TWI416438B - 用於感測泥石流的擺動型設備及其感測泥石流的方法 - Google Patents

Description

用於感測泥石流的擺動型設備及其感測泥石流的方法

本發明是有關於一種用於感測泥石流的擺動型設備和使用所述設備來感測泥石流的方法，且更特定來說，本發明涉及用於感測泥石流的擺動型設備，其中用於感測泥石流的多個擺動型杆在幾個級中安置於山谷部分、傾斜表面、基岩、上面將鋪設水泥的部分以及與泥石流發生有關的土壤層中，使得可準確計算泥石流的高度、規模和移動速度且可通過早期感測泥石流的發生來發出警告；且本發明還涉及使用所述設備來感測泥石流的方法。

相關專利申請案的交叉參考

本申請案主張2009年10月19日在韓國知識產權局申請的第10-2009-0099325號韓國專利申請案的權益，所述韓國專利申請案的揭示內容全文以引用的方式併入本文中。

在韓國，塌方在每個夏季重複發生，這造成生命和財產的大量損失。近十年的塌方的死亡人數已達到韓國整個自然災害的年平均死亡人數的27%，且因此非常嚴重。據報道塌方的年平均死亡人數的約85%是由於自然傾斜表面的塌方而產生的。

韓國發生的自然傾斜表面的塌方的約90%或更高百分比對應於泥石流塌方，其中構成土地的泥土和沙子或粗碎片和水在夏季嚴重暴風雨時高速流入傾斜表面的底部部 分。形成於下伏(under-lying)岩石的頂部部分上的土壤層根據韓國的地質特性而彼此不同。然而，大多數土壤層具有2m或2m以下的小厚度，且當塌方發生時，土地的飽和程度由於強雨而較高，且土壤層與水混合且因此泥石流塌方頻繁發生。

泥石流的移動速度在約0.5米/秒到30米/秒的各種範圍內，且大多數泥石流移動較快。

因此，為了減少泥石流塌方的損害，非常重要的是早期感測泥石流的發生且進行應對。特定來說，有效的是感測沿著自然傾斜表面的山谷部分(先前位於山谷的頂部部分處)移動的泥石流，且向在山谷的下游的人發出疏散警告以使得該人可通過警告而快速疏散。

為此，需要在山谷部分中安裝且操作用於感測泥石流的設備。

在韓國和外國廣泛使用的用於泥石流的常規傳感器中，在山谷的橫截面上安裝一條線，且接著通過當泥石流沿著山谷移動時切割所述線來感測泥石流。

然而，在使用一條線的用於泥石流的常規傳感器中，在線安裝時應維持預定張力。為此，線的兩端應固定在例如基岩或上面將鋪設混凝土水泥的部分等固體物體上。因此，當用戶選擇自然傾斜表面的山谷部分的將安裝該條線的點時經常發生困難。

而且，在同一點處在若干級上安裝該條線不是容易的。因此，難以準確測量泥石流的高度、規模和移動速度。

而且，由於當泥石流發生時線被切斷，因此該條線無法永久使用，這由於重新安裝而增加了成本。

本發明提供一種用於感測泥石流的擺動型設備，其中在韓國占自然傾斜表面上塌方類型的大部分的泥石流塌方可早期被感測且可向對應的本地防災組織和居民快速通知；且提供一種使用所述設備來感測泥石流的方法。

本發明還提供一種用於感測泥石流的擺動型設備，其可直接安裝於與泥石流發生有關的山谷部分中，且可經操作以使得可實時感測泥石流的發生；且提供一種使用所述設備來感測泥石流的方法。

本發明還提供一種用於感測泥石流的擺動型設備，其可以各種間隔自由安裝於傾斜表面上，且特定來說可容易地安裝于基岩、上面將鋪設水泥的部分和土壤層上；且提供一種使用所述設備來感測泥石流的方法。

本發明還提供一種用於感測泥石流的擺動型設備，其可在多個級處安裝以便可準確計算泥石流的高度、規模、移動速度等且可通過早期感測泥石流的發生而發出警告；且提供一種使用所述設備來感測泥石流的方法。

