CN1166961C - 滑坡和崩塌的动态监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质灾害的监测技术，具体为一种滑坡和崩塌的动态监测装置，能动态、实时地监测滑坡、崩塌等地质灾害，其结构为：激光器位于底座上，底座装有水平调节装置、水平度检测装置、减振器及用于接收从监测对象反射回来的光的接收望远镜，在激光器光路上设置有准直镜、可活动的扩束器和偏转器；光传感器及放大器位于接收望远镜的光路上，光传感器及放大器、频率计或频谱分析仪、计算机顺序通过电信号相联接，计算机控制偏转器和接收望远镜同步偏转。还可增设照相系统和辅助半反光镜，用于对较平的硬性表面进行时间推移两次全息照相。本发明装置可尽早及时地预测滑坡和崩塌等地质灾害的发生；使用安全、方便、灵活。

Description

滑坡和崩塌的动态监测装置

技术领域

本发明涉及一种地质灾害的监测装置，具体地说，是一种动态监测滑坡、崩塌、决堤和地陷等地质灾害的装置，该装置利用激光的多普勒效应和激光的干涉现象对滑坡、崩塌等地质灾害进行实时监测。

背景技术

滑坡是一种严重的地质灾害，对滑坡的监测和预报关系到国家财产、人民生命安全和社会的稳定。随着三峡工程、大型水库工程和大型公路铁路工程的上马，气候和生态环境的恶化，滑坡、泥石流、决堤、塌方、路基和工程地基崩塌等地质灾害日益频繁，由此带来的损失也越来越大。因此，人们对如何监测、预防和治理这些地质灾害的要求显得越来越紧迫。

目前国内外对滑坡等地质灾害的主要监测方法有：宏观异常观测经验法(动物异常反应法、地表物明显位移、地陷、地裂、隆起)、物探法、位移测量法、水位异常分析、微观擦痕分析、GPS定位法、“地震仪”法、航测遥感法和地声法等。但预报的有效性和时效性差，基本上没法测试滑坡等地质灾害发展的瞬间速度和加速度这两个重要参数。而且目前较为有效的滑坡测试方法中不少系统相当复杂，只能一个地点设站固定使用，设站或安装装置麻烦，灾害发生后即报废，成本过高。平时监测点的维护也成问题。1999年12月15日公开的中国发明专利申请(申请号为98114526.4，其公开号为CN1238506)“滑坡、地震灾害自动报警器”，及1994年3月2日公告的实用新型专利“滑坡位移年自动记录仪”(申请号为93207011.6，其公开号为CN2158076Y)都存在上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能动态、实时地监测滑坡、崩塌等地质灾害的装置，该装置能对多种地质灾害进行监测，使用方便并可重复使用。

为实现上述发明目的，本发明装置的结构为：激光器位于底座上，底座装有水平调节装置、水平度检测装置、减振器及用于接收从监测对象反射回来的光的接收望远镜，在激光器光路上设置有准直镜、可活动的扩束器和偏转器；光传感器及放大器位于接收望远镜的光路上，光传感器及放大器、频谱分析仪或频率计、计算机顺序通过电信号相联接，计算机控制偏转器和接收望远镜同步偏转。

作为本发明的进一步改进，滑坡和崩塌的动态监测装置的底座上还设置有照相系统和辅助半反光镜。

上述装置中，激光器可为Ar离子激光器、He-Ne激光器或He-Cd激光器等相干性好的激光器；底座可做成可水平旋转的升降式结构。

激光具有很好的单色性、相干性、方向性和很高的亮度，利用激光的这些优异性质可以对远方(可配合平面镜等改变光路方向)地质体的微小位移、运动速度、加速度、变形程度进行精确遥测。具体是利用干涉法和全息成象法分析位移；利用测量频移换算分析地质体运动速度和加速度；利用光束扫描及相应的方位角等校正得到以上参数在平面上的分布并进行监控。其特点是：动态、实时、灵活、精密、多用途和安全。本发明用激光对危险地区的滑坡等地质灾害进行动态的点、线和面的及时分析，可以测试出滑坡等的滑移、隆起、下陷位移、进展速度和加速度等实时指标，并可以对这些指标进行点、线、面分布分析，有利于预测灾害发生的突破点和发展方向，还可以对抢险工程措施的有效性进行动态的实时评估，对临滑等灾害的发生做出及时报警。它还具有监测对象灵活，移动方便，可重复使用和远距离遥测，使用安全，相对大型滑坡测控网其成本较低的优点。是对现有滑坡监测方法和仪器的重要充实和补充。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明滑坡和崩塌的动态监测装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为图1所示的滑坡和崩塌的动态监测装置的俯视图；

