一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器的制造方法
【專利摘要】一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，屬于傳感器領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有山體滑坡監(jiān)測方法均存在測量周期長、準(zhǔn)確性不高或系統(tǒng)復(fù)雜、成本高的問題。本發(fā)明包括外殼、地鉆、安裝導(dǎo)管、支架、通信電路、信號(hào)采集電路、多組水分測量單元和天線，外殼由殼體和上蓋組成，所述殼體的底端設(shè)置有地鉆，殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有安裝導(dǎo)管，殼體的內(nèi)部自上而下設(shè)置有支架，支架的上下端分別連接外殼的上蓋和地鉆；多組水分測量單元分散設(shè)置在支架上；信號(hào)采集電路設(shè)置在支架上；通信電路和天線設(shè)置在外殼的上蓋中；每組水分測量單元的水分含量信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路的水分含量信號(hào)輸入端相連；信號(hào)采集電路通過天線發(fā)送采集到的信號(hào)。
【專利說明】一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，屬于傳感器領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]山體滑坡是暴雨、風(fēng)化使山體不堪重負(fù)，由山體薄弱地帶斷開，使整體下滑形成的地質(zhì)災(zāi)害，泥石流也算作是一種山體滑坡現(xiàn)象。
[0003]作為一種自然現(xiàn)象，山體滑坡每年造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，它對(duì)橋梁、水利、建筑等工程的危害巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年來，因滑坡、崩塌、泥石流造成的死亡和失蹤人員每年平均1000人，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失38.6億元之多，其中，以山體滑坡最為嚴(yán)重。因此，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測有十分重要的意義。
[0004]國內(nèi)外用于山體滑坡監(jiān)測的方法與手段有很多，由于山體滑坡監(jiān)測區(qū)域的地理?xiàng)l件復(fù)雜，且多數(shù)地區(qū)自然環(huán)境較為惡劣，因此造成了系統(tǒng)成本居高不下、維護(hù)困難、可靠性不高。目前，山體滑坡的主要監(jiān)測方法有:地下水位監(jiān)測法、降雨量監(jiān)測法、位移測量法、鉆孔傾斜儀法以及精密大地測量法等，這些監(jiān)測方法均存在測量周期長、無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量和數(shù)據(jù)處理等缺點(diǎn)。
[0005]其中，地下水位監(jiān)測和降雨量監(jiān)測可以對(duì)發(fā)生山體滑坡可能性進(jìn)行預(yù)測，但是直接引起山體滑坡的參量是山體土壤的含水量，因此地下水位監(jiān)測與降雨量監(jiān)測還屬于間接測量方法，其準(zhǔn)確度不高，也無法提供確切依據(jù)；
[0006]位移測量法只能測量已經(jīng)發(fā)生的山體滑坡，沒有預(yù)測功能，同時(shí)其易受外界因素影響，可靠性較差；
[0007]鉆孔傾斜儀法對(duì)山體滑坡測量較為有效，但是具有精密大地測量法系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本高，只能作為國家宏觀監(jiān)控的方式，僅監(jiān)測某山體滑坡多發(fā)地區(qū)，并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有山體滑坡監(jiān)測方法均存在測量周期長、準(zhǔn)確性不高或系統(tǒng)復(fù)雜、成本高的問題，提供了一種一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器。
[0009]本發(fā)明所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，它包括外殼、地鉆、安裝導(dǎo)管、支架、通信電路、信號(hào)采集電路、多組水分測量單元和天線，
[0010]外殼由殼體和上蓋組成，所述殼體的底端設(shè)置有地鉆，殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有安裝導(dǎo)管，殼體的內(nèi)部自上而下設(shè)置有支架，支架的上下端分別連接外殼的上蓋和地鉆；
[0011]多組水分測量單元分散設(shè)置在支架上；
[0012]信號(hào)采集電路設(shè)置在支架上；
[0013]通信電路和天線設(shè)置在外殼的上蓋中；
[0014]每組水分測量單元的水分含量信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路的水分含量信號(hào)輸入端相連；
[0015]信號(hào)采集電路通過天線發(fā)送采集到的信號(hào)。[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器通過多傳感器對(duì)山體滑坡進(jìn)行有效預(yù)測，具備完整的滑坡監(jiān)測功能。
[0017]從山體滑坡的直接產(chǎn)生原因開始測量，通過對(duì)山體巖層與土壤內(nèi)水分含量的測量，進(jìn)而為人們準(zhǔn)確預(yù)警山體滑坡提供依據(jù)。
[0018]加入加速度測量，可測量被測點(diǎn)角度變化以及振動(dòng)情況，角度的變化及振動(dòng)情況，可作為山體滑坡預(yù)警的重要信號(hào)。
[0019]加入力的測量，感知在山體巖、土層發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)安裝導(dǎo)管的受力變化，從而對(duì)山體滑坡預(yù)警提供依據(jù)。
[0020]多參數(shù)的直接、有效地監(jiān)測，使山體滑坡預(yù)測傳感器具有準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)。該傳感器易于安裝、無人值守、維護(hù)簡單，可單獨(dú)工作、組網(wǎng)工作，并可將信號(hào)遠(yuǎn)傳，相比其他方法更適合應(yīng)用于山體滑坡的監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，它包括外殼1、地鉆2、安裝導(dǎo)管3、支架4、通信電路5、信號(hào)采集電路8、多組水分測量單元9和天線11，
[0024]外殼I由殼體和上蓋組成，所述殼體的底端設(shè)置有地鉆2，殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有安裝導(dǎo)管3，殼體的內(nèi)部自上而下設(shè)置有支架4，支架4的上下端分別連接外殼I的上蓋和地鉆2 ；