本發明還提供一種用於感測泥石流的擺動型設備，其可永久使用以便解決一條線無法重新使用(因為該條線在泥石流發生時被切斷)的常規問題；且提供一種使用所述設備來感測泥石流的方法。

根據本發明的一方面，提供一種用於感測泥石流的擺 動型設備，所述設備包含：泥石流感測單元，其單獨地固定在地面上且包含與所述泥石流接觸而旋轉的感測杆；以及數據記錄器，其從所述泥石流感測單元接收實時測量的數據且將所述數據發射到遠程位置。

所述泥石流感測單元可包含：擺動型泥石流感測杆，其與所述泥石流接觸而旋轉且重複使用；主體單元，其感測在接觸所述擺動型泥石流感測杆時產生的電信號；以及地面固定單元，其包括固定在地面上的錨且支撐所述擺動型泥石流感測杆和所述主體單元。

感測杆旋轉軸包含旋轉軸凹槽(groove)，所述主體單元的感測杆旋轉力調整螺釘插入至所述旋轉軸凹槽中且所述旋轉軸凹槽形成於所述感測杆旋轉軸的兩端中，所述感測杆旋轉軸以及附接到所述感測杆旋轉軸的“+”電極感測信號產生器可安置於所述擺動型泥石流感測杆的一端上。

所述主體單元可包含：旋轉凹槽，其經形成以使得所述擺動型泥石流感測杆通過所述旋轉凹槽而旋轉；感測杆旋轉力調整螺釘，其插入於從所述主體單元的上部和下部部分穿過所述旋轉凹槽而形成的調整螺釘孔中；“-”電極感測信號產生器，其安置於所述旋轉凹槽的一側處；以及母連接器，所述地面固定單元在與所述旋轉凹槽的所述一側相對的一側處連接到所述母連接器。

所述地面固定單元可包含：螺釘型固定錨，其固定在地面上；以及連接器，其包括公連接器，安置於所述螺釘型固定錨的另一側處且連接到所述主體單元的所述母連接 器；球，所述公連接器從所述球突出；以及支撐以任意角度旋轉的所述球的固定螺釘。

所述錨可為螺釘型錨。

所述擺動型泥石流感測杆可在0°到-90°的範圍內旋轉。

所述擺動型泥石流感測杆的所述“+”電極感測信號產生器可從5°或更高角度來接觸所述主體單元的所述“-”電極感測信號產生器以感測所述泥石流的發生。

所述擺動型泥石流感測杆的旋轉力可使用形成於所述主體單元中的所述感測杆旋轉力調整螺釘來調整。

所述數據記錄器可以有線或無線方式而連接到多個泥石流感測單元，所述多個泥石流感測單元在垂直方向上佈置在多個級中以便檢查所述泥石流的高度和規模。

所述數據記錄器可以有線或無線方式而連接到多個泥石流感測單元，所述多個泥石流感測單元安裝於具有預定距離的每一點中，以便根據所述泥石流的距離來檢查所述泥石流的移動速度且檢查所述泥石流的移動距離。

根據本發明的另一方面，提供一種使用用於感測泥石流的擺動型設備來感測泥石流的方法，所述用於感測泥石流的擺動型設備包含泥石流感測單元和數據記錄器，所述方法包含：在用於維持張力的額外單元未被使用的情況下將用於感測泥石流的所述擺動型設備單獨固定在地面上；以及當以各種方式佈置於固定點處的一個或一個以上泥石流感測單元接觸所述泥石流、旋轉且產生電信號時，實時 接收所述電信號，其中所述實時接收所述電信號是由所述數據記錄器執行，且測量所述泥石流的高度、體積(規模)、移動距離和移動速度中的至少一者。

可基於在所述泥石流移動的方向上安裝多個泥石流感測單元的多個點之間的距離和所述多個泥石流感測單元的泥石流感測時間，通過以下等式1來計算所述泥石流的所述移動速度： 其中v是所述泥石流的所述移動速度(米/秒)，t是泥石流感測時間(秒)，且L是所述泥石流感測單元安裝的距離(cm)。

