CN204596084U - 自然灾害监测装置及其监测防护报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自然灾害监测装置及监测防护报警系统，该自然灾害监测装置至少包括监测结构；监测结构包括龙门架和固定安装在龙门架上的外环；外环内侧通过两个连接件活动连接有一中环，中环的内侧通过两个连接件活动连接有一心盘；心盘上固定安装有一穿过其中心的立柱，立柱的下端固定安装有一使立柱下端始终指向地心的配重块；龙门架的上端设有一与外部控制单元连接的控制开关；控制开关上和立柱的上端设置监测结构静止状态时启动或关闭控制开关的配合结构。自然灾害监测防护报警系统包括控制单元，分别与控制单元连接的监测单元、控制终端和报警单元，以及用于给监测单元、控制单元、控制终端和报警单元提供电能的供电单元。

Description

自然灾害监测装置及其监测防护报警系统

技术领域

本发明涉及自然灾害监测技术领域，具体涉及一种自然灾害监测装置及其监测防护报警系统。

背景技术

自然灾害是各国难以预测且频繁发生的现象，特别是铁路、公路、易滑坡的山体等方面事故隐患突出。虽然现有技术中的自然灾害安防系统繁多，但在监测、防护和报警等方面功能不够完善，监测和防护的类型少；有的需要铺设大量监测仪器和传感器等设备；有些还需要修筑大量工事，从而造价就很高，在前期安装和后期使用维护方面就会消耗了大量人力物力；有些技术要求高，深埋于地下，需要专人维修，后期养护维修难度较高；还有些需要高铺设专门的供电设备设施才能使用，这也给其使用范围带来了局限性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种安装维护方便、能够准确对地面出现巨大变动进行监测的自然灾害监测装置及其监测防护报警系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一方面，提供一种自然灾害监测装置，其至少包括用于确定地面出现变动的监测结构；监测结构包括龙门架和固定安装在龙门架上的外环；外环内侧通过两个连接件活动连接有一中环，中环的内侧通过两个连接件活动连接有一心盘；连接外环和中环的两个连接件之间形成的第一连线与连接中环和心盘的两个连接件之间形成的第二连线相交；

心盘上固定安装有一穿过其中心的立柱，立柱的下端固定安装有一使立柱下端始终指向地心的配重块；龙门架的上端设有一与外部控制单元连接的控制 开关；控制开关上和立柱的上端设置监测结构静止状态时启动或关闭控制开关的配合结构。

第二方面提供一种自然灾害监测防护报警系统，其包括：

至少一个具有自然灾害监测装置的监测单元；

用于接收监测单元上传的监测信息，并将监测信息与其内部设定的参数进行对比后，将对比结果进行上传的控制单元；

用于接收控制单元上传的对比结果，并将对比结果与其内部设置的数据进行比对后，并根据比对结果给控制单元发送启动报警信息的控制终端；

用于执行控制单元发出的报警信息指令的报警单元；以及

用于给监测单元、控制单元、控制终端和报警单元提供电能的供电单元。

该自然灾害监测防护报警系统工作原理：安装自然灾害监测装置所在位置出现较大振动致使地面发生一定角度的倾斜和移动时，龙门架也会跟随地面发生倾斜；由于配重块的作用，地面这一变动现象，使立柱上端远离控制开关并相对于龙门架呈一定角度；

此时，控制开关和立柱上的配合结构会由原本处于开启或关闭状态的控制开关转变为关闭或开启状态，控制开关的这样变化状态会被与控制开关连接的外界控制单元检测到，从而实现自然灾害的监测；

自然灾害监测防护报警系统的控制单元同时将检测到的控制开关关闭或开启的变化量传递给控制终端，若确定出现自然灾害便启动报警单元报警。

本发明的有益效果为：自然灾害监测防护报警系统在安装时，只要保证自然灾害监测装置静止状态时控制开关与立柱位于同一条直线上即可，再者其不需要架线和地面下安装传感器因而该自然灾害监测装置安装和维修都非常的方便。

