CN204613088U - 一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，所述监测仪包括：激光测距装置、竖直保持机械装置，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述竖直保持机械装置上，实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

Description

一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪

技术领域

本实用新型涉及灾害预警研究领域，尤其涉及一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪。 

背景技术

我国是一个地质灾害多发的国家，其灾害分布广、突发频率高、影响大，严重威胁着人民生命和财产的安全，由于山体滑坡和泥石流等地质灾害的特殊性和突发性，往往给自然环境、人民生命财产和工程建设造成巨大损失，滑坡表面裂缝是地表裂缝的一种，是滑坡强变动带的直观反映。

因此对裂缝进行观测是地质灾害防治预警的常用方法，所以在滑坡监测中被广泛使用，目前的裂缝监测大都采用电磁式、接触式地表伸缩计，这种手段主要采用在地面裂缝的两边栽桩拉钢丝的方法来实现的，但是它存在三个不足之处，第一是钢丝拉在地面以上仅0.5米左右，人和牲畜容易被绊到，监测设备极易损坏；第二是钢丝绳拉长以后由于自身张力和自重会导致相当的测量误差；第三是容易被掉落的树枝和其它农作物干扰引起数据误报等，目前的电磁式、接触式地表裂缝计存在着易损坏、易受干扰及测量误差大等不足之处，从而影响到监测的连续性和监测效果。

利用非接触式的测量方法来监测滑坡表面裂缝的研究方兴未艾，如像利用GPS、全站仪等技术存在成本高、计算复杂、安装工艺复杂、实时性不足等不足，不利于监测预警和大规模推广应用。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，解决了现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题，实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，所述监测仪包括：

激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上。

其中，所述靶标反射板具体包括：靶标、框架、支撑杆，所述靶标固定在所述框架内，所述支撑杆的顶端与所述框架底部连接，所述框架与所述靶标之间连接有调心球轴承，所述支撑杆与所述框架之间连接有支架，所述靶标与所述框架之间设有光轴。

其中，所述激光测距传感器中的探头安装高度位于第一预设范围内，所述第一预设范围为大于等于3米小于等于4米。

其中，所述激光测距传感器与所述靶标反射板之间的最大安装距离为40m，最小安装距离为0.1m。

其中，所述数据采集发送终端具体包括：数据采集模块、数据传输模块、电源转换电路主控微处理器和通信接口。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪设计为包括：激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上，即利用激光测距传感器进行滑坡表面裂缝的检测，保障了检测的精确，利用数据采集发送终端实现数据的实时传输供服务器进行处理，实现了滑坡裂缝的实时监测，将靶标反射板安装在底座上，通过靶标的自重和调心球轴承的微调，实现靶标始终保持在竖直位置，从而保证反射信号到接收器的光路畅通不受影响，可以使得激光反射面在靶标基座发生倾斜的情况下，利用自平衡保持与激光发射器所发射的激光相互垂直以完成精确测量，所以，有效解决了现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题，进而实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

进一步的，由于采用了激光测距装置进行滑坡裂缝距离测量，即利用激光测距传感器的原理进行距离测量，计算简单快速。

附图说明

图1是本申请实施例中非接触式滑坡表面裂缝监测仪的结构示意图；

图2是本申请实施例中靶标反射板的结构示意图；

其中，1-靶标；2-支架；3-支撑杆；4-框架；5-调心球轴承；6-光轴。

具体实施方式

本实用新型提供了一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，解决了现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题，实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪设计为包括：激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上，即利用激光测距传感器进行滑坡表面裂缝的检测，保障了检测的精确，利用数据采集发送终端实现数据的实时传输供服务器进行处理，实现了滑坡裂缝的实时监测，将靶标反射板安装在底座上，通过靶标的自重和调心球轴承的微调，实现靶标始终保持在竖直位置，从而保证反射信号到接收器的光路畅通不受影响，可以使得激光反射面在靶标基座发生倾斜的情况下，利用自平衡保持与激光发射器所发射的激光相互垂直以完成精确测量，所以，有效解决了现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题，进而实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

在实施例中，提供了一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，请参考图1-图2，所述监测仪包括：

激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上。

其中，在本申请实施例中，所述靶标反射板具体包括：靶标1、框架4、支撑杆3，所述靶标1固定在所述框架4内，所述支撑杆3的顶端与所述框架4底部连接，所述框架4与所述靶标1之间连接有调心球轴承5，所述支撑杆3与所述框架4之间连接有支架2，所述靶标与所述框架之间设有光轴6，所述光轴6的一段焊接固定在靶标上，另外一段连接调心球轴承5，与调心球轴承5一起固定在带有轴承座的框架4上，光轴6起支撑作用，用于保证靶标始终处于竖直位置。

其中，支架可以对支撑杆和框架起到连接固定的作用。

其中，在本申请实施例中，根据激光测距传感器的技术参数指标，所述激光测距传感器与所述靶标反射板之间的最大安装距离为40m，最小安装距离为0.1m。

其中，在本申请实施例中，所述激光测距传感器中的探头安装高度位于第一预设范围内，所述第一预设范围为大于等于3米小于等于4米。

其中，在本申请实施例中，所述数据采集发送终端具体包括：数据采集模块、数据传输模块、电源转换电路主控微处理器和通信接口。

其中，在本申请实施例中，数据采集发送终端为现有技术中常用数据发送设备，数据采集发送终端具有数据采集部分、数据传输部分、高效率低功耗电源转换电路主控微处理器和通信接口，数据采集部分与激光测距传感器通过RS232串行接口连接，实现滑坡表面裂缝数据的实时采集，然后数据经数据传输部分发至室内检测中心，本发明采用GPRS无线传输方式，高效率低功耗电源转换电路主控微处理器和通信接口是实现该功能的辅助器件与资源。

