CN208297302U - 一种岩体裂隙监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种岩体裂隙监测系统。系统包括相互通信的室外采集装置和室内监测装置；室内监测装置包括终端设备；室外采集装置包括裂隙监测设备、数据采集器、微处理器和供电设备；供电设备为裂隙监测设备、数据采集器和微处理器提供电源；裂隙监测设备安装在待监测岩体上，对待监测岩体的进行监测；数据采集器采集裂隙监测设备监测到的监测数据，并将监测数据发送给微处理器；微处理器用于对监测数据进行处理，并将处理后数据发送至终端设备。本实用新型实施例通过室外采集装置和室内监测装置构成的岩体裂隙监测系统，无需人工监测，可实现长期无缝监测；监测效率高、范围广，可有效避免人工监测的误差。

Description

一种岩体裂隙监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体而言，涉及一种岩体裂隙监测系统。

背景技术

在我国的山区城镇、矿山、交通干线沿线等地区，有数量众多的处于“危险”和“较危险”安全等级的潜在崩塌体，这些岩土体的表面和内部都存在着大量的裂隙，并会在重力、降雨、温度变化、地震、人类工程活动等因素的作用下，造成岩体裂隙的扩张、发育，从而导致岩土体强度降低而产生崩塌落石，崩塌落石灾害常常冲毁房屋建筑、桥梁，掩埋隧道，公路等，将造成不可估计的经济损失，并严重威胁着人民的生命财产安全，是我国矿山生产、山区公路、水运交通、山地城镇的重大地质安全隐患。

相比于工程防灾减灾措施而言，监测预警具有成本低、工期短、见效快的特点。而现有的传统监测方式，大多都为人员现场勘察，再去通知对应处置部门和人员来现场处置，这样会导致发生通知时间拖延、错失最佳救援时间和发生次生灾害等现象。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种岩体裂隙监测系统，以解决上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种岩体裂隙监测系统，包括：相互通信的室外采集装置和室内监测装置；

所述室内监测装置包括终端设备；

所述室外采集装置包括至少一个裂隙监测设备、至少一个数据采集器、微处理器和供电设备；所述供电设备为所述裂隙监测设备、数据采集器和微处理器提供电源；所述裂隙监测设备安装在待监测岩体上，用于对所述待监测岩体进行监测；所述数据采集器用于采集所述裂隙监测设备监测到的监测数据，并将所述监测数据发送给所述微处理器；所述微处理器用于对所述监测数据进行处理，并将处理后数据发送至所述终端设备。

进一步地，所述裂隙监测设备包括线性位移传感器、恒流源电路和信号调理电路；所述恒流源电路为所述线性位移传感器供电，所述线性位移传感器用于产生位移电信号，所述信号调理电路用于将所述位移电信号进行放大和滤波处理。

进一步地，所述数据采集器包括单片机和AD转换器；所述AD转换器用于将所述监测数据从电信号转化为数字信号，所述单片机用于对所述监测数据进行修正处理。

进一步地，所述微处理器包括微控制器、存储器和定时器；所述微控制器用于获取并处理所述监测数据，获得处理后数据，所述存储器用于存储所述处理后数据，所述定时器用于控制所述裂隙监测设备的启停。

进一步地，所述微处理器，还包括报警器，若所述微控制器判断所述监测数据异常时，触发所述报警器报警。

进一步地，所述微处理器，还包括GPRS模块，所述微控制器通过所述GPRS模块向所述终端设备进行通信。

进一步地，所述微处理器，还包括定位模块，所述定位模块用于标定所述微处理器的位置信息，并将所述位置信息发送至所述终端设备。

进一步地，所述系统还包括光电隔离装置，所述光电隔离装置用于降低所述裂隙监测设备、数据采集器和微处理器之间的干扰。

进一步地，所述供电设备为太阳能发电装置、风力发电装置或柴油机发电装置。

进一步地，所述线性位移传感器为电阻型拉杆式位移传感器。

本实用新型实施例通过室外采集装置和室内监测装置构成的岩体裂隙监测系统，通过裂隙监测设备对待监测岩石进行监测获得监测数据，数据采集器采集监测数据并将监测数据发送至微处理器，微处理器对监测数据进行处理并将处理后数据远程发送至终端设备，以供工作人员对山区岩石进行实时监控，有效的减少崩塌落石等地质灾害的发生。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种岩体裂隙监测系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的微处理器结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的岩体裂隙监测系统结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种岩体裂隙监测方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本实用新型实施例提供的一种岩体裂隙监测系统结构示意图，如图1所示，所述系统包括：相互通信的室外采集装置101和室内监测装置102；

