CN1898673A - 斜坡位移监测系统 - Google Patents

Abstract

一种斜坡位移监视系统，它通过在斜坡上沿纵向排列的多个测量装置，在远程位置实时监测斜坡的行为。系统包括多个测量装置，用于测量预测斜坡坍塌可能性所需的地面数据；多个数据采集设备，与测量装置通信，利用从测量装置接收的地面数据计算安装测量装置的位置的行为数据；以及现场管理设备，用于分析和存储从远程位置的多个数据采集设备接收的行为数据，并基于分析结果管理斜坡的行为状态。

Description

斜坡位移监测系统

发明领域

本发明涉及一种测量系统，更具体地，涉及一种斜坡位移监测系统，能够通过设置在斜坡上的各个传感器在远程位置实时监测斜坡的行为。

背景技术

一般地，由于根据通风程度、蚀变程度、地质结构的外貌和类型以及压碎区深度，斜坡具有不同的地面物理性质，因此准确检测斜坡的稳定程度是一项困难的任务。特别是，由于国内斜坡具有复杂的地面和地质特征和不均匀的大地构造学特征，因此在斜坡上建筑建筑物的预勘查阶段，难以精确地确定特征和特性。

因此，在斜坡上建筑建筑物的过程中，或者在斜坡周围的道路打开后，在很多情况下发生了建筑物倒塌的事故，或者由于地面特征不同于设计条件所指定的而不能充分保证建筑物的安全。即，在很多情况下斜坡的预期行为与其实际行为不一致。为了克服这个问题，需要在建筑物建设过程中或建成之后检测斜坡行为的系统，并且如果发现了异常情况，就可以采取适当措施处理。

因此，最近，用于定量检测斜坡行为从而评估斜坡稳定性的测量系统的应用逐渐增加。但是，在目前的应用过程中需要很多人执行这些测量系统的操作，例如使用测量设备进行测量、管理和分析数据。特别是，对于需要大量测量的斜坡，问题是需要大量工作和大量时间进行测量以及对测量数据进行处理。

另外，如果现场居民进行手工测量，则由于测量难度而合理地减少测量频率和测量点，并且他们基本不可能为预防紧急情况而进行主动测量。而且，由于个人之间的测量差别可能产生测量误差。因此，由于缺少测量数据以及测量数据的可靠性低而难以构建数据库，并且当测量相似的斜坡时难以利用已测量斜坡的数据，因此产生的问题是必须逐个测量被监视的所有斜坡。

特别是，测量人员必须到安装测量装置的地方在现场对数据采集进行测量。然而，在发现斜坡的不稳定性之后，这项测量工作可能会使测量人员处于危险之中并且难以采取安全的测量。因此，几乎不可能持久地测量和管理斜坡的行为状态。

发明内容

因此，在考虑上述问题时提出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种斜坡位移监视系统，它能在现场或在远程位置实时监测斜坡的行为，例如斜坡的不稳定性和坍塌。

本发明的另一个目的是提供一种斜坡位移监视系统，它能通过测量由于斜坡微小波动引起的斜坡行为变化而快速精确地提供斜坡行为信息。

本发明的再一个目的是提供一种斜坡位移监视系统，它能事先预测斜坡的坍塌。

本发明的又一个目的是提供一种斜坡位移监视系统，它能在紧急情况下通过告知管理者斜坡的行为状态而及时处理斜坡的行为状态。

本发明的再一个目的是提供一种斜坡位移监视系统，它能通过互联网随时随地监视斜坡行为状态信息。

根据本发明的特征，上述和其它目的的实现是通过提供一种斜坡位移监视系统，包括多个测量装置，用于测量预测斜坡坍塌可能性所需的地面数据；多个数据采集设备，与测量装置通信，利用从测量装置接收的地面数据计算安装测量装置的位置的行为数据；以及现场管理设备，用于分析和存储从远程位置的多个数据采集设备接收的行为数据，并基于分析结果管理斜坡的行为状态。

所述的多个测量装置安装在多个测量桩上，这些测量桩相对于斜坡上安装的一个或多个基准桩沿纵向排列，所述多个测量装置响应于从外部传送的测量驱动信号测量安装测量桩的位置的地面数据。

所述的多个数据采集设备处理从多个测量装置传送的地面数据，以计算安装测量装置的位置的斜坡行为数据，并且响应于外部的斜坡行为数据请求，传送测量装置的斜坡行为数据。

现场管理设备将远程位置安装的多个数据采集设备传送的斜坡行为数据输出到显示器，参考基于斜坡的预定坍塌特性的管理基准值分析斜坡行为状态，并基于分析结果输出警示信号。具有这种结构，根据本发明的斜坡位移监视系统能利用装在远程位置的多个测量装置，通过精确分析多个斜坡的行为状态事先预测和警示斜坡的坍塌。

优选地，多个测量装置的每一个包括基底部分，所述基底部分安装在沿纵向固定于斜坡上的多个测量桩的每一个上；以及主体，所述主体通过下连接件可转动地连接到基底部分的顶部，并具有：用于测量安装测量桩的位置的地面数据的测量单元，将测量单元测量的模拟数据转换成数字数据的模数转换单元，以及将模数转换单元输入的地面数据传送到外部以及从外部接收测量单元的控制信号的通信单元。

优选地，多个测量装置的每一个包括：坡度测量单元，所述坡度测量单元通过上连接件可转动地装在主体上部，用于测量测量桩的坡度；位移测量单元，用于测量连接在测量桩上的连线位移；以及温度测量单元，用于测量环境温度。

具有上述结构，利用坡度测量单元、位移测量单元以及温度测量单元，通过测量安装测量装置的位置的斜坡，分析斜坡的行为状态，当检测到异常时能有效地确定斜坡的坍塌方向。

特别是，如果在除了安装测量装置以外的区域中出现大规模斜坡坍塌，或者诸如平移活动的微小运动，通过利用斜坡的坡度变化测量测量桩之间的距离变化，可以更加精确地分析和预测斜坡坍塌现象，管理者能及时地处理斜坡的坍塌现象。

优选地，本发明的系统还包括统一管理设备，用于存储从远程位置的多个现场管理设备传送的、对于每一个现场管理设备的斜坡行为状态信息，并且响应于通过通信网络接收的、对斜坡行为状态的请求，将斜坡行为状态的信息传送到管理计算机。