可使用所述泥石流移動的方向上在多個點處安裝的多個泥石流感測單元的初始泥石流感測點和所述泥石流感測單元的最終感測點來計算所述泥石流的所述移動距離。

可在一點的橫截面處當在垂直方向上在多個級中安裝多個泥石流感測單元時使用接觸所述泥石流且旋轉的最上部泥石流感測單元的高度，借此而使用以下等式2來計算所述泥石流的高度： 其中A是橫截面面積(m² )，w ₀ 是山谷的橫截面的下部部分的寬度(m)，w _n 是所述山谷的所述橫截面的上部部分的寬度(m)，n是在安裝多個泥石流感測單元的多個點 處所述山谷的所述橫截面的寬度的數目，且h是所述泥石流的高度(m)。

可借助於使用在感測所述泥石流的多個安裝點處安裝的多個上部和下部泥石流感測單元且借助於使用根據所述泥石流有在移動之處的所述多個泥石流感測單元的所述安裝點的距離，基於根據所述點中的每一者的所述泥石流的橫截面面積來計算所述泥石流的橫截面，借此而使用以下等式3來計算所述泥石流的體積(或規模)：V ={(A ₁ +A ₂ +A ₃ +.....+A _n )/n }×L ...(3)，其中V是體積(m³ )，A _n 是在第n點處山谷的橫截面面積(m² )，n是在所述山谷的前進方向上安裝多個泥石流感測單元的點的數目，且L是點A ₁ 與點A _n 之間的距離(m)。

可通過使用錨而將用於感測泥石流的所述擺動型設備直接固定在堅實的地面上。

可在對地面進行灌漿之後通過使用錨而將用於感測泥石流的所述擺動型設備固定在由土壤形成的鬆弛固體上。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

通過參考附圖來詳細描述本發明的示範性實施例將更明瞭本發明的上述和其它特徵和優點。

下文中，將通過參看附圖闡釋本發明的示範性實施例來描述本發明。

圖1A是在根據本發明實施例的用於感測泥石流的擺動型設備中將安裝多個泥石流感測單元1的多個點的平面圖，圖1B是沿著圖1A的線A-A'截取的橫截面圖，且圖2是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1的結構的示意圖。

參看圖1A和圖1B，根據本發明當前實施例的用於感測泥石流的擺動型設備包含：多個泥石流感測單元1，其各自包含一與泥石流接觸且旋轉的感測杆；以及數據記錄器2，其從泥石流感測單元1中的一者接收實時測量的數據且將數據發射到遠程位置。

泥石流感測單元1包含：擺動型泥石流感測杆11，其容易安裝、準確檢查泥石流的規格且在長時間中重複使用；主體12，其感測由於與擺動型泥石流感測杆11接觸而引起的電信號；以及地面固定單元13，其通過使用螺釘型固定錨131而將擺動型泥石流感測杆11和主體12固定在地面上，使得無論地面形成的材料和條件如何均可安裝用於感測泥石流的擺動型設備。

擺動型泥石流感測杆11是棍形的且可具有其它擺動類型。

連接器132形成於地面固定單元13的螺釘型固定錨131的一側，且由不銹鋼所形成的主體12附接到連接器132。連接器132與主單元12之間的連接可以各種方式執 行。在本發明的實施例中，形成於地面固定單元13的一端處的公連接器1323插入于形成于主體單元12中且具有螺紋的母連接器124中。然而，本發明不限於此連接方式，且公連接器1323和母連接器124可以各種方式彼此連接。

泥石流感測單元1包含作為用於支撐擺動型泥石流感測杆11的固定單元的主體單元12。主體單元12包含感測杆旋轉力調整螺釘121，其充當鉸鏈(hinge)以使得擺動型泥石流感測杆11可在預定力施加於主體單元12上時旋轉。而且，可使用感測杆旋轉力調整螺釘121來任意地調整擺動型泥石流感測杆11的旋轉力。

