CN216927779U - 一种多传感器边坡监测预警设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多传感器边坡监测预警设备，包括主支撑柱和若干辅助支撑杆：若干辅助支撑杆沿周向均匀阵列设置在主支撑柱外围，每根辅助支撑杆与主支撑柱之间均设置有加强筋，主支撑柱设置有能源收集和雨量监测装置、通信模块、振动传感器和土壤湿度传感器，辅助支撑杆设置有倾斜传感器和压力传感器，通过构建支撑柱和若干辅助支撑杆的复合结构，提升边坡监测设备的稳定性，在整个设备中布设多种多个传感器协同感知多种参数的变化，通过自动调节能源收集和雨量监测装置，可根据天气的变化自动控制太阳能电池板和雨量监测板的位置转动，提升监测精度。

Description

一种多传感器边坡监测预警设备

技术领域

本实用新型涉及边坡监测技术领域，具体涉及一种多传感器边坡监测预警设备。

背景技术

边坡监测对预防边坡风险以实现风险关口前移至关重要。当下边坡监测主要方式为将边坡监测设备以栅格化方式固定于边坡的各个位置，并基于传感器或卫星定位等手段对边坡内部变形及位置变化进行监测，但现有相关技术仍存在较多弊端：

1)现有边坡监测设备的稳定性仍待提高，数据准确度仍不够精准，设备的稳定性和监测数据的准确性对边坡监测来说举足轻重。

2)现有传感器监测过程较为单一，各传感器单独工作，缺乏多传感器间的智能化协同，不仅降低了监测效率，还造成了资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有边坡监测设备的稳定度，现有传感器监测过程较为单一，各传感器单独工作，监测精准度不高，目的在于提供一种多传感器边坡监测预警设备，构建复合支撑结构，提升边坡监测设备的稳定性，在整个设备中布设多种多个传感器协同感知多种参数的变化，提升监测精度。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，包括主支撑柱和若干辅助支撑杆：

所述若干辅助支撑杆沿周向均匀阵列设置在主支撑柱外围，每根所述辅助支撑杆与主支撑柱之间均设置有连杆；

所述主支撑柱设置有能源收集和雨量监测装置、通信模块、振动传感器和土壤湿度传感器，所述振动传感器用于监测边坡内部结构的振动情况，所述土壤湿度传感器用于监测边坡内部土壤的湿度数值；

所述辅助支撑杆设置有倾斜传感器和压力传感器，所述倾斜传感器用于监测边坡内部的位移变化数值，所述压力传感器用于监测边坡对辅助支撑杆的压力数值；

所述能源收集和雨量监测装置、振动传感器、土壤湿度传感器所述倾斜传感器、压力传感器均与通信模块信号连接。

本实用新型设置主支撑柱和若干辅助支撑杆，若干辅助支撑杆沿周向均匀阵列设置在主支撑柱外围，每根辅助支撑杆与主支撑柱之间均设置有连杆，辅助支撑杆通过加强筋和固定板与主支撑柱固定连接，主支撑柱设置有能源收集和雨量监测装置、通信模块、振动传感器和土壤湿度传感器，辅助支撑杆设置有倾斜传感器和压力传感器，通过构建支撑柱和若干辅助支撑杆的复合结构，提升边坡监测设备的稳定性，在整个设备中布设多种多个传感器协同感知多种参数的变化，提升监测精度。

进一步的，所述主支撑柱一部分位于地面以下，所述主支撑柱地下部分的上半部分由水泥填充，下半部分埋入土壤，所述辅助支撑杆至少有四根，所述辅助支撑杆围绕主支撑柱成正方形排列，所述辅助支撑杆与主支撑柱的距离均相同，所述主支撑外侧设置有固定板，所述辅助支撑杆均与固定板连接，所述辅助支撑杆完全埋入土壤内部。通过将主支撑柱一部分埋入土壤内部并进行水泥填充进行固定，提高监测设备的稳定性。

进一步的，所述振动传感器和土壤湿度传感器设置在主支撑柱底部，所述倾斜传感器和压力传感器设置在辅助支撑杆远离主支撑柱的一侧，所述压力传感器设置在倾斜传感器的下方。提高检测精度，能够更加准确检测个参数变化。

进一步的，所述能源收集与雨量监测装置包括伺服电机、传动支撑杆和支撑板：所述伺服电机设置在主支撑柱杆体上，所述伺服电机连接传动支撑杆，所述传动支撑杆外套接有支撑板，所述支撑板两侧设置有太阳能电池板和雨量监测板；所述太阳能电池板上设置有光敏传感器，所述雨量监测板上设置有光学雨量传感器；所述光敏传感器用于监测不同方向太阳光线的强度，所述光学雨量传感器用于监测雨量大小和数值。伺服电机控制传动支撑杆转动带动支撑板转动，通过光敏传感器监测太阳光线强弱调节太阳能电池板和雨量监测板的方位，进行太阳能电池板的充电或雨量监测。

