CN203163672U

CN203163672U - 滑坡深部位移自动监测仪

Info

Publication number: CN203163672U
Application number: CN 201320203869
Authority: CN
Inventors: 周策; 陈文俊; 刘一民
Original assignee: Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences
Current assignee: Institute of Exploration Technology Chinese Academy of Geological Sciences
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-04-22

Abstract

本实用新型涉及一种地质灾害监测中使用的检测仪，尤其是一种滑坡深部位移自动监测仪。该自动监测仪具有中空保护管，其特征是中空保护管内具有系统微机处理及通信接口电路、加速度计传感器组件、磁传感器、DC电源转换器、电缆和电源，系统微机处理及通信接口电路包含主控微处理器、通信接口和非易失存储器，加速度传感器组件由加速度位移传感器、三维微机械高精度伺服加速度传感器、方位倾角传感器构成，磁传感器为三维扭转方位角磁阻传感器，中空保护管一端具有吊头，中空保护管另一端具有下封头，中空保护管一端的外壁具有上导向，中空保护管另一端的外壁具有下导向，电缆的一端穿过吊头暴露在中空保护管外。

Description

滑坡深部位移自动监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种地质灾害监测中使用的检测仪，尤其是一种滑坡深部位移自动监测仪。

背景技术

根据现有国外研究概况，在实现滑坡深部位移监测方法方面，国内外主要采用钻孔倾斜法，即在钻孔中采用埋设测斜管用倾斜仪来监测深部滑坡体的滑动部位，监测滑坡体滑动的水平位移、滑速和间歇性滑动情况，深部相对位移变形是地表位移变形的先行，两者是密切相关的，对深部相对位移变形的监测可提前预测滑坡的稳定性。钻孔倾斜仪主要生产厂家有中国水电科学院和航天部三十三所合作研制的CX系列钻孔测斜仪，北方仪器厂BF5515型滑动式测斜仪，南瑞大坝工程监测公司NCX-IP型固定测斜仪和NCX-1H（V）型多路传输固定测斜仪。这些产品以美国新科（SINCO）公司生产的50302510型钻孔测斜仪（有活动式和固定性），加拿大洛克康司特（ROCLEST）有限公司RT-20型测斜仪等为主产品在中国有较好的市场。国内外目前生产的产品均不具全方位有监测滑体滑动方向同时带扭转角测量的性能，目前日本和欧美等国也在采用固定式钻孔倾斜仪进行滑坡，深部位移变形自动化监测，但未见对滑坡深部位移方位和同时监测测斜管扭转方位角的报道。

根据国内研究现状来看，采用倾斜仪监测滑坡地层深部位移是一种滑坡地质灾害预警常用的方法，但是这种方法目前只能测定滑坡深部位移而不能确定滑坡深部位移的方位。随着监测孔深度的加大，由于测斜管安装以及滑坡地层的滑移，造成测斜管的扭转方向变化，即设定方位与监测孔内测斜管实际扭转方位发生不可忽视的偏移，而常用的监测仪器钻孔倾斜仪多在原理上存在忽视深部位移扭转方位的问题，这就带来了我们监测数据的失真，甚至误解的问题。随着GSM通讯技术的不断发展完善，已逐渐成了监测数据的无线传输的主流，为监测数据的无线传输实时自动监测带来了发展的机遇。为了监测滑坡地层深部位移及扭转方位，并利用现有的GSM通讯技术，完善对监测数据无线自动传输，以达到推广应用水平，急需对滑坡深部位移监测仪器进行研发与应用示范。

目前我国地质灾害监测预报方法为地表变形监测和深部水平位移监测。地表变形检测要滞后于深部位移检测，也就是说只是依靠地表变形监测所测数据，其预测预报要滞后于深部位移的预测预报。目前我国监测深部位移方位主要是钻孔测斜仪的监测方法，而这种方法由于测斜仪的测斜管在地下受压变形，测斜管自身横滚、翻转，也即测斜管扭转方位变化，使得现有测斜仪无法将正确的测量数据进行反馈，当然也不能判断滑体深部真正的滑动方向，因而现有测斜仪监测方法不能达到深部位移监测的目的。目前水电大坝和三峡库区由于测斜管变形，有成百上千的监测孔不能工作而作废。我国用钻孔倾斜仪管的地方大多仍是人工定时采集为主，未能实现实时自动监测和动态监测，这样，滑体滑动数据采集不及时、不齐全，漏采较多，特别是实时监测能够保证临滑时能把所有数据采集存储无法实现，给地质灾害监测预报以及地质灾害发生后数据收集，后期数据研究带来不便。