所述室内监测装置102包括终端设备1021；

所述室外采集装置101包括至少一个裂隙监测设备1011、至少一个数据采集器1012、微处理器1013和供电设备1014；所述供电设备1014为所述裂隙监测设备1011、数据采集器1012和微处理器1013提供电源；所述裂隙监测设备1011安装在待监测岩体上，用于对所述待监测岩体进行监测；所述数据采集器1012用于采集所述裂隙监测设备1011监测到的监测数据，并将所述监测数据发送给所述微处理器1013；所述微处理器1013用于对所述监测数据进行处理，并将处理后数据发送至所述终端设备1021。

在具体的实施过程中，岩体裂隙监测系统包括室内监测装置102和室外采集装置101，室外采集装置101将采集到的待监测岩石的监测数据发送给室内监测装置102，以供工作人员能够在室内便可以获取到待监测岩石的具体情况。其中室内监测装置102包括终端设备1021，可以理解的是，该终端设备1021可以为PC机，也可以为移动手持设备，本实用新型实施例对此不作具体限定。室外采集装置101包括至少一个裂隙监测设备1011、至少一个数据采集器1012、微处理器1013和供电设备1014。供电设备1014为上述的裂隙监测设备1011、数据采集器1012和微处理器1013提供电源。应当说明的是，供电设备1014可以为太阳能发电装置、风力发电装置或柴油机发电装置，本实用新型实施例对此不作具体限定。将裂隙监测设备1011布置在岩体活动频繁的地区，主要采集这些地区的监测数据。若干个数据采集器1012用来采集裂隙监测设备1011，应当说明的是，一个数据采集器1012可以采集多个裂隙监测设备1011的监测数据。微处理器1013用来对数据采集器1012采集到的监测数据进行处理，例如：阈值比较、异常值报警等，并将处理后数据发送至终端设备1021。

应当说明的是，室外采集装置101要保证长时间稳定工作，采用“工作-停机”循环控制，即一工作周期T由“工作”时段T1和“停机”时段T2组成，裂隙数据采集时间可放宽到几个小时。本实用新型中的裂隙监测设备、数据采集器、微处理器和供电设备均为现有技术中已经存在的设备。本实用新型实施例并不保护其内部具体的运算方法。

本实用新型实施例通过室外采集装置和室内监测装置构成的岩体裂隙监测系统，通过裂隙监测设备对待监测岩石进行监测获得监测数据，数据采集器采集监测数据并将监测数据发送至微处理器，微处理器对监测数据进行处理将处理后数据远程发送至终端设备，以供工作人员对山区岩石进行实时监控，有效的减少崩塌落石等地质灾害的发生。

在上述实施例的基础上，所述裂隙监测设备包括线性位移传感器、恒流源电路和信号调理电路；所述恒流源电路为所述线性位移传感器供电，所述线性位移传感器用于产生位移电信号，所述信号调理电路用于将所述位移电信号进行放大和滤波处理。

在具体的实施过程中，裂隙监测设备包括线性位移传感器、恒流源电路和信号调理电路。其中，当裂隙宽度发生变化时，会带动线性位移传感器的活动端拉伸，此时会输出一定的直流电压信号，实现位移信息的表达。可以理解的是，线性位移传感器可以选用KPC系统电阻型拉杆式位移传感器，具体位置处可根据裂隙宽度选配不同尺寸的传感器，本实用新型实施例对此不作具体限定。线性位移传感器选用恒流源电路进行供电，这样可以确保线性位移传感器的位移变化信号具有长距离传输能力。信号调理电路用于将位移电信号进行放大和滤波处理，最终获得监测数据。

本实用新型实施例通过在室外设置室外采集装置，在室内设置室内监测装置，无需人工监测，可实现长期无缝监测；监测效率高，监测范围全面，可有效避免人工监测的误差；可对历史储存数据进行学习，优化各项监测指标，以达到最佳监测效果。

在上述实施例的基础上，所述数据采集器包括单片机和AD转换器；所述AD转换器用于将所述监测数据从电信号转化为数字信号，所述单片机用于对所述监测数据进行修正处理。

在具体的实施过程中，数据采集器包括单片机和AD转换器，单片机可以选用SOC单片机，SOC单片机和AD转换器搭载使用，实现原始位移电信号向数据信号的转化，并且单片机可以对裂隙数据进行修正，丢弃无效数据。

本实用新型实施例通过数据采集器采集裂隙监测设备的监测数据，对监测数据进行格式转换，然后发送至微处理器进行处理，最终将处理后数据发送至终端设备，以供工作人员对山区岩石进行实时监控，有效的减少崩塌落石等地质灾害的发生。