进一步的，所述主支撑柱顶端设置有北斗信号接收器，所述北斗信号接收器用于对主支撑柱的三维位置进行定位。进行三维定位可以观测监测设备的位置变化从而判断边坡的变化。

进一步的，所述主支撑柱顶端设置有LED灯带。当个传感器监测到的参数超过阈值时LED 灯带发光以提供风险预警。

进一步的，所述通信模块包括5G传输模块、控制模块、蓝牙模块、信号天线：所述5G传输模块、控制模块、蓝牙模块依次设置在LED灯带下方，所述信号天线设置在主支撑柱的顶端；所述5G传输模块用于边坡监测预警设备和云端数据平台的数据传输，所述控制模块用于控制传感器监测速度和能源收集与雨量监测装置的运行，所述蓝牙模块用于连接移动终端与边坡监测预警设备，所述信号天线用于信号的收发。通过通信模块进行个传感器监测速率的控制，提高检测精度。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1)构建主支撑柱和若干辅助支撑柱的复合支撑结构，提升了边坡监测设备的稳定性，通过在辅助支撑柱中布设多个压力传感器和多个倾斜传感器，提升了监测精度。

2)构建光敏传感器和光学雨量传感器协同感知，伺服电机通过自动调节结构，可根据天气的变化自动控制太阳能电池板和雨量监测板的位置转动。

3)构建压力传感器、振动传感器、光学雨量传感器、土壤湿度传感器、倾斜传感器、光敏传感器为一体的多传感器体系，结合北斗信号接收器判断边坡潜在风险的来源。

4)构建压力传感器、振动传感器、光学雨量传感器、土壤湿度传感器、倾斜传感器、北斗信号接收器智能化协同工作体系，根据单一传感器的异常变化，智能化协同调节各传感器的数据采集频率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中的主视图；

图2为本实用新型实施例中的侧视图；

图3为本实用新型实施例中的功能模块连接关系图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-主支撑柱，2-辅助支撑杆，31-伺服电机，32-传动支撑杆，33-支撑板，34-太阳能电池板，35-雨量监测板，41-5G传输模块，42-控制模块，43-蓝牙模块，44-信号天线，5-LED灯带，6-北斗信号接收器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1-图2所示，本实施例提供一种多传感器边坡监测预警设备，包括主支撑柱1和若干辅助支撑杆2，若干辅助支撑杆2沿周向均匀阵列设置在主支撑柱1外围，每根辅助支撑杆2与主支撑柱1之间均设置有连杆，辅助支撑杆2通过加强筋连接，主支撑柱1设置有能源收集和雨量监测装置、通信模块、振动传感器和土壤湿度传感器，振动传感器用于监测边坡内部结构的振动情况，土壤湿度传感器用于监测边坡内部土壤的湿度数值，辅助支撑杆2设置有倾斜传感器和压力传感器，倾斜传感器用于监测边坡内部的位移变化数值，压力传感器用于监测边坡对支撑柱的压力数值，能源收集和雨量监测装置、振动传感器、土壤湿度传感器所述倾斜传感器、压力传感器均与通信模块信号连接。主支撑柱1下半部分位于地面以下，主支撑柱1地下部分的上半部分由水泥填充，下半部分埋入土壤，辅助支撑杆2至少有四根，辅助支撑杆2围绕主支撑柱1成正方形排列，辅助支撑杆2与主支撑柱1的距离均相同，主支撑柱1外侧设置有固定板，辅助支撑杆2均与固定板连接，辅助支撑杆2完全埋入土壤内部，通过将主支撑柱1一部分埋入土壤内部并进行水泥填充进行固定，提高边坡监测设备的稳定性，振动传感器和土壤湿度传感器设置在主支撑柱底部，倾斜传感器和压力传感器设置在辅助支撑杆2远离主支撑柱1的一侧，压力传感器设置在倾斜传感器的下方，能够提高检测精度，能够更加准确检测各个参数的变化，通过构建主支撑柱1和若干辅助支撑杆 2的复合结构，提升边坡监测设备的稳定性，在整个设备中布设多种多个传感器协同感知多种参数的变化，提升监测精度。