附图说明

图1为自然灾害监测装置的监测结构安装在透明壳体内的俯视图。

图2为自然灾害监测装置的监测结构安装在透明壳体内的主视图。

图3为监测结构安装在壳体内后，壳体发生倾斜状态时，立柱与龙门架呈一角度后的视图。

图4为自然灾害监测防护报警系统的原理框图。

图5为自然灾害监测装置安装在第一种实现方式的安装架上的示意图。

图6为自然灾害监测装置安装在第二种实现方式的安装架上的示意图。

图7为自然灾害监测装置安装在第三种实现方式的安装架上的示意图。

图8为在由一垂直面和一坡度组成的待监测点的防护网上安装上自然灾害监测装置的主视图；

图9为图8的侧视图。

图10为第一滑轮组的结构示意图。

图11为第一滑轮404组的结构示意图。

图12为报警单元的原理框图。

其中，1、自然灾害监测装置；101、外环；102、中环；103、连接件；104、支耳；105、心盘；106、配合结构；107、控制开关；108、立柱；109、龙门架；110、上壳体；111、干燥装置；112、下壳体；113、配重块；114、减能器；115、接线盒；116、开关盒；2、安装架；201、支撑架；202、第一直角臂；203、横臂；2031、延伸壁；204、安装座；205、基座；3、被动防护网；301、锚杆；302、拉绳；4、第一滑轮组；401、第二直角臂；402、链条；403、轴承；404、第一滑轮；405、滑轮盒；406、锁扣；407、套筒；5、主动防护网；501、第一定滑轮；502、拉紧器；6、第二滑轮组；601、支撑臂。

具体实施方式

参考图1至图3，图1示出了自然灾害监测装置1的监测结构安装在透明壳体内的俯视图；图2示出了自然灾害监测装置1的监测结构安装在透明壳体内的主视图；图3示出了监测结构安装在壳体内后，壳体发生倾斜状态时，立柱108与龙门架109呈一角度后的视图。

如图1至图3，该自然灾害监测装置1至少包括用于确定地面出现变动的监测结构；此处的地面出现变动具体可以指出现滑坡、坍塌、泥石流、山体落石等难以预测的自然灾害。

该监测结构包括龙门架109和固定安装在龙门架109上的外环101；外环101内侧通过两个连接件103活动连接有一中环102，中环102的内侧通过两个连接件103活动连接有一心盘105；连接外环101和中环102的两个连接件103之间形成的第一连线与连接中环102和心盘105的两个连接件103之间形成的第二连线相交。

外环101、中环102和心盘105可以是规则的圆形结构、方形结构，也可以是其他不规则的结构。连接外环101和中环102的两个连接件103和连接中环102和心盘105的两个连接件103均可以采用铰链，这样中环102可以相对外环101进行一定角度的旋转，心盘105可以相对中环102和外环101进行一定角度的旋转，再者由于第一连线和第二连线相交，这样心盘105可以相对外环101进行任意角度的旋转。

在本发明的一个实施例中，再次参考图1，第一连线至少穿过外环101的中心；第二连线至少穿过中环102的中心。这样设置后，中环102可以相对外环101进行180°旋转，心盘105可以相对中环102外环101进行180°旋转。

设计时可以进一步优选，第一连线和第二连线均穿过外环101、中环102和 心盘105的中心。这样，中环102相对外环101及心盘105相对中环102、外环101进行180°旋转的同时，心盘105可以相对外环101进行360°旋转。

再次参考图1至图3，心盘105上固定安装有一穿过其中心的立柱108，立柱108的下端固定安装有一使立柱108下端始终指向地心的配重块113。

龙门架109的上端设有一与外部控制单元连接的控制开关107；控制开关107上和立柱108的上端设置有监测结构静止状态时启动或关闭控制开关107的配合结构106。

当安装自然灾害监测装置1的待监测点处发生变动致使自然灾害监测装置1发生倾斜时，龙门架109发生偏移后，立柱108会始终指向地心，这样控制开关107上和立柱108的上端设置配置结构便会使控制开关107关闭或启动。

在本发明的一个实施例中，为了保证未发生自然灾害时，控制开关107处于长开或者常闭状态，配合结构106可以为分别设置在控制开关107与立柱108上端的两块磁体；这两块磁体相对端必须为同性相斥或异性相吸，这样才能实现正常的监测。