而且，充當用於感測泥石流的傳感器的擺動型泥石流感測杆11由不銹鋼形成，且因在擺動型泥石流感測杆11接觸泥石流時施加於擺動型泥石流感測杆11上的預定力而旋轉。擺動型泥石流感測杆11可在與泥石流移動直到處於90°的最大角度的方向(相對於泥石流移動的方向為水平)相同的方向上旋轉。當擺動型泥石流感測杆11的“+”電極感測信號產生器1112和主體單元12的“-”電極感測信號產生器122從5°或更大角度彼此接觸時感測泥石流。

地面固定單元13的連接器132調整角度使得在安裝泥石流感測單元1時擺動型泥石流感測杆11的角度可相對于地面為水平的。連接器132包含以任意角度旋轉的圓形球1321和在四個方向上插入的固定螺釘1322。而且，公連接器1323從球1321突出，且插入於主體單元12的母連接器124中且與其連接。

因此，在用於感測泥石流的擺動型設備在多個級處在垂直方向上安裝於山谷部分的傾斜表面上之後，當具有預定規模的泥石流移動且擺動型泥石流感測杆11旋轉到泥石流的高度時，可檢查泥石流的高度和規模。

而且，用於感測泥石流的擺動型設備以類似方式而安裝於山谷的前進方向中的若干點處，以便可根據距離、泥石流的移動距離等準確地測量泥石流的移動速度。

圖3A是安裝于基岩和混凝土結構中的圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1的示範性視圖，且圖3B是安裝於土壤層中的圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1的示範性視圖。

本發明具有兩種用於在地面上固定地面固定單元13的方法。第一種方法是將螺釘型固定錨131固定于例如基岩或混凝土結構等堅實的地面上，且第二種方法是通過對地面進行灌漿而將地面固定單元13固定于由土壤形成的鬆弛地面上。

在此情況下，螺釘型固定錨131的直徑和長度是根據地面的狀態確定的。連接到主體單元12的連接器132安裝於螺釘型固定錨131的未插入於地面中的一端處。

在此情況下，如上所述，根據本發明的實施例，螺釘型固定錨131已安裝在地面上。然而，螺釘型固定錨131也可通過使用另一類型的固定單元而固定在地面上。

圖4是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備 的擺動型泥石流感測杆11和連接到擺動型泥石流感測杆11的主體單元12的詳細視圖，圖5是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的擺動型泥石流感測杆11的詳細視圖，且圖6是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的主體單元12的泥石流旋轉力調整部分和感測信號產生器的詳細視圖。

圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備包含擺動型泥石流感測杆11和連接到擺動型泥石流感測杆11的主體單元12。主體單元12包含旋轉凹槽125，其具有開放側以提供擺動型泥石流感測杆11在其中旋轉的空間部分，且擺動型泥石流感測杆11的感測杆旋轉軸111位於旋轉凹槽125中。感測杆旋轉軸111由插入于調整螺釘孔1211中的感測杆旋轉力調整螺釘121支撐，調整螺釘孔1211從主體單元12穿過旋轉凹槽125而形成。詳細來說，根據本發明實施例的主體單元12具有50mm的寬度、50mm的長度和35mm的高度的尺寸。在垂直方向上具有3mm直徑和3mm深度的具有旋轉軸功能的旋轉軸凹槽1111形成於擺動型泥石流感測杆11的感測杆旋轉軸111的兩端中，使得感測杆旋轉軸111可在接觸泥石流的流動時旋轉。通過旋轉軸凹槽1111，在主體單元12和感測杆旋轉力調整螺釘121彼此在旋轉軸凹槽1111的上部和下部部分中接觸時感測杆旋轉軸111將旋轉。

而且，用於感測泥石流的流動的“+”電極感測信號產生器1112垂直於擺動型泥石流感測杆11的縱向方向而附 接到感測杆旋轉軸111。

另外，“-”電極感測信號產生器122安裝於主體單元12的旋轉凹槽125的開放側的另一側處。

在擺動型泥石流感測杆11由於泥石流的流動而旋轉時，主體單元12產生用於產生電信號的感測信號。

換句話說，圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備包含：包含形成於其一端上的“+”電極感測信號產生器1112的擺動型泥石流感測杆11，和包含“-”電極感測信號產生器122且連接到擺動型泥石流感測杆11的主體單元12，因而在擺動型泥石流感測杆11由泥石流旋轉時感測來自“+”電極感測信號產生器1112和“-”電極感測信號產生器122的用於感測泥石流的流動的信號。