在上述实施例的基础上，所述微处理器包括微控制器、存储器和定时器；所述微控制器用于获取并处理所述监测数据，获得处理后数据，所述存储器用于存储所述处理后数据，所述定时器用于控制所述裂隙监测设备的启停。

在具体的实施过程中，微处理器主要包括微控制器、存储器和定时器。微控制器可以选用STM32微控制器，用于对监测数据的收集和整理，从而获得处理后数据。存储器可以为U盘存储电路，用于对处理后数据进行长期保存。定时器用于控制裂隙监测设备的启停，保证线性位移传感器的“工作-停机”循环控制。

本实用新型实施例通过微处理器中的微控制器对监测数据进行处理，存储器存储处理后数据，定时器控制裂隙监测设备的启停，从而保障了室外监测操作的稳定性。

在上述实施例的基础上，所述微处理器，还包括报警器10135，若所述微控制器判断所述监测数据异常时，触发所述报警器10135报警。

在具体的实施过程中，如图2所示，微处理器还包括有报警器10135，当微处理器接收到裂隙监测设备发送的监测数据后，将监测数据与预设阈值进行比较，如果比较后发现监测数据超过预设阈值，则微控制器触发报警器10135报警。

本实用新型实施例通过在微处理器内设置报警器，当岩土体发生较大变形时，可以实施提醒，及时疏散当地居民和技术人员，以避免人员伤亡。

在上述实施例的基础上，所述微处理器，还包括GPRS模块，所述微控制器通过所述GPRS模块向所述终端设备进行通信。

在具体的实施过程中，微处理器中还包括GPRS模块，图2为本实用新型实施例提供的微处理器结构示意图，如图2所示，微处理器主要包括微控制器10131、存储器10133、定时器10132和GPRS模块，微控制器10131分别与存储器10133、定时器10132和GPRS模块10134相连接。在微控制器10131对监测数据进行处理得到处理后数据后，通过GPRS模块10134进行远程传输，将处理后数据发送至终端设备，从而实现与室内上位机的通信。

本实用新型实施例通过在微处理器内设置GPRS模块，能够实现远程传输数据，可保证岩体数据的时效性，及时进行分析反馈，判断灾害发生，进行山体整治。

在上述实施例的基础上，所述微处理器，还包括定位模块，所述定位模块用于标定所述微处理器的位置信息，并将所述位置信息发送至所述终端设备。

在具体的实施过程中，在微处理器上还设置有定位模块，通过定位模块可以标定微处理器所处的位置信息，并将位置信息发送至终端设备，当微处理器发生异常或损坏时，工作人员可以根据该位置信息对该微处理器进行检修和维护。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括光电隔离装置，所述光电隔离装置用于降低所述裂隙监测设备、数据采集器和微处理器之间的干扰。

具体的，为了防止裂隙监测设备、数据采集器和微处理器之间的信号干扰，可以对其进行光电隔离设置，即可以在裂隙监测设备、数据采集器和微处理器上分别设置有光电隔离装置。

图3为本实用新型另一实施例提供的岩体裂隙监测系统结构示意图，如图3所示，所述系统包括：室外采集装置101和室内监测装置102。室外采集装置101包括至少一个裂隙监测设备1011、至少一个数据采集器1012、微处理器1013和供电设备1014。裂隙监测设备1011包括位移传感器10111和信号调理电路10112；数据采集器1012包括SOC单片机10121；微处理器1013包括STM32微控制器10131、定时器10132、存储器10133、GPRS模块10134和报警器10135。

应当说明的是，裂隙监测设备1011还包括恒流源电路，数据采集器1012还包括AD转换器。

位移传感器10111获取待检测岩石的监测数据，该监测数据为位移电信号，数据采集器1012采集到位移电信号后经过信号调理电路将位移电信号转换为数字信号，然后通过SOC单片机10121对该数字信号进行修正，并将该监测数据发送至微处理器1013，微处理器1013中的STM32微控制器10131对监测数据进行处理获得梳理后数据，将处理后数据存储到存储器10133的同时，将该处理后数据通过GPRS模块10134远程发送至室内监测装置102，若STM32微控制器10131将监测数据与预设阈值进行比较，如果比较后发现监测数据超过预设阈值，则微控制器触发报警器10135报警。

室内监测装置102包括PC机1021，通过在PC机内设置GPRS模块对处理后数据的远程接收，实现数据的实时显示和数据库管理，并要装载专家系统管理软件进行数据分析从而做出决策。