在一些可能的实施例中，能源收集与雨量监测装置包括伺服电机31、传动支撑杆32和支撑板33，伺服电机31、传动支撑杆32和支撑板33均有两个且在主支撑杆1上对称设置，伺服电机31设置在主支撑柱1杆体上，伺服电机31连接传动支撑杆32，传动支撑杆32外套接有支撑板33，支撑板33两侧设置有太阳能电池板34和雨量监测板35，太阳能电池板 34位于左传动支撑杆32的右侧表面和右传动支撑杆32的左侧表面，雨量监测板位35于左传动支撑杆32的左侧表面和右传动支撑杆32的右侧表面，与太阳能电池板34相背，太阳能电池板34上设置有光敏传感器，雨量监测板35上设置有光学雨量传感器，光敏传感器用于监测不同方向太阳光线的强度，光学雨量传感器用于监测雨量大小和数值。伺服电机31控制传动支撑杆32转动带动支撑板33转动，通过光敏传感器监测太阳光线强弱调节太阳能电池板34和雨量监测板35的方位，进行太阳能电池板34的充电或雨量监测，通过将太阳能电池板34设置在左右传动支撑杆32的不同面，能够更好的进行光线强度的监测。

在一些可能的实施例中，主支撑柱1顶端设置有北斗信号接收器6，北斗信号接收器6 用于对主支撑柱1的三维位置进行定位。进行三维定位可以观测监测设备的位置变化从而判断边坡的变化。

在一些可能的实施例中，主支撑柱1顶端设置有LED灯带5，LED灯带5用于警示。当边坡监测预警设备监测到潜在风险时，LED灯带5发光以提供风险预警。

在一些可能的实施例中，通信模块包括5G传输模块41、控制模块42、蓝牙模块43、信号天线44，5G传输模块41、控制模块42、蓝牙模块43依次设置在LED灯带5下方，信号天线44设置在主支撑柱1的顶端；5G传输模块41用于边坡监测预警设备和云端数据平台的数据传输，控制模块42用于控制传感器监测速度和能源收集与雨量监测装置的运行，蓝牙模块43用于连接移动终端与边坡监测预警设备，信号天线44用于信号的收发。通过通信模块进行各个传感器监测速率的控制，提高检测精度。

在一些可能的实施例中，将边坡监测设备安装在指定位置，北斗信号接收器6和各个传感器开始工作，光敏传感器监测太阳光强度判断是晴天还是雨天，若判断为晴天，伺服电机 31转动，使太阳能电池板34面向光照最强的方向，并通过光敏传感器不断监测光照，通过光照强度调节传动支撑杆32和支撑板33，若判断为阴天，打开雨量监测板35进行雨量监测，若监测传感器数据存在异常，LED灯带5发出预警信号，通过实时监测和多传感器协同工作可以动态调节北斗信号接收器6与各个传感器的数据采集频率，并将数据实时传送至云平台。

实施例2

步骤一、将智能边坡监测预警设备埋入土壤内部，并通过混泥土浇筑以保障设备的稳固性；

步骤二、北斗信号接收器6和各个传感器开始进行监测与数据收集，其中土壤内部位移和压力大小数值分别为4个倾斜传感器和4个压力传感器的平均值；

步骤三、当光敏传感器监测到天气晴朗时，依据光敏传感器监测的不同角度的光线强度，伺服电机31驱动太阳能电池板转34动至光线最强的位置，提升太阳能电池工作效率；当光学雨量传感器监测到天气下雨时，伺服电机31驱动雨量监测板35转动至正上方，以实现雨量大小的监控；在夜晚时段，保持雨量监测板35面向正上方，以便监测夜间降雨量。

步骤四、设定北斗信号接收器6和各个传感器的初始监测速率为A次/小时，当监测数据存在异常时，按照以下规则进行监测频率调整：

S1、当北斗信号接收器6监测到设备的三维坐标变化值超过设定阈值时，即设定安全变化阈值为B％，当坐标变化为B1％时(B1>B)，倾斜传感器、压力传感器、振动传感器、土壤湿度传感器的监测速率提升为(A×B1/B)次/小时；

S2、当雨量监测传感器监测到天气开始下雨时，根据雨量大小分为0-C，其中最大雨量为C。当雨量监测传感器监测到雨量为C1时，此时北斗信号接收器6、倾斜传感器、压力传感器、土壤湿度传感器以(A×C/C1)次/小时的速度进行监测；

S3、当振动传感器监测到土壤结构振动超过设定阈值时，即设定安全变化阈值为D％，当振动幅度为D1％时(D1>D),北斗信号接收器6、倾斜传感器、压力传感器以(A×(D1/D)²) 次/小时的速度进行监测；

S4、当土壤湿度传感器监测到土壤湿度大于设定阈值时，即土壤湿度的设定阈值为E，现湿度为E1(E1>E)，则北斗信号接收器6、倾斜传感器、压力传感器以(A×E1/E)次/小时的速度进行监测；

S5、当压力传感器监测到压力值大于设定阈值时，如压力的设定阈值为F，现压力为F1 (F1>F)，则北斗信号接收器6、倾斜传感器以(A×(F1/F)²)次/小时的速度进行监测。