詳細來說，作為具有10mm直徑和10mm高度的八邊形形狀的不鏽塊體的感測杆旋轉軸111附接到擺動型泥石流感測杆11的前端，如圖5中所說明。感測杆旋轉軸111插入於插入在具有11mm高度的旋轉凹槽125中的感測杆旋轉力調整螺釘121中，且充當擺動型泥石流感測杆11的旋轉軸。

具有10mm長度、9mm高度和1mm厚度的“+”電極感測信號產生器1112安置于由八邊形不鏽塊體形成且附接到擺動型泥石流感測杆11的前端的感測杆旋轉軸111的一側處。因此，在擺動型泥石流感測杆11由泥石流旋轉時，具有“+”電極且具有10mm長度的“+”電極感測信號產生器1112一起旋轉，且設置在具有35mm長度、11mm 高度、10mm(上部)和3mm(下部)厚度且附接到主體單元12的“-”電極感測信號產生器122上。因此，產生電信號(見圖6)。因此，用於感測泥石流的擺動型設備可感測電信號且辨識安裝有用於感測泥石流的所述擺動型設備的點處的泥石流的發生。

擺動型泥石流感測杆11的旋轉力可由連接到主體單元12的兩端的感測杆旋轉力調整螺釘121來調整。感測杆旋轉力調整螺釘121用以維持根據用於感測泥石流的擺動型設備安裝的點處排放的地面形成材料的尺寸而不同的旋轉阻力。

舉例來說，在主要存在具有大顆粒的岩石的點處較大的旋轉阻力是必要的，且在主要存在具有小顆粒和水的土壤的點處較小的旋轉阻力是必要的。因此，感測杆旋轉力調整螺釘121用以調整所述旋轉阻力。

根據本發明實施例的感測杆旋轉力調整螺釘121包含兩個具有10mm直徑、5mm高度、17mm長度的螺釘型螺栓(bolts)。所述兩個螺釘型螺栓安裝於主體單元12的上部和下部部分處以充當擺動型泥石流感測杆11的旋轉軸。旋轉阻力在兩個螺釘型螺栓安裝於主體單元12的上部和下部部分處且收緊時增加，且旋轉阻力在兩個螺釘型螺栓鬆開時減小(見圖6)。

圖7A是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法來佈置電極的視圖，且圖 7B是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法由於杆旋轉帶來的電極接觸的示意圖，且圖7C是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法由於電極接觸而感測泥石流的發生的示意圖。

參看圖7A、圖7B和圖7C，根據實施例的擺動型泥石流感測杆11由具有400mm長度和5mm直徑的不銹鋼形成。如上所述，擺動型泥石流感測杆11連接到主體單元12且在泥石流移動的方向上根據泥石流的流動而旋轉。在此情況下，當附接到主體單元12的擺動型泥石流感測杆11的前端的“+”電極感測信號產生器1112和安裝於主體單元12處的“-”電極感測信號產生器122彼此接觸時，產生電信號。

擺動型泥石流感測杆11在0°到-90°的範圍內旋轉。可在泥石流從約5°移動的方向上感測泥石流的流動。

在本發明的實施例中，擺動型泥石流感測杆11和主體單元12從用於感測泥石流的擺動型設備安裝的點突出約43cm，其可容易地接觸泥石流。

泥石流是含有水、土壤、粗碎片等的密度流。由於擺動型泥石流感測杆11和連接到擺動型泥石流感測杆11的主體單元12維持充分的剛性，因此可有效地感測泥石流的流動。

由圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1產生的電信號存儲在以有線(或無線)方式連接的數據記錄器2中。數據記錄器2還具有實時地以無線方式向位於遠程位置的測量中心發射數據的功能。