当自然灾害监测装置1在外界的触碰下，致使龙门架109发生反复的横向移动，而龙门架109便会带动配重块113轻微摆动，当配重块113反复摆动与龙门架109的摆动频率一致时，配重块113的摆动动能就叠加，致使配重块113大范围的摆动而使立柱108与龙门架109发生相对偏转致使配合结构106(准确地说是致使两块磁体的磁力线错位)关闭或开启控制开关107。

为了规避上述可能对自然灾害监测造成干扰的因素，在本发明的一个实施例中，在立柱108正下方的龙门架109与立柱108下端之间设置有一用于削弱立柱108相对龙门架109摆动的减能器114。

从材料获取的便利性、结构简单、使用寿命等多方因素考虑，在设计时， 可以优选减能器114为分别设置在立柱108正下方的龙门架109与立柱108下端上的两块磁体，两块磁体相对端为异性相吸。

再次参考图2和图3，该自然灾害监测装置1还包括一由上壳体110和下壳体112组成的外壳，外壳可以为任意形状，这里以球形为例，监测结构通过龙门架109固定安装在外壳内。密封的外壳可以对监测结构起到保护作用，使其避免日晒雨露等对造成影响；同时还可以进一步降低外界干扰因素造成监测的准确性。

自然灾害监测装置1安装好后，为了便于与外界的控制单元连接，可以在壳体上设置有一与控制开关107连接的接线盒115，这样连接时，可以直接将导线卡装在开关盒116内。

为了维持控制开关107的常开或者常闭状态的磁体的安装，可以将控制开关107和磁体设置在一起装入一个开关盒116中，再将开关盒116密封后安装在龙门架109上端的中部。

由于本自然灾害监测装置1使用时放置在野外，雨露、潮湿的空气时常会浸入壳体内，壳体内部的监测结构长时间处在潮湿的环境会存在一定程度的腐蚀，于是在本发明的一个实施例中，自然灾害监测装置1还包括设置在壳体内用于对进入壳体内的气体进行吸附的干燥装置111。

为了便于自然灾害监测装置1被稳定地设置在被监测点，可以在自然灾害监测装置1的壳体上设有至少具有一个安装孔的支耳104。

参考图4，本发明的另一个目的在于提供一种自然灾害监测防护报警系统，图4示出了自然灾害监测防护报警系统的原理框图。

如图4所示，该自然灾害监测防护报警系统包括：至少一个监测单元，其至少具有上面所提到过的对自然灾害进行监测的自然灾害监测装置1；一控制单 元，其与自然灾害监测装置1连接，用于接收监测单元上传的监测信息，并将监测信息与其内部设定的参数进行对比后，将对比结果进行上传。

一控制终端，通过有线或者无线与控制单元进行通信，其用于接收控制单元上传的对比结果，并将对比结果与其内部设置的数据进行比对后，根据比对结果可以人为控制或者通过内部系统设定的可供参考的数据给控制单元发送启动报警信息。

一报警单元，用于执行控制单元发出的报警信息指令；以及一供电单元，用于给监测单元、控制单元、控制终端和报警单元提供电能。

使用时，一个控制终端可以控制多个控制单元，每个控制单元可以控制多个监测防护单元和报警单元。

在本发明的一个实施例中，自然灾害监测防护报警系统还可以具有一与控制单元进行通信、用于控制或消除报警单元报警的移动报警控制器。移动报警控制器可以设置在需要了解待监测点状况的机车上，或者由需要实时掌握监测点掌控的管理者随身携带，或者位于控制终端所在位置，不过关于移动报警控制器的安装点可以根据具体地段发生自燃灾害的频率进行选择。

上述的报警单元可以为声光报警模块，还可以由如图12示出来的模块组成。

如图12所示，报警单元包括控制模块、与充放电模块连接在一起的蓄电池组及分别与控制模块连接的蓄电池、语音模块、信号灯和无线收发模块；其中语音模块还与一扬声器连接。

在构建自然灾害监测防护报警系统时，控制模块与控制单元连接，无线收发模块与移动报警控制器连接；充放电模块与供电单元连接。

由于本自然灾害监测防护报警系统耗能低，可以采用太阳能供电，也即供电单元可以为太阳能电池。充放电模块给蓄电池组充电，当供电单元故障不能 够给报警单元供电时，报警单元自带的蓄电池组储存的电能也能够供控制模块供电。

