部嵌入固定在所述安装槽中，所述北斗监测器的底部与安装槽的底部之间具有安装间隔，所述安装间隔中填充有弹性安装块。

进一步的，所述安装座包括固定在边坡层上的环座以及座体，所述环座围合形成有内环空间，所述座体位于所述内环空间中，所述座体的外周与环座的内侧壁之间具有间隔；所述环座的内侧壁设有多个倾斜条，多个所述倾斜条沿着所述环座的内侧壁的周向间隔布置，所述倾斜条的外端朝向内环空间中部倾斜延伸，且固定连接在座体的外周；所述安装槽设置在所述座体中。

进一步的，所述基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置包括贴附在锚索段的锚索应变片，所述锚索应变片沿着所述锚索段的长度方向延伸布置，且抵接着边坡的土体。

进一步的，所述锚索段的外周固定有固定环，所述固定环环绕锚索段的外周布置，所述固定环与锚索应变片的端部固定链接；所述固定环的上设有多个弹性条，多个所述弹性条环绕所述固定环的周向间隔布置；所述弹性条的内端固定在固定环上，所述弹性条的外端朝向边坡外延伸，且背离锚索段倾斜布置。

进一步的，所述锚索段的外周固定有两个所述固定环，两个所述固定环分别固定连接在所述锚索应变片的两个端部。

进一步的，所述边坡的土体中插设有倾斜状的插杆，所述插杆的顶部固定在土体的顶部，所述插杆的底部插入土体中；所述土体的底部设置有角度传感器。

进一步的，所述土体的顶部设置有平整状的固定块，所述插杆的顶部与固定块连接。

进一步的，所述插杆的顶部与固定块之间通过万向头连接。

进一步的，所述插杆的底部设置有水平布置的下压块，所述下压块具有朝下布置的抵接面，所述抵接面为水平布置的平整面。

与现有技术相比，本发明提供的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，通过北斗检测器检测边坡层的空间位移，通过底部应变片监测边坡层的应变数据，通过底部压力传感器监测边坡层的压力数据，可以监测边坡层的状态，且通过嵌入在三维模型中显示，可以直观观测，为边坡实现高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。

附图说明

图1是本发明提供的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置的主视示意图；

图2是本发明提供的安装座的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-2所示，为本发明提供的较佳实施例。

基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，包括后台控制中心、设置在边坡层101上且监测边坡层101的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站、底部应变片105以及底部压力传感器103，底部应变片105以及底部压力传感器103设置在边坡层101的底部；后台控制中心建立有边坡的可视化的三维模型，根据实际边坡大小比例以及位置等信息，通过三维立体建模，在后台控制中心中建立三维模型，北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯。

通过北斗卫星结合北斗监测器，可以达到厘米级别的空间位移监测，实现高精度监测。本实施例中，采用湖南联智科技股份有限公司的北斗监测器进行构建物的空间位移监测。

边坡层101的底部设有横向延伸的槽缝104，底部应变片105设置在槽缝104中，且贴附在槽缝104的顶侧壁，这样，通过底部应变片105感应边坡层101底部的应变数据。

底部压力传感器103上具有受压面，边坡层101的底部设有压力槽102，底部压力传感器103置于压力槽102中；沿着压力槽102的深度方向，压力槽102的顶侧壁及底部压力传感器103的受压面分别朝下倾斜布置，底部压力传感器103的受压面抵接在压力槽102的顶侧壁上；这样，压力槽102的顶侧壁与底部压力传感器103的受压面则尽量保持与边坡层101呈垂直状态，可以更为准确的监测边坡层101的压力数据。

北斗监测器的外周环绕有转动环，转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，太阳能板的上设有感光传感器。利用太阳能板收集太阳能为北斗监测器提供电能，并且，通过设置感光传感器，可以监测太阳光的朝向，通过电机驱动转动环的转动，进而使得太阳能板可以随时朝向太阳，保证足够的电能。

底部应变片105以及底部压力传感器103通过无线网络与后台控制中心通讯，并将监测数据嵌入在三维模型中显示；北斗监测器将采集的边坡层101的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。