具有上述结构，通过将斜坡的行为状态信息，例如斜坡的不稳定性和坍塌特性，实时传送到通过互联网访问的多个管理计算机，可以容易地远程监测和管理分布在远程位置的斜坡行为状态。

附图说明

结合附图，从下面的详细描述中能更加容易地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点。在附图中：

图1是表示网络系统整个配置的示意图，其中应用了根据本发明一个优选实施例的系统；

图2是根据本发明一个优选实施例的斜坡测量设备的剖视图；

图3是表示图2中A部分的放大图；

图4是表示图2中B部分的放大图；

图5是根据本发明一个优选实施例的数据采集设备的配置的示意图；

图6是根据本发明一个优选实施例的现场管理设备的配置的示意图；

图7表示现场管理设备的典型数据输入屏幕；

图8表示现场管理设备的典型行为数据分析屏幕；

图9是根据本发明一个优选实施例的统一管理设备的配置的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的优选实施例，从而本领域一般技术人员可以容易地理解和实施本发明。

图1是表示网络系统整个配置的示意图，其中应用了根据本发明一个优选实施例的系统。参看此图，根据本发明的斜坡位移监测系统包括：多个测量装置100，用于测量与斜坡行为变化相关的地面数据，多个数据采集设备200，用于与多个测量装置100交换数据，以及多个现场管理设备300，用于通过通信网络接收从多个数据采集设备200发出的行为数据并分析和管理斜坡的行为状态。另外，本发明的系统还包括统一管理设备400，用于通过互联网将从多个现场管理设备300发出的斜坡行为状态的信息提供到与统一管理设备400连接的多个管理计算机500。

更具体地，此实施例中的多个测量装置100装在相对于斜坡上安装的一个或多个基准桩沿纵向设置的多个测量桩上。这多个测量装置100通过其中提供的测量单元测量数据，这些数据包括测量装置之间位移的数据、测量装置的坡度数据以及环境温度数据(下面称为“地面数据”)。

多个数据采集设备200装在距离多个测量装置100所处的、斜坡所在的现场很远的位置。多个数据采集设备200使用从测量装置100所含的各个传感器获取的地面数据计算行为数据，该行为数据用于预测斜坡在安装测量装置的位置坍塌的可能性，并将计算的行为数据通过无线网络发送到多个现场管理设备300。在此实施例中，数据采集设备200可以通过有线网络将行为数据发送到诸如笔记本电脑的管理计算机500，或者诸如个人数字助理(PDA)的移动终端。

另一方面，现场管理设备300使用数据采集设备200通过有线网络发送的行为数据，分析和存储安装测量装置的位置的行为状态，并根据分析结果将斜坡状态信息提供到管理者。而且，分析结果和采集的行为数据通过无线网络发送到统一管理设备400。

响应于连接到统一管理设备400的多个管理计算机500对行为状态的信息的请求，统一管理设备400通过互联网将现场管理设备传送的斜坡行为状态的信息发送到多个管理计算机500。

因此，使用本发明斜坡位移监测系统，管理者可以在其办公室或其它位置通过互联网容易地实时监测具有任何坍塌可能性的斜坡的行为。特别是，由于管理者可以早期发现斜坡的不稳定性，并由此事先预测斜坡的可能坍塌，适当地和及时地处理这种状况，从而最大程度地减小由于斜坡可能坍塌而出现的破坏。

下面，参看图2至图8详细地描述本发明斜坡位移监测系统的组成。

在本发明的优选实施例中，测量装置100通过从测量装置100内部引出的连线，以一列的形式连接到多个测量桩的每个，用于测量斜坡相应位置的地面数据。

更具体地，如图2所示，根据本发明的测量装置100包括基底部分110，其沿纵向安装在固定于斜坡上的每个测量桩上；以及主体160，通过下连接部分120可转动地连接到基底部分110顶部。主体160包括测量单元130，用于测量安装测量桩的位置的地面数据；模数转换单元140，用于将测量单元130测量的模拟数据转换成数字数据；以及通信单元150，用于将模数转换单元140输入的测量数据发送到外部以及从外部接收测量单元130的控制信号。

在此实施例中，基底部分110具有插槽111，其下部是开口的，从而使基底部分110可以插入测量桩中。而且，基底部分110的一侧具有连接孔，其中装入诸如螺栓112的固定装置，用于将基底部分110固定在测量桩上。因此，通过将基底部分110插入测量桩以及通过固定装置紧固基底部分110，基底部分110可以牢固地固定在测量桩上。

另外，位于基底部分110上面的主体160，通过下连接部分120连接到基底部分110。在此实施例中，下连接部分120包括转动轴121，用于将基底部分110连接到主体160；支架122，形成在基底部分110上面围住转动轴121；以及管制部分123，包括弹簧123a和球123b并且水平地安装在支架122上，用于管制转动轴121的转动角度。

具有上述结构，当测量装置100安装在固定于斜坡的相应测量桩上时，使用从测量装置100拉出的连线，可以容易地连接到位于相应测量桩上面的另一个测量桩，因为下连接部分120的转动是可调节的。

更具体地，甚至当从通过下连接部分120装在测量桩的测量装置上拉出的连线方向与另一个测量桩的连接件方向不同时，两个测量桩仍置于同一直线上，因为主体160是可以转动的。在这种情况下，由于主体160的转动角度受到下连接部分120的管制部分123的控制，主体160本身即使在连线由于风等原因晃动时也不会转动。

另一方面，主体160测量安装测量桩的位置的地面数据，这些数据是根据斜坡的行为产生的，并且将测量的地面数据发送到数据采集设备200。主体160包括测量单元130、模数转换单元140和通信单元150，如上所述。

模数转换单元140和通信单元150与将在下面描述的处于测量单元130内部的位移测量单元132和温度测量单元133一起安装在主体160内的印刷电路板180上。另外，在主体160的一侧具有通信端口190，该通信端口190通过通信电缆连接到数据采集设备200。在此实施例中，通信端口190是串行通信端口，例如局域网(LAN)中使用的RS-232。测量装置100将地面数据通过通信端口190发送到数据采集设备200。