控制模块是报警单元的核心，控制着信号灯、无线收发模块和语音模块，同时也受蓄电池组和无线发射接收模块的控制。信号灯提供的是颜色信号报警。语音模块和扬声器提供声音报警。

当移动报警控制器安放在远程的报警地点，如行人、机车、火车等需要保护的移动对象上，其具有声、光报警和显示信息的功能；报警单元报警时，控制模块控制无线收发模块给移动移动报警控制器发出报警信息；而且移动报警控制器还可以通过无线收发模块来控制控制模块报警或者消除报警。正常情况下报警单元是处于充电储能待命工作状态，只有发生以下情况，报警单元开始报警。

无线收发模块通过无线传输给移动报警控制器发出报警信息；而且移动报警控制器还可以通过无线信号控制无线收发模块来控制控制模块报警或者消除报警。正常情况下报警单元是处于充电储能待命工作状态，只有发生以下情况，报警单元开始报警。

当控制单元发出报警指令，报警单元的控制模块控制信号灯闪亮报警信号；同时控制语音模块发出报警信号，扬声器开始语音报警；控制模块还控制无线发射接收模块通过无线传输信号给移动报警接收控制器发出报警信息。

该自然灾害监测防护报警系统在安装时其控制开关107与立柱108必须位于同一条直线上，使控制开关107处于开启或关闭状态，这样，一旦自然灾害监测装置1安装处出现变动时，通过立柱108偏离控制开关107，使开关量从一种状态变成另一种状态实现监测。

为了实现准确地对自然灾害进行监测，于是在本发明的一个实施例中，监 测单元还包括用于使自然灾害监测装置1、且使控制开关107与立柱108位于同一条直线上的安装架2。

在本发明的一个实施例中，该监测单元还可以包括设置有对自然灾害易发地段进行防护的防护网。防护网一般安装在易出现滑坡、塌方、落石等自然灾害的地方，这样防护网就可以对一些比较轻微的自然灾害起到一定的防护作用。

参考图5至图7所示，这几个图示出了自然灾害监测装置1安装在几种不同结构的安装架2的示意图。

如图5至图7所示，该实施例的安装架2包括将监测结构固定安装在其上的支撑架201和用于与支撑架201配合、将监测结构固定安装在被监测地点的连接臂。

上述的支撑架201上端可以通过螺栓与自然灾害监测装置1的壳体上设置的具有安装孔的支耳104配合，在支撑架201的下端可以具有一个设置有安装孔的端部。

在将连接臂和支撑架201组装在一起之前，可以先调节支撑架201相对连接臂的角度，直到控制开关107与立柱108位于同一条直线上后，通过螺栓将连接臂和支撑架201固定安装在一起。

如图5所示，连接臂可以为一个呈L形的第一直角臂202，第一直角臂202与支撑架201的端部连接端也开设有一安装孔，第一直角臂202的另一端可以通过焊接的方式固定安装在被监测点。

如图6所示，连接臂也可以为在一根横臂203上至少连接两根延伸壁2031的结构，在横臂203的两端和延伸壁2031的端部均设置有一个安装孔。此处的连接臂通过其中一个延伸壁2031上的安装孔与支撑架201的端部固定安装在一起。横臂203可以在其一个端部设置的安装座204将自然灾害监测装置1安装 在被监测点。

如图7所示，安装架2的连接臂还可以为一个呈T形的基座205，在基座205的上端连接的杆体上设有与支撑架201的端部配合的安装孔，其下端可以通过螺钉将自然灾害监测装置1安装在被监测点。图7中的基座205的结构可以与图6中的安装座204具有相同的结构，或者说安装座204和基座205就为同一个装置。

由于自然灾害易发点大部分是一大片地带，若直接将自然灾害监测装置1通过安装架2安装在地面、岩体内，其监测时只能对其所在的一小块区域进行监测，监测范围小且监测的准确率相对较低。

为了规避上述所说的监测范围小和监测准确率低的问题，可以将自然灾害监测装置1通过安装架2设置在防护网的锚杆301和/或自然灾害监测装置1通过安装架2设置在防护网覆盖范围内的岩体上后，通过绳索或者滑轮结构与绳索配合形成的结构稳定地固定在防护网上。