上述提供的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，通过北斗检测器检测边坡层101的空间位移，通过底部应变片105监测边坡层101的应变数据，通过底部压力传感器103监测边坡层101的压力数据，可以监测边坡层101的状态，且通过嵌入在三维模型中显示，可以直观观测，为边坡实现高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。

当边坡的边坡层101出现异常时，通过后台控制中心的三维模型，结合北斗监测器的监测数据，则可以迅速判断事故的准确位置，实现快速应急指挥的效果。

北斗监测器的底部设有固定在边坡层101上的安装座，安装座中设有上端开口的安装槽404，北斗监测器的下部嵌入固定在安装槽404中，北斗监测器的底部与安装槽404的底部之间具有安装间隔，安装间隔中填充有弹性安装块，弹性安装块处于预压缩状态。

这样，当边坡层101的正常震动时，带动安装座震动，从而北斗监测器也随之震动，通过弹性安装块缓冲北斗监测器的上下震动，起到保护北斗震动器的作用，其通过北斗监测器的上下震动，可以获取边坡层101的震动数据。

安装座包括固定在边坡层101上的环座400以及座体403，环座400围合形成有内环空间401，座体403位于内环空间401中，座体403的外周与环座400的内侧壁之间具有间隔；环座400的内侧壁设有多个倾斜条402，多个倾斜条402沿着环座400的内侧壁的周向间隔布置，倾斜条402的外端朝向内环空间401中部倾斜延伸，且固定连接在座体403的外周；安装槽404设置在座体403中。

这样，随着边坡层101的震动，由于环座400与边坡层101固定一起，随着边坡层101震动，且座体403与环座400之间通过倾斜的倾斜条402连接，这样，倾斜条402起到震动缓冲的作用，配合弹性安装块的弹性作用，安装座对北斗监测器进行二次缓冲作用，起到保护北斗监测器的作用，且更为准确的获取边坡层101的震动数据。

底部压力传感器103的受压面与边坡层101呈垂直布置，这样，使得底部压力传感器103监测的压力数据更能体现整个边坡层101的压力变化。

压力槽102的底侧壁朝下凹陷形成凹陷位，底部压力传感器103的下部嵌入在凹陷位中，这样，当边坡层101出现滑坡等现象时，避免底部压力传感器103从压力槽102中脱离出来，可以始终固定在压力槽102中，即使在轻微滑坡的状态下，依旧保持监测。

基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置包括贴附在锚索段201的锚索应变片201，锚索应变片201沿着锚索段201的长度方向延伸布置，且抵接着边坡的土体100。这样，通过锚索应变片201，可以监测土体100的沉降或者移动等现象。

锚索段201的外周固定有固定环202，固定环202环绕锚索段201的外周布置，固定环202与锚索应变片201的端部固定链接；固定环202的上设有多个弹性条203，多个弹性条203环绕固定环202的周向间隔布置；弹性条203的内端固定在固定环202上，弹性条203的外端朝向边坡外延伸，且背离锚索段201倾斜布置。

这样，在施工锚索段201的过程中，锚索段201穿过边坡层101，穿设在土体100中，在穿插至土体100的过程中，弹性条203被挤压朝向锚索段201靠拢，且对锚索段201的穿插起到导向作用，当锚索段201穿插到位后，由于弹性条203的倒刺作用，可以使得锚索段201与土体100结合为一体，且通过固定环202将应变片的端部固定，这样，使得应变片更能准确的监测土体100侧沉降或移动。

锚索段201的外周固定有两个固定环202，两个固定环202分别固定连接在锚索应变片201的两个端部。这样，使得锚索段201、应变片以及土体100更为稳固结合为一体，应变片更为准确监测土体100的沉降或移动。

边坡的土体100中插设有倾斜状的插杆300，插杆300的顶部固定在土体100的顶部，插杆300的底部插入土体100中；土体100的底部设置有角度传感器。这样，通过将插杆300设置为倾斜状，当土体100出现倾斜沉降或错位移动时，插杆300随之发生角度变化，通过角度传感器可以监测土体100的移动方向。