图3为本发明滑坡和崩塌的动态监测装置的另一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，底座2上设置有激光器1，激光器1最好选择单色性好、相干长度长的激光器，如一定功率的Ar离子激光器、He-Ne激光器或He-Cd激光器等，以便进行远距离监测；底座2上还设置有水平调节装置4、水平度检测装置3和减振器5，以确保激光器和其它部件正常工作。在激光器1的光路上依次设置有反射镜13、13’、准直镜6、可按需要加入或取出的可活动的扩束器7和二维转镜8，以便进行光束方向调整和线或面扫描。激光器1发出的光束经反射镜13、13’、准直镜6、扩束器7和二维转镜8射到检测对象后，一部分会反射回来。用于接收从监测对象反射回来的光的接收望远镜置于底座2上，经计算机12控制与二维转镜8同步调整方向对准反射光。光传感器及放大器10位于接收望远镜9的光路上，以实现光电转换，再输入频谱分析仪11来分析反射光频移，计算机12与频谱分析仪11相联接，计算并校正监测对象的运动速度，并绘制随时间的变化曲线，由此推算出加速度和累积位移，并且随着光束的扫描，还可由计算机同步绘制速度、加速度和累积位移等参数随监测对象的平面分布。频谱分析仪也可以用频率计来替换。

本发明也可以不使用反射镜13、13’，直接将准直镜6、可按需要加入或取出的可活动的扩束器7和二维转镜8置于激光器光路上。但对于体积较大的激光器，使用反射镜13、13’，可以使整套装置结构更紧凑，以方便使用。二维转镜8可以用具有相同功能的其它类型的偏转器替代，如声光调制偏转器、磁光偏转器和电光偏转器。反射镜13、13’、准直镜6、扩束器7和二维转镜8不一定要依次位于激光束的光路上，它们之间的组合关系可以作相应调整。

为了方便、及时地调整监测方位，底座2可以做成可水平旋转的升降式性结构。如图1、2所示，本实施例中，底座2为一个带三角支柱的平台，平台作成双层台面结构，在双层台面之间设置有水平旋转滚珠15和转轴16，可以使平台上的监测装置水平旋转，以方便使用。此外，水平调节装置4可设计成同时具备水平和高度调节功能，使底座2不仅可水平旋转，而且可升降。

如图3所示，本发明装置还可在底座上设置照相系统14及辅助半反光镜17。当检测对象的表面为相对较平的硬性表面如石质表面、水泥表面等时，使用本发明装置时，可将扩束器7放入光路中，利用照相系统和辅助半反光镜对检测对象进行时间推移两次全息照相，以分析地质破坏突破口。

整套装置可以装入小型汽车中，供电可采用汽车动力或小型发电系统，由于其振动可能会干扰检测，最好去除此振动干扰的影响。

上述装置利用激光的多普勒频移，实时测量地质灾害体的微小滑移、隆起、陷入等运动的速度和加速度等参数及这些参数在地质灾害体表面的分布，可尽早地、及时地预测滑坡和崩塌等地质灾害的发生；并且该装置可重复使用，测试地点可远离现场，因而使用安全、方便和灵活。

本实用新型装置可作其它测速应用，如植物生长速度、储油罐承载能力的检测等。

Claims (5)

1.一种滑坡和崩塌的动态监测装置，激光器(1)位于底座(2)上，底座(2)装有水平调节装置(4)、水平度检测装置(3)、减振器(5)及用于接收从监测对象反射回来的光的接收望远镜(9)，在激光器(1)光路上设置有准直镜(6)、可活动的扩束器(7)和偏转器(8)；光传感器及放大器(10)位于接收望远镜(9)的光路上，光传感器及放大器(10)、频率计或频谱分析仪(11)、计算机(12)顺序通过电信号相联接，计算机(12)控制偏转器(8)和接收望远镜(9)同步偏转。

2.如权利要求1所述的滑坡和崩塌的动态监测装置，其特征在于：该装置的底座上还设置有照相系统(14)、辅助半反光镜(17)。

3.如权利要求1或2所述的滑坡和崩塌的动态监测装置，其特征在于：所述的激光器(1)为Ar离子激光器、He-Ne激光器、He-Cd激光器。

4.如权利要求1或2所述的滑坡和崩塌的动态监测装置，其特征在于：所述底座(2)为可水平旋转的升降式结构。

5.如权利要求3所述的滑坡和崩塌的动态监测装置，其特征在于：所述底座(2)为可水平旋转的升降式结构。

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