其中，在本申请实施例中，利用激光器精确测距的原理进行滑坡表面裂缝的非接触式检测，非接触式测量方法是通过激光测距传感器发射激光，激光遇到标靶反射板发生漫反射，通过测量激光发射和反射的时间差，即可测得传感器与标靶间的距离；对滑坡裂缝进行测量时，需将传感器和标靶分别安装与裂缝两侧，即可实现对裂缝的非接触式测量；在安装靶标工艺方面，我们拟采用在靶标反射面板底部使用竖直保持机械装置，竖直保持机械装置主要采用轴承+配重的机械结构的原理，利用该结构中重锤的重力实现反射板保持竖直，从而保证反射光可以由接收器的雪崩光电二极管所接收。

本激光中靶系统发生整体前后偏移，或者是整体左右偏移，通过靶标的自重和调心球轴承的微调，实现靶标始终保持在竖直位置，保证激光中靶系统的精准度，调心球轴承的位置位于框架与靶标之间，激光中靶系统发生整体前后偏移，或者是整体左右偏移，通过靶标的自重和调心球轴承的微调，实现靶标始终保持在竖直位置。

非接触式滑坡表面裂缝监测仪的工作原理为：

①利用激光测距传感器的高精度，通过测量光脉冲发出到返回的时间，解算成实际的滑坡裂缝的数值。

激光测距传感器的原理：先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离，计算公式为：D=ct/2，公式中：D——测站点A、B两点间距离； c——光在大气中传播的速度；t——光往返A、B一次所需的时间。

在利用激光测距传感器进行滑坡表面裂缝监测的时候，一般标靶与传感器之间的距离较近，激光传播速度很快，需要极为精确地测出发射和反射的时间差，才能换算出实际距离，工作示意图如图1所示。

②设计激光测距传感器探头和靶标反射面的安装工艺流程，对于靶标反射面的安装工艺，我们拟采用在反射面板底部使用轴承+配重的机械结构，利用机械装置中重锤的重力实现反射板保持竖直，从而保证反射信号到接收器的光路畅通不受影响，通过这个装置，可以使得激光反射面在靶标基座发生倾斜的情况下，利用自平衡保持与激光发射器所发射的激光相互垂直以完成精确测量，其次，激光传感器价值不菲，所述激光测距传感器中的探头安装高度位于第一预设范围内，所述第一预设范围为大于等于3米小于等于4米，探头应该安装得尽可能高，以避免被破坏和被盗的问题，反射面标靶和传感器的安装距离应分别做实验确定其最大安装距离和最小安装距离，靶标的设计示意图如图2所示。

③采用性能稳定可靠的串口协议设计非接触式滑坡裂缝传感器与联动采集系统的软、硬件接口，联动采集系统发送采集命令，测距传感器接收后即返回监测数据给联动测控系统，并且利用GPRS实现实时数据的无线发送，并且将数据在室内服务器上显示，其中，本申请实施例中的激光测距装置，以及联动采集系统均属于现有技术中常用的技术手段。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪设计为包括：激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上，即利用激光测距传感器进行滑坡表面裂缝的检测，保障了检测的精确，利用数据采集发送终端实现数据的实时传输供服务器进行处理，实现了滑坡裂缝的实时监测，将靶标反射板安装在底座上，通过靶标的自重和调心球轴承的微调，实现靶标始终保持在竖直位置，从而保证反射信号到接收器的光路畅通不受影响，可以使得激光反射面在靶标基座发生倾斜的情况下，利用自平衡保持与激光发射器所发射的激光相互垂直以完成精确测量，所以，有效解决了现有的电磁式、接触式地表裂缝计存在容易被损坏、易受干扰及测量误差大的技术问题，现有的非接触式的测量装置存在成本较高、计算和安装复杂、实时性较差的技术问题，进而实现了对滑坡表面裂缝进行精确检测，对滑坡裂缝进行实时监测，所测数据的稳定可靠，检测仪不容易被破坏且成本较低的技术效果。

进一步的，由于采用了激光测距装置进行滑坡裂缝距离测量，即利用激光测距传感器的原理进行距离测量，计算简单快速。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种非接触式滑坡表面裂缝监测仪，其特征在于，所述监测仪包括：

激光测距装置、底座，所述激光测距装置包括：激光测距传感器、数据采集发送终端、靶标反射板，所述激光测距传感器安装在被测滑坡裂缝的一侧，所述靶标反射板安装在被测滑坡裂缝的另一侧，所述靶标反射板安装在所述底座上。

2.根据权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述靶标反射板具体包括：靶标、框架、支撑杆，所述靶标固定在所述框架内，所述支撑杆的顶端与所述框架底部连接，所述框架与所述靶标之间连接有调心球轴承，所述支撑杆与所述框架之间连接有支架，所述靶标与所述框架之间设有光轴。

3.根据权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述激光测距传感器中的探头安装高度位于第一预设范围内，所述第一预设范围为大于等于3米小于等于4米。

4.根据权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述激光测距传感器与所述靶标反射板之间的最大安装距离为40m，最小安装距离为0.1m。

5.根据权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述数据采集发送终端具体包括：数据采集模块、数据传输模块、电源转换电路主控微处理器和通信接口。