测量单元130测量测量桩的地面数据。在此实施例中，测量单元130包括用于测量测量桩坡度的坡度测量单元131、用于测量测量桩之间位移的位移测量单元132以及用于测量环境温度的温度测量单元133。

坡度测量单元131为可转动地设置在主体160上部的传感器，用于测量测量桩的坡度。在此实施例中，坡度测量单元131包括分别用于感测测量桩南北(NS)方向坡度和东西(EW)方向坡度的X轴传感器131a和Y轴传感器131b。根据检测的坡度，坡度测量单元131测量变化地面的倾斜角度。在此实施例中，使用倾斜仪作为坡度测量单元131，用于测量安装在斜坡上的测量装置100的坡度。倾斜仪是在提交本发明之前本领域内公知的，因此省略对其详细解释。

具有上述结构，坡度测量单元131测量石块沿重力方向运动时出现的角度变化，并输出根据测量的变化角度产生的电子模拟信号。从坡度测量单元131输出的电子模拟信号，通过在上连接部分170的转动轴171中形成的垂直过孔171a中穿过的电缆，输入到模数转换单元140。这将在下面描述。在模数转换单元140，模拟信号转换成通过通信单元150传送到数据采集设备200的数字信号。

如上所述，测量地面变化坡度的坡度测量单元131通过上连接部分170连接到主体160。

如图4所示，用于将主体160连接到坡度测量单元131的上连接部分170包括转动轴171，该转动轴171中具有垂直通孔171a用于将主体160连接到坡度测量单元131；支架172，形成在主体160上部用于围住转动轴171；以及管制部分173，其包括弹簧173a和球173b并且水平地装在支架172上，用于管制转动轴171的转动角度。

具有上述结构，当测量装置100装在斜坡时，测量装置100的坡度在相对于X和Y轴的某个方向可以彼此一致。

换言之，当坡度测量单元131通过上连接部分170转动时，测量装置100坡度的基准方向可以在测量装置最初装在斜坡上时很容易地变得彼此一致。以这种方式，由于通过上连接部分170转动的坡度测量单元131由管制部分173管制，因此装在斜坡上的多个测量装置100的坡度设置成相同方向，用于测量斜坡产生的坡度变化。

位移测量单元132是位移传感器，对于土和沙斜坡，用于感测斜坡出现局部或浅层破坏产生的地面位移；对于岩石斜坡，用于感测接缝松动以及拉伸断裂扩大产生的位移。在此实施例中，位移测量单元132具有缠绕在强弹簧上的连线(W)，根据有效岩石或土壤自然结构体的运动在松开和缠绕之间变化。位移测量单元132根据连线(W)的松开和缠绕测量位移量，并根据测量的位移量输出产生的电信号。

在此实施例中，位移测量单元132利用电位计测量测量桩之间的位移。测量位移的电位计在提交本发明申请之前是本领域内公知的，因此省略其详细解释。

温度测量单元133测量环境温度，并输出根据测量的环境温度产生的电信号，方式类似于位移测量单元132。测量环境温度得到的数据用于校正温度变化产生的连线测量误差。

从上述测量单元131、132和133组成的测量单元130输出的模拟信号通过安装在印刷电路板180上的A/D转换单元140转换成数字信号。数字信号通过电连接到通信端口190的通信单元150传送到数据采集设备200。

对于安装在斜坡上的根据本发明的测量装置，用于测量各种数据的测量单元是模拟型的，但本发明并不限于此，也可以是数字型的。当测量单元包括数字传感器时，不需要A/D转换单元。

在此实施例中，除了上述的位移、温度和坡度传感器，测量装置100还可以包括其它测量单元，例如，雨量计和压力计，用于测量诸如降雨或水压等分析斜坡行为需要的测量数据。

另一方面，数据采集设备200处理从多个测量装置100传送的地面数据，计算安装测量装置位置的斜坡行为数据，并且响应于来自外部的斜坡行为数据的请求而传送测量装置的斜坡行为数据。

在此实施例中，如图5所示，数据采集设备200包括通信单元210、测量装置接口220、存储器230和控制器240。另外，数据采集设备200可以包括输入单元250和显示器260。

在此实施例中，数据采集设备200能执行周期测量，即根据现场管理设备传送的控制信号按一定周期进行测量；以及非周期测量，即根据管理者的请求进行测量。

通信单元210与外部设备交换数据。在此实施例中，通信单元210包括无线通信单元211，它使用CDMA通信系统通过无线LAN与远程的现场管理设备交换数据；以及有线通信单元212，通过通信端口与连接通信单元210的管理计算机交换数据。当通过有线通信单元212交换数据时，数据采集设备200使用诸如LAN中所用的RS-242串行通信系统，与管理计算机交换各种数据。

具有上述结构，数据采集设备200通过无线通信单元211与现场管理设备交换各种数据，例如，测量装置的测量单元测量的地面数据，或者测量单元的驱动控制信号。特别是，本发明的数据采集设备能在无线网络发生任何故障时，通过有线网络将斜坡的地面数据传送到现场管理设备。

另一方面，测量装置接口220根据控制器240的控制信号选择多个测量装置100中的一个，这将在下面描述，并将所选择的测量装置输入的地面数据输出到控制器240。在此实施例中，测量装置接口220包括多路复用功能，用于选择性地输出测量装置的地面数据。

存储器230，包括非易失性半导体存储器，例如EEPROM或Flash ROM，即使在突然断电时也可以保存地面数据。虽然存储器230可以包括两类存储器，即只读存储器和读/写存储器，但在此实施例中优选的是包括单独的读/写存储器。

在此实施例中，存储器230存储数据表231，用于提取与通过测量装置接口220接收的地面数据对应的测量值(下面称为“测量数据”)；以及每个测量装置的独特信息。另外，数据采集设备的存储器230包括数据采集设备的识别信息，以及控制器240的数据计算单元242计算的测量装置行为数据。

另一方面，控制器240基于现场管理设备或管理计算机输入的信号来控制对测量装置的驱动，并控制通信单元210将测量装置的各种测量单元测量的地面数据传送到现场管理设备300。