數據記錄器2是通過集成的太陽能熱、將太陽能熱充入安裝於記錄器盒中的電池(未圖示)且使用太陽能熱作為功率來驅動的。

存儲在數據記錄器2中的數據由發射單元(未圖示)使用向遠程位置的碼分多重存取(CDMA)通信來發射，且用於發射數據的間隔可使用管理程序來自由調整。

現在將描述通過使用圖1A和圖1B的設備來感測泥石流的方法。

圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1以規則間隔安裝於從山谷的上游到下游的多個點處，且因此可用作針對泥石流的發生而發出警告的系統(見圖1A)。換句話說，儘管泥石流在山谷的任何部分中發生，但由於移動的泥石流允許擺動型泥石流感測杆11旋轉且產生電信號，所以可檢查泥石流的發生和泥石流發生的點。因此，圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1可用作針對泥石流塌方而發出警告的系統。

如圖1A中說明，安裝於從山谷的上游到下游的多個點處的圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1提供關於泥石流的移動速度和移動距離的 信息。

可基於多個泥石流感測單元1在山谷的方向上安裝的多個點之間的距離以及擺動型泥石流感測杆11旋轉且產生電信號的泥石流感測時間，使用等式1來計算泥石流的移動速度： 其中v是泥石流的移動速度(米/秒)，t是泥石流感測時間(秒)，且L是泥石流感測單元1安裝的距離(cm)。

如上所述，由於泥石流已移動直到感測泥石流的最終感測單元的點，因此可檢查泥石流從泥石流塌方開始的點移動到泥石流最終有在移動的山谷部分的下游點的距離。

而且，用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元1可以各種間隔而在多個級中於山谷部分的一點處單獨地安裝於山谷部分的橫截面兩側的傾斜表面上，如圖1B中說明。以此方式，在山谷部分的橫截面的垂直方向上在多個級中安裝的泥石流感測單元1從泥石流的橫截面的最上端部分旋轉到底部部分。因此，可測量山谷部分的橫截面的泥石流的高度。也就是說，擺動型泥石流感測杆11旋轉時所處的山谷部分的橫截面的高度是泥石流的高度，且可基於泥石流的高度來檢查。

泥石流的橫截面面積可根據用於感測泥石流的擺動型設備的多個泥石流感測單元從山谷的上游到下游安裝的多 個點來計算，且沿著山谷移動的泥石流的示意性體積可根據所述點且基於泥石流的橫截面面積來計算。首先，可通過使用泥石流的高度和山谷的寬度，使用等式2來計算泥石流的橫截面面積： 其中A是橫截面面積(m² )，w ₀ 是山谷的橫截面的下部部分的寬度(m)，w _n 是山谷的橫截面的上部部分的寬度(m)，n是在安裝有多個泥石流感測單元1的點處山谷的橫截面的寬度的數目，且h是泥石流的高度(m)。

泥石流的體積可基於所述點的每一者的橫截面面積而使用等式3來計算。因此，可解決在與泥石流塌方相關的大多數研究中無法辨識泥石流的體積的問題。

V ={(A ₁ +A ₂ +A ₃ +.....+A _n )/n }×L ...(3)，其中V是體積(m³ )，A _n 是在第n點處山谷的橫截面面積(m² )，n是在山谷的前進方向上安裝多個泥石流感測單元1的點的數目，且L是點A ₁ 與點A _n 之間的距離(m)。

如上所述，在根據本發明的用於感測泥石流的擺動型設備和通過使用所述設備來感測泥石流的方法中，在多個棍形泥石流感測單元在不維持額外張力的情況下在山谷部分的橫截面方向上在多個級中安裝於山谷部分的兩側的傾斜表面上之後，當泥石流流動時擺動型泥石流感測杆旋轉 且產生電信號，使得可感測泥石流的發生和流動。

此外，用於感測泥石流的擺動型設備可以各種間隔而自由地安裝於傾斜表面上，且特定來說，可容易地安裝于包含基岩或上面將鋪設水泥的部分的土壤層處。

此外，用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元可安裝在多個級中，使得可計算泥石流的高度、規模和移動速度。另外，由於擺動型泥石流感測杆在泥石流移動的方向上旋轉，因此可半永久地(semi-permanently)使用用於感測泥石流的擺動型設備。