因此，急需提供一种能完成全程监测、数据齐全、数据准确并能将地质灾害发生后的数据进行研究的滑坡深部位移自动监测仪。

发明内容

本实用新型的目的是在现有测斜仪的结构上进行改进，提供一种能完成全程监测、数据齐全、数据准确并能将地质灾害发生后的数据进行研究的滑坡深部位移自动监测仪。

本实用新型滑坡深部位移自动监测仪的基本构思是：

一、中国地质科学院探矿工艺研究所研究基础

（1）中国地质科学院探矿工艺研究所1978年以来就进行了钻孔测斜研制工作，1995年单点磁球测斜仪获地矿部科技三等奖，1998年压电陀螺测斜仪获地矿部部科技二等奖，2002年光电多点连续测斜仪获国土资源部科技二等奖。目前项目组已开展的钻孔测斜仪研制等课题都已成功。

（2）1993年以来我所就从事地质滑坡监测技术方法研究，目前还在三峡奉节、云阳两地组织采用国内外现有位移变形监测方法建立了两个监测站。

（3）地质灾害滑坡分层固定存储式崩滑体姿态监测仪正在进行研究中，我所研制的地质灾害滑坡分层含水量测试仪、BHY-2型滑坡崩塌岩体推力监测系统正在三峡库区、雅安地质灾害监测示范区应用推广，使用效果较好，其配套技术在本项目中使用是可行的。

（4）参与本项目研制人员都是长期参加地质灾害监测人员，具有扎实的理论基础和长期的工作经验。由上可知，完成立项研究目标任务在理论和实践上都是可行的。

（5）我所通过与院校、厂家合作研究新型仪器已有多个成功的例子，积累了丰富的经验，为开展本项目研究工作的创造了有利条件。

（6）当今电子科学技术飞速发展，使得与本项目配套的存储器元器件及电子电路设计制作，提供了良好的技术基础。

二、钻孔倾斜仪主要生产厂家现有中国水电科学院和航天部三十三所合作研制的CX系列钻孔测斜仪，北方仪器厂BF5515型滑动式测斜仪，南瑞大坝工程监测公司NCX-IP型固定测斜仪和NCX-1H（V）型多路传输固定测斜仪。这些产品以美国新科（SINCO）公司生产的50302510型钻孔测斜仪（有活动式和固定性），加拿大洛克康司特（ROCLEST）有限公司RT-20型测斜仪等为主产品在中国有较好的市场。国内外目前生产的产品均不具有监测滑体滑动方向的性能，目前日本和欧美等国也在采用固定式钻孔倾斜仪进行滑坡，深部位移变形自动化监测，但未见对滑坡深部位移方位和同时监测测斜管扭转角方位的报道。

如国内外现有部分仪器设备的性能、技术指标：

（1）美国新科（SINCO）公司生产的50302510型钻孔测斜仪:

传感器：数字加速度计轮距：500mm 量程：偏离笔直±53° 分辩率：0.02mm/500mm 重复性： ±0.01%FS 编制精度：±6mm/50 个读数，经由过程Digipro软件的修正步骤可以得到

更高的精度温度范畴：-20 至 50 ℃ 尺寸：26 × 650 mm

（2）航天部七〇二所XSHB-6型滑动式测斜仪

技术指标: 系统精度:≤0.1mm/500mm

系统总精度：≤±4mm/30m 测量范围：0°～±90° (与地垂线的夹角) 数据分组：001～255组传感器分辨率：2" 导轮间距基准：500mm 测头尺寸：Ф34～Ф30 测管重量：2.5kg 读数计内部电源：12V、7Ah、电瓶充电电源：220V、50Hz 数字显示：4.5位液晶显示或4.5为数码发光管显示

（3）航天部三十三所 cx-03E钻孔测斜仪技术指标:

传感器分辨率：±0.02mm/8″ 系统总精度：±4mm/15m 测量范围：±50° 数字显示：4.5位测量电缆：Φ9.5mm六芯导线导轮间距：500mm 数字记录方式：自动电脑记录数据测头尺寸：Φ32×660mm 温度范围：-10℃～+50℃ 水压：0.8MPa（可在水下80米工作）测头重量：不大于2.5kg 电源：可充电电池

三、本实用新型滑坡深部位移自动监测仪的项目研究水平与当前国内外先进水平的比较有如下特点：

（1）能同时自动监测滑坡深部位移变化和测斜管扭转方位变化，确定滑坡滑动方向和滑坡滑动强度规模，是预测预报滑坡灾害的重要参数，而国内外现用同类监测方法和仪器均不具同时监测深部位移方位和测斜管扭转角方位的性能；

(2)能在自动监测的同时将滑坡滑移时间、部位、滑动距离、滑动方位等动态数据，利用GSM通讯技术，对监测数据无线传输，并达到推广应用水平，这也是国内外同类监测方法和仪器的发展方向；

(3)能实时自动监测又能同时上网把采集数据在网上快速传输。

由上述三个特点和本项目在滑坡深部滑体监测技术方法与现有国内外监测技术方法相比是具有新颖性和先进性。实现滑坡体滑动时间、部位、位移、滑动方位等参数在滑坡灾害发生时的同时监测。在滑坡深部位移变形监测中实现上网，在网上传输信息并察看监测参数。