在此实施例中，数据采集设备的控制器240包括通信控制单元241、数据计算单元242以及数据处理单元243。

通信控制单元241分析来自通信单元210的输入信号，并将测量装置的选择输入信号输出到测量装置接口220。更具体地，通过参考数据采集设备的识别信息以及连接数据采集设备的测量装置的独特信息(该独特信息包含在通过通信单元210输入的测量驱动信号中)，通信控制单元241选择一个测量装置，其中识别信息和独特信息均存储在存储器230中。接着，将所选的测量装置通过测量装置接口220连接到数据采集设备。

数据计算单元242利用存储器230中存储的数据表231提取与测量装置的地面数据对应的测量数据，并利用提取的地面数据，包括位移、温度和坡度，计算安装测量装置所在位置的测量装置数据，例如垂直/水平/振动位移、坡度、坍塌方向等等(以下称为“行为数据”)。

此时，数据计算单元242通过补偿由于温度变化引起的任何连线波动，以及计算地面位移数据的行为位移数据，而增强测量精度。这里，可以用于温度校正的等式表示如下：

L＝(t₁-t₀)A+L₀

式中，L是实际测量长度，L₀是在校正温度下的校正长度，t₁是实际测量温度，t₀是校正温度，A是温度变化1℃时的长度变化常数。

另外，利用提取的测量位移数据，即与两个测量装置之间的距离的数据以及相应测量装置的测量坡度数据，来计算测量装置之间的位移量。例如，如果具有高度1和坡度角0°的、连接到安装在稳定区域的基准测量桩的测量装置由于斜坡的行为改变10°时，该测量装置的位移量和运动方向利用坡度的正弦函数进行计算。在这种情况下，测量装置的坡度是通过包含在测量装置中的X轴传感器和Y轴传感器构成的坡度传感器测量的。

具有上述结构，如果发生微小的波动，例如斜坡的平移活动，或者在超出安装测量桩范围的范围内出现大规模斜坡坍塌，则数据采集设备能利用坡度传感器测量的测量装置的坡度，精确地测量由于斜坡行为变化造成的两个测量装置之间的位移。

另外，数据处理单元243在存储器230中存储数据计算单元242计算的行为数据，例如，实际位移、温度和坡度数据，并根据通过通信单元210从外部接收的行为数据的请求，将存储器230中存储的行为数据与每个测量装置独特信息一起输出到通信单元210。

具有上述结构，本发明的数据采集设备利用从斜坡不稳定区域安装的多个测量装置接收的地面数据，计算安装测量装置的位置的行为数据。另外，数据采集设备将预测斜坡坍塌可能性所需的计算出的行为数据通过有线或无线通信单元传送到现场或远程的现场管理设备。

另外，在此实施例中，数据采集设备200包括输入单元250，管理者通过它输入操作信号；以及显示器260，用于显示数据计算单元242计算的测量数据。

在此实施例中，输入单元250是公知的管理者输入装置，管理者通过它使用各个按键输入操作信号，因此省略其详细描述。

显示器260根据管理者通过输入单元250输入的操作信号，显示传感器230中存储的测量装置的测量数据。在此实施例中，显示器260可以是LED或LCD构成的显示器，通过它在现场可以通过肉眼确定各种传感器的独特信息以及测量装置测量的测量数据。

另一方面，现场管理设备300通过其屏幕输出从远程安装的多个数据采集设备200传送的斜坡行为数据。而且，现场管理设备300根据预定的斜坡坍塌特性，参考管理基准数值对斜坡的行为状态进行分析，并根据分析结果输出警示信号。

在此实施例中，如图6所示，现场管理设备300还包括输入单元310、与数据采集设备200交换数据的通信单元320、现场信息数据库330、测量数据库340、控制器350、警示输出单元360和数据输出单元370。此外，现场管理设备300包括图像数据库380和网络通信单元390。

输出单元310从管理者接收操作信号。输入单元310可以是公知的输入装置，例如键盘和鼠标，因此省略其详细解释。

通信单元320在此实施例中使用CDMA通信系统通过无线LAN与数据采集设备200交换各种数据。

现场信息数据库330存储在远程位置安装的多个数据采集设备200以及连接到数据采集设备200的多个测量装置的独特信息。另外，现场信息数据库330存储安装测量装置的位置的行为数据的管理基准值。另外，在此实施例中，现场信息数据库330存储斜坡的图像信息，例如安装测量装置的区域的照片。

具有上述结构，现场管理设备300将含有存储在现场信息数据库330中的数据采集设备和测量装置的独特信息的控制信号，传送到分布在远程位置的数据采集设备200，并且从数据采集设备200接收测量装置的测量数据。

测量数据库340存储通过通信单元320从多个数据采集设备300接收的斜坡行为数据。此时，从管理角度出发，更加优选的是存储在测量数据库340中的斜坡行为数据是对于每个数据采集设备存储的。另外，测量数据库340存储由控制器350分析的测量装置的行为状态信息，这将在下面描述。

控制器350将通过通信单元320接收的测量装置行为数据与测量时间一起存储在每个数据采集设备的测量数据库340中。另外，控制器350参考存储在现场信息数据库330中的管理基准值来分析测量装置的行为状态，并根据分析结果输出警示驱动信号。

在此实施例中，控制器350包括数据处理单元351、数据分析单元352、警示控制单元353和输出驱动控制单元354。另外，控制器350还可以包括图像数据计算单元355、状态分析单元356和数据转换单元357。

数据处理单元351将通过通信单元320接收的测量装置的行为数据与测量时间一起存储在每个数据采集设备200的测量数据库340中。

数据分析单元352通过对比测量数据库340中存储的测量装置的行为数据与现场信息数据库330中存储的传感器的管理基准值，来分析斜坡安装测量装置的位置的行为状态。在此实施例中，管理基准值包括测量装置中所含的测量单元的最上限设定值和最下限设定值。因此，数据分析单元352根据测量数据库中存储的测量装置行为数据分析斜坡相应位置的行为状态。

警示控制单元353根据数据分析单元352的分析结果将警示驱动信号输出到警示输出单元360。例如，优选的是警示控制单元353根据数据分析单元352的分析结果输出表示稳定状态、不稳定状态、紧急状态等不同的警示信号。

响应于输入单元310的输入信号，输出驱动控制单元354将存储在测量数据库340的测量装置的行为数据以及分析结果输出到数据输出单元370，例如，诸如监视器或电子公告板等显示器。