雖然已參考本發明的示範性實施例而特定展示和描述了本發明，但所屬領域的一般技術人員將瞭解，在不脫離如所附申請專利範圍界定的本發明的精神和範圍的情況下，可在其中做出形式和細節上的各種改變。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧泥石流感測單元

2‧‧‧數據記錄器

11‧‧‧擺動型泥石流感測杆

111‧‧‧感測杆旋轉軸

1111‧‧‧旋轉軸凹槽

1112‧‧‧“+”電極感測信號產生器

12‧‧‧主體

121‧‧‧感測杆旋轉力調整螺釘

1211‧‧‧調整螺釘孔

122‧‧‧“-”電極感測信號產生器

124‧‧‧母連接器

125‧‧‧旋轉凹槽

13‧‧‧地面固定單元

131‧‧‧螺釘型固定錨

132‧‧‧連接器

1321‧‧‧球

1322‧‧‧固定螺釘

1323‧‧‧公連接器

圖1A是在根據本發明實施例的用於感測泥石流的擺動型設備中將安裝多個泥石流感測單元的多個點的平面圖。

圖1B是沿著圖1A的線A-A'截取的橫截面圖。

圖2是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元的結構的示意圖。

圖3A是安裝于基岩和混凝土結構中的圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元的示範性視圖。

圖3B是安裝於土壤層中的圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的泥石流感測單元的示範性視圖。

圖4是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的擺動型泥石流感測杆和連接到擺動型泥石流感測杆的主體單元的詳細視圖。

圖5是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的擺動型泥石流感測杆的詳細視圖。

圖6是圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的主體單元的泥石流旋轉力調整部分和感測信號產生器的詳細視圖。

圖7A是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法來佈置電極的視圖。

圖7B是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法由於杆旋轉帶來的電極接觸的示意圖。

圖7C是本發明實施例中根據圖1A和圖1B的用於感測泥石流的擺動型設備的測量原理和通過使用圖1A和圖1B的設備而感測泥石流的方法由於電極接觸而感測泥石流的發生的示意圖。

1‧‧‧泥石流感測單元

Claims (17)