安装在防护网上后，当防护网所在区域任何一个地方发生位移，整个防护网都会发生变动，那么其上安装的自然灾害监测装置1必然发生位移，这样安装后，一个自然灾害监测装置1就能实现整片防护网所在区域的监测点的监测。

图8和图9示出了在由一垂直面和一坡度组成的待监测点的防护网上安装自然灾害监测装置1的实施例。下面就结合附图8和附图9对自然灾害监测装置1通过安装架2安装在斜坡待监测点和/或垂直面待监测点的实施例进行说明：

当自然灾害监测装置1需要安装在斜坡待监测点上时，可以首先通过拉绳302和防护网基座在斜坡待监测点前方固定安装被动防护网3，具体地为被动防护网3的底部通过防护网基座固定安装在地面上，被动防护网3的上端用拉绳302固定在斜坡待监测点的坡面上，由于被动防护网3与斜坡待监测点的斜坡不 直接接触，被动防护网3的一块区域变动，整个网体都会移动，此处可以将自然灾害监测装置1通过图5示出来的安装架2焊接在被动防护网3的锚杆301上。

当斜坡待监测点发生塌方、落石、泥石流和山体滑坡等自然灾害，被动防护网3就能起到防护作用，当自然灾害的冲击和破坏力超过其防护承受能力时，被动防护网3就会发生倾斜和位移，这时候原本处于监测状态的自然灾害监测装置1就转换为报警状态，自然灾害监测防护报警系统进入报警模式。

当自然灾害监测装置1需要安装在垂直面待监测点上时，大部分类似这种垂直面监测点的垂直面上会存在一起不规则的凸起，由于垂直面待监测点不适用安装被动防护网3，这种情况，可以在垂直面监测点固定安装上主动防护网5。

主动防护网5的网体是与垂直面监测点的垂直面相贴合的，这种情况下可以在主动防护网5的覆盖范围内通过安装拉绳302与滑轮结构(滑轮结构可以包括第一滑轮组4和第二滑轮组6)固定自然灾害监测装置1。具体为：

首先将拉绳302的一端通过拉紧器502固定安装在主动防护网5下端的岩体上，拉绳302的另一端也是固定在主动防护网5下端的岩体上，拉绳302两端虽然都是固定在岩体上，但是固定方式是完全不一样的，一端是不能移动的，另一端能够通过拉紧器502进行调整。整根拉绳302是呈波浪形的方式布置在防护网5上，具体地为将拉绳302最上端的两点穿过固定在防护网5上端覆盖的岩体上的两个第一滑轮组4上；位于第一滑轮组4和拉紧器502中间的拉绳302可以至少穿过一个固定在防护网5覆盖的岩体上的第二滑轮组6。

在被动防护网3的防护范围下端的岩体上通过图6示出来的安装架2安装上一个自然灾害监测装置1；然后在连接臂上固定上一个拉紧器502后，在拉紧器502上连接一段拉绳302，该段拉绳302穿过固定在岩体上的第二滑轮组6、 第一定滑轮501与呈波浪形布置的拉绳302连接；在横臂203上装上一个具有一定重量的吊坠，给横臂203一个向下的拉力，将拉绳302拉伸。

设置完成后，通过两个调节拉紧器502就能够实现自然灾害监测装置1上下角度的调整，使其进入监测状态。

这样，自然灾害监测装置1就能够与呈波浪形布置的拉绳302在主动防护网5的防护范围内保持着固定但不稳定的状态。在当直面待监测点发生塌方、落石、泥石流和山体滑坡时，主动防护网5能够起到防护作用，当自然在灾害的冲击和破坏力超过其防护承受能力时，主动防护网5就会发生崩塌和位移，带动拉绳302发生形变，这时候原本处于监测状态的自然灾害监测装置1就转换为报警状态，本自然灾害监测防护报警系统进入报警模式。

如图10所示，第一滑轮组4包括呈L形的第二直角臂401，第二直角臂401的一端通过一根链条402连接有一滑轮盒405，滑轮盒405内通过一根轴承403固定安装有一第一滑轮404；第二直角臂401的另一端活动地安装在一底座的套筒407内；第二直角臂401弯折处通过一链条402还连接有一锁扣406。