另一方面，警示输出单元360根据来自警示控制单元353的警示驱动信号输出警示信号。在此实施例中，警示输出单元360包括警示声音输出单元361和屏幕显示器362。另外，警示输出单元360可以包括消息输出单元363。

警示声音输出单元361产生警示声音，用于根据警示控制单元353输出的警示驱动信号将斜坡的行为状态通知管理者，如上所述。警示声音输出单元361也能根据斜坡的行为状态连续地或周期地产生警示声音。屏幕显示器362根据警示驱动信号在显示器的一部分上用字母显示斜坡的行为状态。例如，斜坡行为状态在监视器或电子公告板的一定区域上以诸如稳定、不稳定状态、紧急状态等单词表示。消息输出单元363在出现警示时提取存储在存储器中的字母，并将其传送到管理者。

具有上述结构，根据本发明的斜坡位移监视系统，可以在出现紧急情况时传送斜坡的行为状态，从而及时处理斜坡的行为状态。

数据输出单元370根据来自输出驱动控制单元354的控制信号将控制器350输出的行为数据以及分析结果输出到屏幕上，如上所述。

下面将参考图7和8详细描述现场管理设备的功能。

图7表示现场管理设备的典型数据输入屏幕，图8表示现场管理设备典型行为数据分析屏幕。

如图7所示，监视器上提供的输入屏幕一般分成数据列表、指令设置、状态窗口、控制窗口和信息窗口。

数据列表表示从位于远程位置的数据采集设备接收的测量装置的测量数据。数据列表的项目包括序号、作为传感器独特信息的ID、传感器类型、测量数据、当测量数据是超过最上限数值的数值或者是低于最下限数值的数值时表示“警示”的标识、将最上限数值和最下限数值表示为每个传感器的基准设置数据的管理基准数值等等。

状态窗口表示在数据列表中选择的有关现场的基本数据采集信息。在状态窗口中表示出当前采集数据的现场或者从现场信息数据库330中注册的现场中选择的现场的名字，装在此现场的数据采集设备的识别信息，以及与数据采集设备相关的各种数据，例如，电源类型、电源状态、现场温度、当前时间、通信状态、测量周期、测量时间、接收时间，等等。

控制窗口调节与数据采集设备通信的模式以及测量模式，并显示管理者可以从中选择文件夹的文件夹列表。

在控制窗口中，通信模式用于指定与数据采集设备200数据通信的系统。当数据采集设备装在远程现场时使用CDMA系统，当数据采集设备通过导线直接连接到管理计算机时使用RS-242系统。即，本发明的现场管理设备300能够通过有线或无线网络执行与数据采集设备200的数据通信。

测量模式分成周期地执行测量的自动模式以及非周期地执行测量的手动模式。对于自动模式，对所有注册的现场在预定的自动测量周期采集测量数据。对于手动模式，通过手动执行包括CDMA连接在内的所有工作来获取测量数据。

例如，如果管理者仅仅想要所需斜坡的信息，则可以通过手动模式执行测量。在自动模式中，是在没有管理者的情况下自动执行数据采集，并且如果出现问题，则可以通过消息输出单元363用文本消息警示管理者。

信息窗口将CDMA通信模式控制、当前状态、工作过程，等等，表示为管理者容易确定状态的信息。

指令设置包括用于数据通信以及数据采集和管理的指令。对于手动模式，管理者可以随机地采集、管理和分析数据。

用于数据采集和管理的指令设置一般分成指令设置1和指令设置2。

指令设置1包括与下面数据通信和数据采集和管理相关的指令。

CDMA连接，是手动模式的一项功能，用于连接数据采集设备。文件夹列表请求是一项请求存储于数据采集设备的列表和列表数据的功能。数据请求是一项从文件夹列表中选择列表数据接收的功能。所接收的数据表示在图7所示的数据列表窗口中，并存储在测量数据库中。

位置信息设置是输入远程分布的数据采集设备的位置信息的一部分。输入的位置信息包括安装数据采集设备的区域名字、注册现场的名字、测量周期过程中的自动模式选择、数据采集设备的识别信息、连接到数据采集设备的CDMA终端电话号码、从数据采集设备采集的地面数据的存储路径、数据采集设备的测量和传送周期，等等。输入的位置信息存储在现场信息数据库中。当现场管理设备连接到数据采集设备或传感器测量的测量数据在自动或手动模式存储时，使用存储的位置信息。

另一方面，指令设置2分成以下子功能：区域文件夹列表请求、最近数据请求、分析1、分析2、通道设置、实时图形等等。通道设置用于将数字设置为当前装在斜坡的传感器的独特信息。传感器的输入独特信息存储在现场信息数据库330中。分析1和分析2用于利用存储在测量数据库340中的斜坡行为数据进行分析，以图形的形式显示存储在测量数据库中的数据，并以照片形式输出最上限/最下限范围、斜坡的物理状态以及传感器的实际位置，如图8所示。在图中，水平轴是时间轴，垂直轴是实际位移。如图8所示，基准线(在图中表示在数值-10，这是最下限值)表示传感器的最上限/最下限值。因此，利用图形中表示的时间相对于位移的历史曲线，管理现场管理设备的管理者能定性地分析传感器。

角度传感器在图形上同时表示两个X和Y轴。更具体地，输出驱动控制单元使用数据表提取坡度测量数据的坐标值，数据表中存储了与存储器中存储的坡度测量数据对应的坐标值，并以图形形式输出提取的坐标值，如图8所示。

另一方面，在图形下面的信息窗口中表示测量位置/最近测量日期/地面数据/当前进展速率/有关安全性调查结果/最大值测量日期/最大测量值/最大进展速率/管理基准值。

测量位置表示传感器的安装位置，这可以在照片信息窗口中确认。当前进展速率以百分数表示与初始值的相关差值，同时在沿正(+)向增大的情况下为“拉伸速率”以及在负(-)向减小的情况下为“压缩速率”。最大进展速率用于表示按类似于当前进展速率的方式给出最大变化的数值。

有关安全性调查结果用于根据数据分析单元的分析结果输出斜坡的行为状态。这里，如果以图形表示的当前地面数据超过现场信息数据库中存储的基准设置值范围，则表示异常。否则，表示正常。但是，在此实施例中，有关安全性调查结果可以根据分析结果按不同方式输出，包括异常、正常、紧急情况，等等。