具体来说，本实用新型的滑坡深部位移自动监测仪具有中空保护管，其特征是所述中空保护管内具有系统微机处理及通信接口电路、加速度计传感器组件、磁传感器、DC电源转换器、电缆和电源，所述系统微机处理及通信接口电路包含主控微处理器、通信接口和非易失存储器，所述加速度传感器组件由加速度位移传感器、三维微机械高精度伺服加速度传感器、方位倾角传感器构成，所述磁传感器为三维扭转方位角磁阻传感器，所述中空保护管一端具有吊头，所述中空保护管另一端具有下封头，所述中空保护管一端的外壁具有上导向，所述中空保护管另一端的外壁具有下导向，所述电缆与系统微机处理及通信接口电路、加速度计传感器组件、磁传感器、DC电源转换器和电源导电连接，所述电缆的一端穿过吊头暴露在中空保护管外。

本实用新型中所述主控微处理器可考虑选择nxp公司的LPC2000系列，如LPC938，要求有三个以上的异步通信串口，六个以上的模数转换器通道，精度为10位，转换速度需满足每秒将八个通道轮询一次的要求。本实用新型中所述通信接口可考虑支持标准的232串行通信或点对点的485通信方式。本实用新型中所述加速度位移传感器可选AD公司的ADXL330，也可选OKI公司的ML8953。扭转方位角传感器即磁传感器选用霍尼韦尔公司的HMC1043。本实用新型中所述非易失存储器选用工业温度范围的铁电存储器，型号为FM25H20,容量为2Mb，接口为SPI，读写速度为40MHz。所述非易失存储器也就是通常称为的“黑匣子”。本实用新型中所述的三维微机械高精度伺服加速度传感器信号的采集，要求精度高，因此应该选择26所生产的敏感片自行设计加工或者重庆仙通智能仪表有限公司的相关处理器，如型号XA-3BM线加速度传感器由三轴加速度敏感器件。本实用新型中所述的电源如现有供电电源一样，给所有用电设备和电路供电。三维扭转方位角磁阻传感器采用美国霍伦维尔公司生产的HMC1043型磁阻传感器。

本实用新型的滑坡深部位移自动监测仪具有原滑坡深部监测方法一切优点，还可解决原监测方法和手段上存在的问题。即可以实现对设定方位与监测孔内测斜管实际扭转方位发生不可忽视的偏移的监测，也就是解决了现有的监测仪器钻孔倾斜仪在原理上存在忽视深部位移扭转方位的问题，相应的使监测数据的不会失真、不会误解，保证了监测数据的准确性。

与前述现有同类产品相比，本实用新型的滑坡深部位移自动监测仪能完成地质深部滑体滑移全程监测，数据准确且数据齐全，并能将地质灾害发生后的数据保留便于后期进行研究。

本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中滑坡深部位移自动监测仪的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的滑坡深部位移自动监测仪，具有中空保护管1，其特征是所述中空保护管1内具有系统微机处理及通信接口电路2、加速度计传感器组件3、磁传感器4、DC电源转换器5、电缆6和电源7，所述系统微机处理及通信接口电路2包含主控微处理器、通信接口和非易失存储器，所述加速度传感器组件3由加速度位移传感器、三维微机械高精度伺服加速度传感器、方位倾角传感器构成，所述磁传感器4为三维扭转方位角磁阻传感器，所述中空保护管1一端具有吊头8，所述中空保护管1另一端具有下封头9，所述中空保护管1一端的外壁具有上导向10，所述中空保护管1另一端的外壁具有下导向11，所述电缆6与系统微机处理及通信接口电路2、加速度计传感器组件3、磁传感器4、DC电源转换器5和电源7导电连接，所述电缆6的一端穿过吊头8暴露在中空保护管1外。

本实施例中所述加速度传感器组件3中的三维微机械高精度伺服加速度传感器采用的是重庆仙通智能仪表有限公司生产的型号为XA-3BM线加速度传感器由三轴加速度敏感器件。本实施例中所述磁传感器4，也即三维扭转方位角磁阻传感器采用美国霍伦维尔公司生产的HMC1043型磁阻传感器。本实施例中所述加速度传感器组件3中的非易失存储器型号为FM25H20。

Claims

1.一种滑坡深部位移自动监测仪，具有中空保护管，其特征是所述中空保护管内具有系统微机处理及通信接口电路、加速度计传感器组件、磁传感器、DC电源转换器、电缆和电源，所述系统微机处理及通信接口电路包含主控微处理器、通信接口和非易失存储器，所述加速度传感器组件由加速度位移传感器、三维微机械高精度伺服加速度传感器、方位倾角传感器构成，所述磁传感器为三维扭转方位角磁阻传感器，所述中空保护管一端具有吊头，所述中空保护管另一端具有下封头，所述中空保护管一端的外壁具有上导向，所述中空保护管另一端的外壁具有下导向，所述电缆与系统微机处理及通信接口电路、加速度计传感器组件、磁传感器、DC电源转换器和电源导电连接，所述电缆的一端穿过吊头暴露在中空保护管外。