使用时第一滑轮组4通过底座固定安装在岩体上，其锁扣406挂在主动防护网5的网体上，拉绳302设置在第一滑轮组4的滑轮盒405内的第一滑轮404上。

如图11所示，第二滑轮组6包括一安装在支撑臂601上的一滑轮盒405，滑轮盒405内通过一根轴承403固定安装有一第一滑轮404；支撑臂601可旋转地安装在一个立杆上，立杆活动地安装在一底座的套筒407内；底座的套筒407上还通过一链条402还连接有一锁扣406。

使用时第二滑轮组6通过底座固定安装在岩体上，其锁扣406挂在主动防护网5的网体上，拉绳302设置在第二滑轮组6的滑轮盒405内的第一滑轮404 上。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (11)

1.自然灾害监测装置，其特征在于，至少包括用于确定地面出现变动的监测结构；所述监测结构包括龙门架和固定安装在龙门架上的外环；所述外环内侧通过两个连接件活动连接有一中环，所述中环的内侧通过两个连接件活动连接有一心盘；连接外环和中环的两个连接件之间形成的第一连线与连接中环和心盘的两个连接件之间形成的第二连线相交；

心盘上固定安装有一穿过其中心的立柱，所述立柱的下端固定安装有一使立柱下端始终指向地心的配重块；所述龙门架的上端设有一与外部控制单元连接的控制开关；所述控制开关上和所述立柱的上端设置有监测结构静止状态时启动或关闭控制开关的配合结构。

2.根据权利要求1所述的自然灾害监测装置，其特征在于，所述立柱正下方的龙门架与所述立柱下端之间设置有一用于削弱立柱相对龙门架摆动的减能器。

3.根据权利要求2所述的自然灾害监测装置，其特征在于，所述减能器为分别设置在立柱正下方的龙门架与所述立柱下端上的两块磁体，两块磁体相对端为异性相吸。

4.根据权利要求1-3任一所述的自然灾害监测装置，其特征在于，还包括一由上壳体和下壳体组成的外壳，所述监测结构通过所述龙门架固定安装在所述外壳内。

5.根据权利要求1-3任一所述的自然灾害监测装置，其特征在于，所述配合结构为分别设置在控制开关与所述立柱上端的两块磁体；两块磁体相对端为同性相斥或异性相吸。

6.根据权利要求5所述的自然灾害监测装置，其特征在于，所述壳体上设置有一与所述控制开关连接的接线盒；所述控制开关和安装在控制开关上的磁 体设置在密封的开关盒内。

7.自然灾害监测防护报警系统，其特征在于，包括：

至少一个具有权利要求1-6任一所述的自然灾害监测装置的监测单元；

用于接收监测单元上传的监测信息，并将监测信息与其内部设定的参数进行对比后，将对比结果进行上传的控制单元；

用于接收控制单元上传的对比结果，并将对比结果与其内部设置的数据进行比对后，并根据比对结果给控制单元发送启动报警信息的控制终端；

用于执行控制单元发出的报警信息指令的报警单元；以及

用于给监测单元、控制单元、控制终端和报警单元提供电能的供电单元。

8.根据权利要求7所述的自然灾害监测防护报警系统，其特征在于，所述监测单元还包括用于使所述自然灾害监测装置、且使控制开关与立柱位于同一条直线上的安装架。

9.根据权利要求8所述的自然灾害监测防护报警系统，其特征在于，所述监测单元还包括设置有对自然灾害易发地段进行防护的防护网。

10.根据权利要求9所述的自然灾害监测防护报警系统，其特征在于，所述自然灾害监测装置通过安装架设置在所述防护网的锚杆上后通过绳索或滑轮结构与绳索配合形成的结构稳定地固定在防护网上，和/或自然灾害监测装置通过安装架设置在所述防护网覆盖范围内的岩体上后通过绳索或滑轮结构与绳索配合形成的结构稳定地固定在防护网上。

11.根据权利要求7-10任一所述的自然灾害监测防护报警系统，其特征在于，还包括与控制单元进行通信、用于控制或消除报警单元报警的移动报警控制器。