因此，根据本发明的斜坡位移监视系统通过现场管理设备存储从位于远程位置的多个数据采集设备传送的测量装置的行为数据，并使用存储的行为数据分析斜坡的行为状态。根据分析结果，通过根据行为状态变化输出不同的警示，将字母输出到显示器，或者根据情况将斜坡行为状态传送到管理者，管理者能更加及时地处理斜坡的行为状态。

另外，另一方面，现场管理设备300可以包括图像数据库380，因此现场管理设备的控制器350还包括图像数据计算单元355。

图像数据库380存储被监视斜坡的三维网格(mesh)数据以及装在斜坡上的测量装置的位置。在此实施例中，斜坡以及测量装置位置的信息利用三维激光扫描技术存储为三维网格数据。这里，受斜坡测量装置位移影响的区域是基于大地构造学基础设置的，并且斜坡的断裂模式，例如圆弧面、平面、楔形、平移和其它数据，对每个斜坡设置并存储。

在此实施例中，三维激光扫描技术是本领域公知的，因此省略其详细解释。

另一方面，图像数据计算单元355使用图像数据库380中存储的测量装置的网格数据来计算测量装置之间的单位矢量，并根据测量数据的变化利用计算的单位矢量和测量数据库340中存储的测量装置的位移和坡度测量数据，计算测量装置的空间坐标。

在此实施例中，图像数据计算单元355计算最初相互连接的测量装置之间的单位矢量。接着，图像数据计算单元355利用测量数据库340中存储的测量装置的位移测量数据，重新计算相互连接测量装置之间的单位矢量。然后，图像数据计算单元355利用测量装置测量的位移和坡度测量数据计算测量装置离开其初始位置的位移量。测量装置的空间坐标是通过测量装置位移计算量和测量装置单位矢量的矢量结果(vector products)计算的。

另一方面，输出驱动控制单元354利用图像数据计算单元355计算的空间坐标输出斜坡的三维图形。例如，当测量装置的空间坐标根据位移和坡度变化从(x，y，z)变为(x’，y’，z’)时，输出驱动控制单元354对受测量装置影响的区域的三维网格数据的空间坐标进行变换，变换量为x’-x、y’-y和z’-z。

具有上述结构，本发明位移监视系统输出斜坡以及装在斜坡上的测量装置的三维图像，因此，管理者能更加实际地监视斜坡的行为状态。具体地，当存储在图像数据库中的斜坡三维图像根据斜坡的行为更新时，管理者可以更加迅速地处理斜坡的行为状态。

另外，现场管理设备的控制器350可以包括状态分析单元356。根据通过图像数据计算单元355计算的测量装置空间坐标算出的位移值是否等于测量数据库340中存储的测量装置的先前位移测量数据，状态分析单元356分析行为状态的类型。

例如，如果图像数据计算单元355计算的位移值等于测量数据库340中存储的测量装置的先前位移测量数据，则状态分析单元356认为斜坡的行为状态是仅仅土地表面移动时的土地表面波动。否则，状态分析单元356认为斜坡行为状态是测量装置所处位置的地下沿坡度传感器测量方向移动时的地下波动。

具有上述结构，本发明位移监视系统的现场管理设备可以通过状态分析单元更加精确地预测当前正在发展的斜坡的行为状态。因此，管理者可以方便地和及时地采取措施应对斜坡的行为状态。

因此，现场管理设备300可以包括用于与统一管理设备400进行数据通信的网络通信单元390，这将在下面描述。而且，现场管理设备的控制器350包括数据转换单元357。

网络通信单元390将存储在测量数据库340中的每个数据采集设备的测量装置行为数据以及分析结果传送到统一管理设备400。数据转换单元357转换数据的通信格式，从而通过网络通信单元390与统一管理设备400进行数据通信。

具有上述结构，本发明的斜坡位移监视系统将从现场管理设备传送到统一管理设备的数据通信格式转换成相同通信格式。因此，统一管理设备可以通过互联网实时传送斜坡的行为状态。

另外，本发明的斜坡位移监视系统包括用于统一管理装在远程位置的多个现场管理设备300的统一管理设备400。

在此实施例中，统一管理设备400存储从多个现场管理设备300传送的斜坡行为状态信息，并根据通过通信网络从管理计算机500传送的斜坡行为状态信息的请求，将斜坡行为状态信息传送到管理计算机500。

统一管理设备400包括输入单元410、网络通信单元420、统一数据库430、统一管理单元440、输出单元450和网络服务器460。

输入单元410接收来自管理者的操作信号。例如，输入单元410可以是公知的输入装置，例如键盘或鼠标，因此，省略其详细解释。网络通信单元420与远程位置分布的多个现场管理设备300交换各种数据。

统一数据库430存储通过网络通信单元420接收的现场管理设备300的识别信息以及斜坡的行为状态信息。因此，统一数据库430可以含有被监视斜坡的识别信息以及地理信息。

统一管理单元440响应于从输入单元410输入的操作信号，将统一数据库430中存储的斜坡行为状态信息输出到显示器。另外，响应于从网络服务器460传送的斜坡行为状态信息的请求，统一管理单元440将斜坡的行为状态信息实时传送到网络服务器460，这将在下面描述。此外，响应于从网络服务器460发出的斜坡行为状态信息的请求，统一管理单元440提取存储在统一数据库430中的地理信息以及行为状态信息，并将提取的信息传送到网络服务器460。

输出单元450响应于来自统一管理单元440的控制信号，将统一数据库430中存储的斜坡行为状态信息输出到显示器。

网络服务器460利用从统一管理单元440输入的行为状态信息制作网络页面，并将网络页面传送到请求斜坡行为状态信息的管理计算机500。另外，网络服务器460将从管理计算机500接收的斜坡行为状态的请求传送到统一管理单元440。

具有上述结构，本发明斜坡位移监测系统允许管理者通过现场安装的数据采集设备传送的测量装置的行为数据，实时监视斜坡行为状态，这是管理者在家中或在公务旅行的目的地通过互联网访问网络服务器得到的。另外，管理者可以容易地通过统一管理单元随时随地管理远程位置分布的多个斜坡。