S6、当两个及以上传感器监测数据异常时，各传感器以异常数据所对应的最大监测速度作为监测速度。例如：当雨量监测传感器和土壤湿度传感器数据均出现异常，且(A×C/C1)> (A×E1/E)时，北斗信号接收器6、倾斜传感器、压力传感器将以(A×C/C1)次/小时的速度进行监测；

步骤五、基于压力传感器、振动传感器、光学雨量传感器、土壤湿度传感器，以及北斗信号接收器6、倾斜传感器的异常值，判断边坡潜在风险的来源。例如：当光学雨量传感器监测到雨量由小变大时，倾斜传感器的监测数据变化随雨量变大而加剧，则表明雨量大小对边坡的影响较大。

步骤六、各个传感器和北斗信号接收器6将采集和监测数据通过5G通讯模块41传递至云监测平台，还可通过蓝牙模块42传输至移动终端进行监测，当任一传感器或北斗信号接收器6的监测数值大于设定阈值时，LED灯带5开始闪烁以提供报警，与此同时，5G通讯模块 41将向云监测终端提供报警，并提供异常传感器数据。

在一些可能的实施例中，压力传感器为SCYG315土压力传感器，土壤湿度传感器为NHSF48 土壤水分传感器，倾斜传感器为NB-WS2000倾斜传感器，振动传感器为CYT9200振动传感器，光敏传感器为XHS-PT3528QC-24C光敏传感器，光学雨量传感为JXBS-3001-GXYL光学雨量传感器。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，包括主支撑柱(1)和若干辅助支撑杆(2)：

所述若干辅助支撑杆(2)沿周向均匀阵列设置在主支撑柱(1)外围，每根所述辅助支撑杆(2)与主支撑柱(1)之间均设置有加强筋；

所述主支撑柱(1)设置有能源收集和雨量监测装置、通信模块、振动传感器和土壤湿度传感器，所述振动传感器用于监测边坡内部结构的振动情况，所述土壤湿度传感器用于监测边坡内部土壤的湿度数值；

所述辅助支撑杆(2)设置有倾斜传感器和压力传感器，所述倾斜传感器用于监测边坡内部的位移变化数值，所述压力传感器用于监测边坡对辅助支撑杆(2)的压力数值；

所述能源收集和雨量监测装置、振动传感器、土壤湿度传感器所述倾斜传感器、压力传感器均与通信模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述主支撑柱(1)一部分位于地面以下，所述主支撑柱(1)地下部分的上半部分由水泥填充，下半部分埋入土壤。

3.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述辅助支撑杆(2)至少有四根，所述辅助支撑杆(2)围绕主支撑柱(1)成正方形排列，所述辅助支撑杆(2)与主支撑柱(1)的距离均相同，所述主支撑柱(1)外侧设置有固定板，所述辅助支撑杆(2)均与固定板连接，所述辅助支撑杆(2)完全埋入土壤。

4.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述振动传感器和土壤湿度传感器设置在主支撑柱(1)底部，所述倾斜传感器和压力传感器设置在辅助支撑杆(2)远离主支撑柱(1)的一侧，所述压力传感器设置在倾斜传感器的下方。

5.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述能源收集与雨量监测装置包括伺服电机(31)、传动支撑杆(32)和支撑板(33)：

所述伺服电机(31)设置在主支撑柱(1)杆体上，所述伺服电机(31)连接传动支撑杆(32)，所述传动支撑杆(32)外套接有支撑板(33)，所述支撑板(33)两侧设置有太阳能电池板(34)和雨量监测板(35)。

6.根据权利要求5所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述太阳能电池板(34)上设置有光敏传感器，所述光敏传感器用于监测不同方向太阳光线的强度，所述雨量监测板(35)上设置有光学雨量传感器，所述光学雨量传感器用于监测雨量大小和数值。

7.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述主支撑柱(1)顶端设置有北斗信号接收器(6)，所述北斗信号接收器(6)用于对主支撑柱(1)的三维位置进行测量。

8.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述主支撑柱(1)顶端设置有LED灯带(5)。

9.根据权利要求1所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述通信模块包括5G传输模块(41)、控制模块(42)、蓝牙模块(43)和信号天线(44)：所述5G传输模块(41)、控制模块(42)、蓝牙模块(43)依次设置在LED灯带(5)下方，所述信号天线(44)设置在主支撑柱(1)的顶端。

10.根据权利要求9所述的多传感器边坡监测预警设备，其特征在于，所述5G传输模块(41)用于边坡监测预警设备和云端数据平台的数据传输，所述控制模块(42)用于控制传感器监测速度和能源收集与雨量监测装置的运行，所述蓝牙模块(43)用于连接移动终端与边坡监测预警设备，所述信号天线(44)用于信号的收发。

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