1. 一種用於感測泥石流的擺動型設備，所述設備包括：多個泥石流感測單元，其單獨地固定在地面上且各自包括與所述泥石流接觸而旋轉的感測杆；以及數據記錄器，其從所述泥石流感測單元接收實時測量的數據且將所述數據發射到遠程位置，其中所述數據記錄器以有線或無線方式而連接到多個泥石流感測單元，所述多個泥石流感測單元在垂直方向上佈置在多個級中以便檢查所述泥石流的高度和規模。
2. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中所述泥石流感測單元中的每一者包括：擺動型泥石流感測杆，其與所述泥石流接觸而旋轉且重複使用；主體單元，其感測在接觸所述擺動型泥石流感測杆時產生的電信號；以及地面固定單元，其包括固定在地面上的錨且支撐所述擺動型泥石流感測杆和所述主體單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中感測杆旋轉軸包括旋轉軸凹槽，所述主體單元的感測杆旋轉力調整螺釘插入至所述旋轉軸凹槽中且所述旋轉軸凹槽形成於所述感測杆旋轉軸的兩端中，所述感測杆旋轉軸以及附接到所述感測杆旋轉軸的“+”電極感測信號產生器安置於所述擺動型泥石流感測杆的一端上。
4. 如申請專利範圍第3項所述的設備，其中所述主體 單元包括：旋轉凹槽，其經形成以使得所述擺動型泥石流感測杆通過所述旋轉凹槽而旋轉；感測杆旋轉力調整螺釘，其插入於從所述主體單元的上部和下部部分穿過所述旋轉凹槽而形成的調整螺釘孔中；“-”電極感測信號產生器，其安置於所述旋轉凹槽的一側處；以及母連接器，所述地面固定單元在與所述旋轉凹槽的所述一側相對的一側處連接到所述母連接器。
5. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中所述地面固定單元包括：螺釘型固定錨，其固定在地面上；以及連接器，其包括公連接器，安置於所述螺釘型固定錨的另一側處且連接到所述主體單元的所述母連接器；球，所述公連接器從所述球突出；以及支撐以任意角度旋轉的所述球的固定螺釘。
6. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中所述錨是螺釘型錨。
7. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中所述擺動型泥石流感測杆在0°到-90°的範圍內旋轉。
8. 如申請專利範圍第4項所述的設備，其中所述擺動型泥石流感測杆的所述“+”電極感測信號產生器從5°或更高角度來接觸所述主體單元的所述“-”電極感測信號產生 器以感測所述泥石流的發生。
9. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中所述擺動型泥石流感測杆的旋轉力是使用插入於所述主體單元中的所述感測杆旋轉力調整螺釘來調整。
10. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中所述數據記錄器以有線或無線方式而連接到多個泥石流感測單元，所述多個泥石流感測單元安裝於具有預定距離的每一點中，以便根據所述泥石流的距離來檢查所述泥石流的移動速度且檢查所述泥石流的移動距離。
11. 一種使用申請專利範圍第1項所述的用於感測泥石流的擺動型設備來感測泥石流的方法，所述用於感測泥石流的擺動型設備包括多個泥石流感測單元和數據記錄器，所述方法包括：在用於維持張力的額外單元未被使用的情況下將用於感測所述泥石流的所述擺動型設備單獨固定在地面上；以及當以各種方式佈置於固定點處的一個或一個以上泥石流感測單元接觸所述泥石流、旋轉且產生電信號時，實時接收所述電信號，其中所述實時接收所述電信號是由所述數據記錄器執行，且測量所述泥石流的高度、體積(規模)、移動距離和移動速度中的至少一者。
12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中基於在所述泥石流移動的方向上安裝多個泥石流感測單元的多個點之間的距離和所述多個泥石流感測單元的泥石流感測時 間，通過以下等式1來計算所述泥石流的所述移動速度： 其中v是所述泥石流的所述移動速度(米/秒)，t是泥石流感測時間(秒)，且L是所述泥石流感測單元安裝的距離(cm)。
13. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中使用所述泥石流移動的方向上在多個點處安裝的多個泥石流感測單元的初始泥石流感測點和所述泥石流感測單元的最終感測點來計算所述泥石流的所述移動距離。
14. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中在一點的橫截面處當在垂直方向上在多個級中安裝多個泥石流感測單元時使用接觸所述泥石流且旋轉的最上部泥石流感測單元的高度，借此而使用以下等式2來計算所述泥石流的高度： 其中A是橫截面面積(m² )，w ₀ 是山谷的橫截面的下部部分的寬度(m)，w _n 是所述山谷的所述橫截面的上部部分的寬度(m)，n是在安裝多個泥石流感測單元的多個點處所述山谷的所述橫截面的寬度的數目，且h是所述泥石流的高度(m)。
15. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中借助於使用在感測所述泥石流的多個安裝點處安裝的多個上部和下部泥石流感測單元且借助於使用根據所述泥石流有在移動之處的所述多個泥石流感測單元的所述安裝點的距離， 基於根據所述點中的每一者的所述泥石流的橫截面面積來計算所述泥石流的橫截面面積，借此而使用以下等式3來計算所述泥石流的體積(或規模)：V ={(A ₁ +A ₂ +A ₃ +.....+A _n )/n }×L ...(3)，其中V是體積(m³ )，A _n 是在第n點處山谷的橫截面面積(m² )，n是在所述山谷的前進方向上安裝多個泥石流感測單元的點的數目，且L是點A ₁ 與點A _n 之間的距離(m)。
16. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中通過使用錨而將用於感測所述泥石流的所述擺動型設備直接固定在堅實的地面上。
17. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中在對地面進行灌漿之後通過使用錨而將用於感測所述泥石流的所述擺動型設備固定在由土壤形成的鬆弛固體上。