工业适用性

从上面描述可以清楚看出，本发明斜坡位移监测系统利用安装在远程位置的多个测量装置，通过精确分析多个斜坡的行为状态，可以事先预测和警示斜坡的坍塌。

特别是，如果不可能测量安装测量装置以外区域的大规模斜坡坍塌造成的测量桩之间的长度变化，或者诸如平移活动的微小运动造成的测量桩之间的长度变化，通过将利用包括位移、温度和坡度传感器的测量装置精确测量的斜坡行为状态信息提供到现场管理设备，可以测量活动坡度的变化。因此，可以更加精确地分析和预测斜坡的坍塌现象，使管理者及时地处理斜坡的坍塌现象。

另外，根据本发明，由于通过现场管理设备分析斜坡行为状态构建斜坡行为数据的更精确数据库，因此可以得到高可靠性的分析结果，所测量斜坡的行为数据可以用于类似的斜坡。

另外，通过利用测量装置测量不稳定区域出现的坡度变化以及将测量的坡度变化传送到远程位置的现场管理设备，现场管理设备可以根据检测到异常时的坡度变化，有效地确定斜坡的坍塌方向。

另外，通过根据斜坡的行为状态输出各种警示声音，可以更加快速地检测斜坡的行为状态。此外，在紧急情况下，通过用字符将斜坡的行为状态传送到管理者，管理者可以及时地处理斜坡的行为状态。

此外，通过输出斜坡以及装在斜坡上的传感器的三维图像，管理者可以更加现实地监视斜坡的行为状态。特别是，由于存储在图像数据库中的斜坡三维图像是根据斜坡行为状态更新和输出的，因此管理者可以根据输出图像更加及时地预测和处理斜坡的行为状态。

另外，由于从多个现场管理设备传送的斜坡行为数据以及行为数据的分析结果可以通过访问互联网的统一管理设备管理，因此管理者可以在家中或在公务旅行的目的地通过互联网访问统一管理设备的网络服务器，并实时监视存储在测量数据库中的斜坡行为状态以及行为状态的分析结果。

另外，通过将测量数据库中存储的传感器地面数据和地面数据的分析结果与斜坡的地理信息一起提供给管理者，管理者能仅仅使用斜坡的位置信息更加容易地监视斜坡的行为状态。

虽然为了解释的目的描述了本发明的优选实施例，但本领域一般技术人员应该理解的是，在不偏离权利要求限定的本发明范围和精神的情况下，可以做出不同的修改、添加和替代。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种斜坡位移监视系统，包括：

多个测量装置，所述多个测量装置安装在多个测量桩上，所述测量桩相对于斜坡上安装的一个或多个基准桩沿纵向排列，所述的多个测量装置响应于从外部传送的测量驱动信号，测量安装测量桩的位置的地面数据；

多个数据采集设备，所述多个数据采集设备处理从多个测量装置传送的地面数据以计算安装测量装置的位置的斜坡行为数据，并且响应于外部的斜坡行为数据请求，传送测量装置的斜坡行为数据；以及

现场管理设备，所述现场管理设备将远程位置安装的多个数据采集设备传送的斜坡行为数据输出到显示器，参考基于斜坡的预定坍塌特性的管理基准值分析斜坡行为状态，并基于分析结果输出警示信号；

其中现场管理设备使用斜坡和测量装置位置的三维网格数据根据测量装置的行为数据计算空间坐标，并使用计算的空间坐标输出斜坡的三维图形。

2.根据权利要求1所述的系统，其中多个测量装置的每一个包括：

基底部分，所述基底部分安装在沿纵向固定于斜坡上的多个测量桩的每一个上；以及

主体，所述主体通过下连接件可转动地连接到基底部分的顶部，并具有用于测量安装测量桩的位置的地面数据的测量单元，将测量单元测量的模拟数据转换成数字数据的模数转换单元，以及将模数转换单元输入的地面数据传送到外部以及从外部接收测量单元的控制信号的通信单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其中多个测量装置的每一个包括：

坡度测量单元，所述坡度测量单元通过上连接件可转动地装在主体上部，用于测量测量桩的坡度；

位移测量单元，用于测量连接在测量桩上的连线位移；以及

温度测量单元，用于测量环境温度。

                     基于PCT第19条的声明

权利要求1已经修改，权利要求2-17未修改。这些修改的目的为了限制本发明权利要求的范围。这些修改对说明书和附图没有影响。

Claims (17)

1.一种斜坡位移监视系统，包括：

多个测量装置，所述多个测量装置安装在多个测量桩上，所述测量桩相对于斜坡上安装的一个或多个基准桩沿纵向排列，所述的多个测量装置响应于从外部传送的测量驱动信号，测量安装测量桩的位置的地面数据；

多个数据采集设备，所述多个数据采集设备处理从多个测量装置传送的地面数据以计算安装测量装置的位置的斜坡行为数据，并且响应于外部的斜坡行为数据请求，传送测量装置的斜坡行为数据；以及

现场管理设备，所述现场管理设备将远程位置安装的多个数据采集设备传送的斜坡行为数据输出到显示器，参考基于斜坡的预定坍塌特性的管理基准值分析斜坡行为状态，并基于分析结果输出警示信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中多个测量装置的每一个包括：

基底部分，所述基底部分安装在沿纵向固定于斜坡上的多个测量桩的每一个上；以及

主体，所述主体通过下连接件可转动地连接到基底部分的顶部，并具有：用于测量安装测量桩的位置的地面数据的测量单元，将测量单元测量的模拟数据转换成数字数据的模数转换单元，以及将模数转换单元输入的地面数据传送到外部以及从外部接收测量单元的控制信号的通信单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其中多个测量装置的每一个包括：

坡度测量单元，所述坡度测量单元通过上连接件可转动地装在主体上部，用于测量测量桩的坡度；

位移测量单元，用于测量连接在测量桩上的连线位移；以及

温度测量单元，用于测量环境温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其中下连接件包括：将基底部分连接到主体的转动轴，形成在基底部分上用于围住转动轴的支架，以及管制部分，所述管制部分包括弹簧和球，并水平地安装在支架上，用于管制转动轴的转动角度；以及