应当说明的是GPRS模块可以通过SIM卡与服务器连接，实现通信功能。

本实用新型实施例无需人工监测，可实现长期无缝监测；监测效率高，监测范围全面，可有效避免人工监测的误差；可对历史储存数据进行学习，优化各项监测指标，以达到最佳监测效果；监测区域内设有报警器，当岩土体发生较大变形时，可以实施提醒，及时疏散当地居民和技术人员，以避免人员伤亡；由于系统采用远程数据传输，可保证岩体数据的时效性，及时进行分析反馈，判断灾害发生，进行山体整治。

图4为本实用新型实施例提供的一种岩体裂隙监测方法流程示意图，如图4所示，所述方法包括：

步骤401：安装在待监测岩石上的至少一个裂隙监测设备对所述待监测岩石进行监测，获得对应的监测数据；

在具体的实施过程中，预先将至少一个裂隙监测设备安装在待监测岩石上，其中，待监测岩石可以选择岩土体地质活动比较频繁的位置。裂隙监测设备可以为线性位移传感器，用线性位移传感器实时感知岩土体裂隙的位移变化，把裂缝移动的实际位移量转换为电压信号，再通过信号调理电路将原始的位移电压信号做滤波和放大等处理，然后将位移电压信号送入数据采集器。

步骤402：数据采集器采集所述裂隙监测设备对应的监测数据，并将所述监测数据发送至微处理器；

在具体的实施过程中，数据采集器在采集到各裂隙监测设备对应的监测数据后，对监测数据进行格式转换及修正处理，然后将监测数据发送至微处理器。可以理解的是，裂隙监测设备采集到的监测数据为位移电信号，数据采集器可以将该位移电信号转换为数字信号。

步骤403：所述微处理器在接收到所述监测数据后对所述监测数据进行处理获得处理后数据，将所述处理后数据发送至终端设备；

在具体的实施过程中，微处理器对监测数据进行处理，获得处理后数据，将处理后数据无线发送至终端设备。应当说明的是，微处理器中还包括有存储器，还可以将处理后数据存储在存储器中。当处理后数据超过预设阈值时，还可以启动设置在微处理器上的警报器进行预警。

步骤404：所述终端设备在接收到所述处理后数据后，将所述处理后数据进行显示。

在具体的实施过程中，室内的终端设备在接收到处理后数据之后，通过外接的显示器对处理后数据进行显示，并通过内置的专家系统管理软件进行数据分析从而做出决策。

应当说明的是，本实用新型实施例提供的监测方法是基于上述各实施例提供的监测系统的基础上的，是针对各监测系统的监测方法。

本实用新型实施例通过室外采集装置和室内监测装置构成的岩体裂隙监测系统，在该监测系统的基础上，通过裂隙监测设备对待监测岩石进行监测获得监测数据，数据采集器采集监测数据并将监测数据发送至微处理器，微处理器对监测数据进行处理将处理后数据远程发送至终端设备，以供工作人员对山区岩石进行实时监控，有效的减少崩塌落石等地质灾害的发生。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种岩体裂隙监测系统，其特征在于，包括：相互通信的室外采集装置和室内监测装置；

所述室内监测装置包括终端设备；

所述室外采集装置包括至少一个裂隙监测设备、至少一个数据采集器、微处理器和供电设备；所述供电设备为所述裂隙监测设备、所述数据采集器和所述微处理器提供电源；所述裂隙监测设备安装在待监测岩体上，用于对所述待监测岩体进行监测；所述数据采集器用于采集所述裂隙监测设备监测到的监测数据，并将所述监测数据发送给所述微处理器；所述微处理器用于对所述监测数据进行处理，并将处理后数据发送至所述终端设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述裂隙监测设备包括线性位移传感器、恒流源电路和信号调理电路；所述恒流源电路为所述线性位移传感器供电，所述线性位移传感器用于产生位移电信号，所述信号调理电路用于将所述位移电信号进行放大和滤波处理。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器包括单片机和AD转换器；所述AD转换器用于将所述监测数据从电信号转化为数字信号，所述单片机用于对所述监测数据进行修正处理。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器包括微控制器、存储器和定时器；所述微控制器用于获取并处理所述监测数据，获得处理后数据，所述存储器用于存储所述处理后数据，所述定时器用于控制所述裂隙监测设备的启停。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微处理器，还包括报警器，若所述微控制器判断所述监测数据异常时，触发所述报警器报警。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微处理器，还包括GPRS模块，所述微控制器通过所述GPRS模块向所述终端设备进行通信。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述微处理器，还包括定位模块，所述定位模块用于标定所述微处理器的位置信息，并将所述位置信息发送至所述终端设备。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光电隔离装置，所述光电隔离装置用于降低所述裂隙监测设备、所述数据采集器和所述微处理器之间的干扰。

9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，所述供电设备为太阳能发电装置、风力发电装置或柴油机发电装置。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述线性位移传感器为电阻型拉杆式位移传感器。