土体100的顶部设置有平整状的固定块301，插杆300的顶部与固定块301连接，这样，土体100在沉降或移动的过程中，插杆300的顶部始终保持固定在土体100的顶部。

插杆300的顶部与固定块301之间通过万向头连接，通过设置万向头，便于插杆300随之土体100的移动而摆动位置，从而更为准确监测土体100的移动。

插杆300的底部设置有水平布置的下压块302，下压块302具有朝下布置的抵接面，抵接面为水平布置的平整面。这样，通过抵接面的抵接作用，可以避免由于插杆300自身重量导致插杆300的朝下摆动，保证插杆300随着土体100的移动而摆动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替环和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，包括后台控制中心、设置在边坡层上且监测边坡层的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站、底部应变片以及底部压力传感器，所述底部应变片以及底部压力传感器设置在边坡层的底部，所述后台控制中心建立有边坡的可视化的三维模型，所述北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯；

所述边坡层的底部设有横向延伸的槽缝，所述底部应变片设置在所述槽缝中，且贴附在所述槽缝的顶侧壁；所述底部压力传感器上具有受压面，所述边坡层的底部设有压力槽，所述底部压力传感器置于压力槽中；沿着所述压力槽的深度方向，所述压力槽的顶侧壁及底部压力传感器的受压面分别朝下倾斜布置，所述底部压力传感器的受压面抵接在压力槽的顶侧壁上；

所述北斗监测器的外周环绕有转动环，所述转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，所述转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，所述太阳能板的上设有感光传感器；

所述压力传感器及定位器通过无线网络与后台控制中心通讯，并将压力数据及定位数据嵌入在三维模型中显示；所述北斗监测器将采集的边坡层的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，所述后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。

2.如权利要求1所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述北斗监测器的底部设有固定在边坡层上的安装座，所述安装座中设有上端开口的安装槽，所述北斗监测器的下部嵌入固定在所述安装槽中，所述北斗监测器的底部与安装槽的底部之间具有安装间隔，所述安装间隔中填充有弹性安装块。

3.如权利要求2所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述安装座包括固定在边坡层上的环座以及座体，所述环座围合形成有内环空间，所述座体位于所述内环空间中，所述座体的外周与环座的内侧壁之间具有间隔；所述环座的内侧壁设有多个倾斜条，多个所述倾斜条沿着所述环座的内侧壁的周向间隔布置，所述倾斜条的外端朝向内环空间中部倾斜延伸，且固定连接在座体的外周；所述安装槽设置在所述座体中。

4.如权利要求3所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置包括贴附在锚索段的锚索应变片，所述锚索应变片沿着所述锚索段的长度方向延伸布置，且抵接着边坡的土体。

5.如权利要求4所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述锚索段的外周固定有固定环，所述固定环环绕锚索段的外周布置，所述固定环与锚索应变片的端部固定链接；所述固定环的上设有多个弹性条，多个所述弹性条环绕所述固定环的周向间隔布置；所述弹性条的内端固定在固定环上，所述弹性条的外端朝向边坡外延伸，且背离锚索段倾斜布置。

6.如权利要求5所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述锚索段的外周固定有两个所述固定环，两个所述固定环分别固定连接在所述锚索应变片的两个端部。

7.如权利要求4至6任一项所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述边坡的土体中插设有倾斜状的插杆，所述插杆的顶部固定在土体的顶部，所述插杆的底部插入土体中；所述土体的底部设置有角度传感器。

8.如权利要求7所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述土体的顶部设置有平整状的固定块，所述插杆的顶部与固定块连接。

9.如权利要求8所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述插杆的顶部与固定块之间通过万向头连接。

10.如权利要求7所述的基于北斗定位系统的边坡安全三维监测装置，其特征在于，所述插杆的底部设置有水平布置的下压块，所述下压块具有朝下布置的抵接面，所述抵接面为水平布置的平整面。

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