其中上连接件包括：转动轴，形成在主体上部用于围住转动轴的支架，以及管制部分，所述管制部分包括弹簧和球，并水平地装在支架上，用于管制转动轴的转动角度。

5.根据权利要求3所述的系统，其中多个数据采集设备的每一个包括：

通信单元，用于与外部装置交换数据；

测量装置接口，所述测量装置接口将测量驱动信号传送到测量装置，并接收测量装置测量的地面数据；

存储器，所述存储器存储用于提取与测量装置传送的地面数据对应的测量数据的数据表，以及测量装置的独特信息；以及

控制器，所述控制器使用通过测量装置接口接收的地面数据，计算安装测量装置的位置的行为数据，并且响应于通过通信单元接收的行为数据的请求，将计算的行为数据传送到现场管理设备。

6.根据权利要求5所述的系统，其中控制器包括：

通信控制单元，所述通信控制单元参考从通信单元接收的测量驱动信号中包含的测量装置的独特信息，通过测量装置接口与测量装置通信；

数据计算单元，所述数据计算单元参考数据表提取对应于通过测量装置接口接收的测量装置地面数据的测量数据，使用提取的测量数据，包括位移、温度和坡度数据，来计算测量装置的行为数据；以及

数据处理单元，所述数据处理单元响应于通信单元的行为数据的请求，将计算单元输出的行为数据输出到通信单元。

7.根据权利要求5所述的系统，其中通信单元包括：

无线通信单元，所述无线通信单元通过无线网络与现场管理设备交换数据；以及

有线通信单元，所述有线通信单元通过有线网络与管理计算机交换数据。

8.根据权利要求5所述的系统，其中多个数据采集设备的每一个包括：

输入单元，用于从管理者接收操作信号；以及

显示器，所述显示器响应于管理者通过输入单元输入的操作信号，显示通过控制器计算的测量装置的测量数据。

9.根据权利要求3所述的系统，其中现场管理设备包括：

输入单元，用于从管理者接收操作信号；

通信单元，用于与数据采集设备交换各种数据；

现场信息数据库，所述现场信息数据库存储在远程位置安装的多个数据采集设备和多个测量装置的独特信息，以及安装测量装置的位置的行为数据的管理基准值；

控制器，所述控制器将通过通信单元接收的测量装置的行为数据存储在测量数据库中，参考存储在现场信息数据库中的测量装置管理基准值分析安装测量装置的位置的行为状态，以及基于分析结果输出警示驱动信号；

警示输出单元，所述警示输出单元基于控制器的警示驱动信号输出警示信号；以及

数据输出单元，所述数据输出单元将行为数据和控制器输出的分析结果输出到显示器。

10.根据权利要求9所述的系统，其中控制器包括：

数据处理单元，所述数据处理单元将通过通信单元接收的测量装置行为数据存储在测量数据库中；

数据分析单元，所述数据分析单元基于测量数据库中存储的测量装置的行为数据，参考现场信息数据库中存储的测量装置的管理基准值，分析安装测量装置的位置的行为状态；

警示控制单元，所述警示控制单元基于数据分析单元的分析结果，将警示驱动信号输出到警示输出单元；以及

输出驱动控制单元，所述输出驱动控制单元响应于管理者通过输入单元输入的操作信号，将测量数据库中存储的测量装置行为数据与分析结果输出到数据输出单元。

11.根据权利要求10所述的系统，其中警示输出单元包括：

警示声音输出单元，所述警示声音输出单元基于警示控制单元输出的警示驱动信号产生警示声音；以及

屏幕显示器，所述屏幕显示器将某些字符输出到屏幕。

12.根据权利要求11所述的系统，其中警示输出单元还包括消息输出单元，所述消息输出单元在发生警示时提取存储在存储器中的字符信息，并将提取的字符信息传送到管理者。

13.根据权利要求10到12中的任一项所述的系统，其中现场管理设备还包括图像数据库，用于存储被监视斜坡的三维网格数据以及安装在斜坡上的测量装置的位置，

控制器还包括图像数据计算单元，所述图像数据计算单元利用存储在图像数据库中的测量装置的网格数据，基于存储在测量数据库中的测量装置行为数据，来计算测量装置的空间坐标，以及

输出驱动控制单元，所述输出驱动控制单元使用图像数据计算单元计算的空间坐标，输出斜坡的三维图形。

14.根据权利要求13所述的系统，其中控制器还包括：

状态分析单元，所述状态分析单元将从测量装置空间坐标计算的位移值与测量数据库中存储的测量装置的先前位移地面数据值进行对比，并基于对比结果分析斜坡行为状态的种类，其中所述测量装置空间坐标是通过图像数据计算单元计算得到的。

15.根据权利要求9所述的系统，其中该系统还包括：

统一管理设备，所述统一管理设备用于存储从远程位置的多个现场管理设备传送的、对于每一个现场管理设备的斜坡行为状态信息，并且响应于通过通信网络接收的、对斜坡行为状态的请求，将斜坡行为状态信息传送到管理计算机，以及

其中，现场管理设备还包括网络通信单元，所述网络通信单元基于设置的信号，将测量数据库中存储的测量装置行为数据以及行为数据的分析结果传送到统一管理设备，以及

现场管理设备的控制器包括数据转换单元，用于转换数据的通信格式，以通过网络通信单元与统一管理设备进行数据通信。

16.根据权利要求15所述的系统，其中统一管理设备包括：

输入单元，用于接收管理者的操作信号；

网络通信单元，用于与远程位置分布的多个现场管理设备进行数据通信；

统一数据库，用于存储现场管理设备的识别信息以及通过网络通信单元接收的斜坡行为状态信息；

统一管理单元，响应于通过输入单元输入的操作信号，将存储在统一数据库中的斜坡行为状态信息输出到显示器，并且响应于通过网络服务器输入的、斜坡行为状态的请求，实时将斜坡行为状态信息传送到网络服务器；

输出单元，响应于统一管理单元的控制信号，将存储在统一数据库中的斜坡行为状态信息输出到显示器；以及

网络服务器，利用从统一管理单元输入的行为状态信息制作网络页面，将网络页面传送到请求斜坡行为状态信息的管理计算机，并且将从管理计算机接收的、斜坡行为状态的请求传送到统一管理单元。

17.根据权利要求16所述的系统，其中统一数据库含有被监视斜坡的识别信息和地理信息，以及

统一管理单元响应于通过网络服务器接收的、斜坡行为状态的请求，提取存储在统一数据库中的地理信息和行为状态信息，并将提取的信息输出到网络服务器。

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