[0025]多組水分測量單元9分散設(shè)置在支架4上；
[0026]信號(hào)采集電路8設(shè)置在支架4上；
[0027]通信電路5和天線11設(shè)置在外殼I的上蓋中；
[0028]每組水分測量單元9的水分含量信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路8的水分含量信號(hào)輸入端相連；
[0029]信號(hào)采集電路8通過天線11發(fā)送采集到的信號(hào)。
[0030]水分測量單元9采用多極金屬環(huán)型水分探頭來實(shí)現(xiàn)。配合信號(hào)采集電路組件，通過測量介電常數(shù)來測量水分含量。
[0031]安裝導(dǎo)管3采用ABS或聚四氟等非金屬材料制成。
[0032]上述方案所述的是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器能夠完成一定區(qū)域范圍內(nèi)的全部測量工作，但大多數(shù)情況下，需要測量的范圍比較大，因此，需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器配合使用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)監(jiān)測。
[0033]現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)測時(shí)，多數(shù)都是分開實(shí)現(xiàn)的多節(jié)點(diǎn)、多方式測量并形成系統(tǒng)的，組合和布施繁瑣。而本實(shí)施方式中的傳感器，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處只需往地里一插就能測，操作起來很方便，不需要和其他測量單元配合，多個(gè)所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器中的通信電路5通過總線進(jìn)行級(jí)聯(lián)，輕松實(shí)現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)監(jiān)測。[0034]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，它還包括多組應(yīng)力測量單元6，多組應(yīng)力測量單元6分散設(shè)置在安裝導(dǎo)管3的內(nèi)壁上；
[0035]每組應(yīng)力測量單元6的應(yīng)力信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路8的應(yīng)力信號(hào)輸入端相連。
[0036]應(yīng)力測量單元6采用應(yīng)力傳感器來實(shí)現(xiàn)?？芍苯訙y量山體巖層、土壤作用在傳感器上的力。
[0037]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一或二作進(jìn)一步說明，它還包括加速度測量單元7，加速度測量單元7的傾角和加速度信號(hào)輸出端與信號(hào)采集電路8的傾角和加速度信號(hào)輸入端相連。
[0038]加速度測量單元7采用MEMS加速度計(jì)來實(shí)現(xiàn)。
[0039]加速度測量單元7集成在信號(hào)采集電路組件上，可測量傾角和加速度值，對(duì)于山體滑坡引起的傳感器位置變化以及山體滑坡發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行測量。
[0040]本實(shí)施方式所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器集成了水分傳感器、加速度傳感器和應(yīng)力傳感器，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)山體滑坡的監(jiān)測，彌補(bǔ)現(xiàn)有山體滑坡測量手段成本高、維護(hù)困難、可靠性低等問題。達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下:
[0041]垂直測量深度:(λ I?IOm
[0042]供電方式:電池供電
[0043]通信方式:RS_485及 ZigBee/TCPIP
[0044]連續(xù)在線監(jiān)測時(shí)間:不小于90天
[0045]根據(jù)測量深度的不同，外殼I的殼體的長度不同，而且，水分測量單元9和應(yīng)力測量單元6的數(shù)量也相應(yīng)的調(diào)整，長度越長，數(shù)量越多，可以測量出不同深度的參量。
[0046]配合多個(gè)水分測量單元9及應(yīng)力測量單元6,可增加縱向測量深度。
[0047]本實(shí)施方式所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器從山體滑坡的直接產(chǎn)生原因開始測量，通過對(duì)山體巖層與土壤內(nèi)水分含量的測量，對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)被測區(qū)域的某一深度的土壤中，水分達(dá)到一定程度，山體滑坡的可能性極大，應(yīng)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行預(yù)警。例如，試驗(yàn)的某一地區(qū)，山體土壤水分含量達(dá)到60%以上極易發(fā)生滑坡現(xiàn)象，實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤水分含量，在水分達(dá)到60%以上時(shí)則報(bào)警。
[0048]加入加速度測量，可測量被測點(diǎn)角度變化以及振動(dòng)情況，角度的變化及振動(dòng)情況，可作為山體滑坡預(yù)警的重要信號(hào)。
[0049]加入力的測量，感知在山體巖、土層發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)安裝導(dǎo)管的受力變化，從而對(duì)山體滑坡進(jìn)行預(yù)測。
[0050]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式三作進(jìn)一步說明，它還包括電池10，電池10為通信電路5、多組應(yīng)力測量單元6、加速度測量單元7、信號(hào)采集電路8、多組水分測量單元9和天線11提供電源。
[0051]電池10采用鋰離子電池或干電池來實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，它包括外殼(I)、地鉆(2)、安裝導(dǎo)管(3)、支架(4)、通信電路(5)、信號(hào)采集電路(8)、多組水分測量單元(9)和天線(11)， 外殼(I)由殼體和上蓋組成，所述殼體的底端設(shè)置有地鉆(2)，殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有安裝導(dǎo)管(3)，殼體的內(nèi)部自上而下設(shè)置有支架(4)，支架(4)的上下端分別連接外殼(I)的上蓋和地鉆(2); 多組水分測量單元(9)分散設(shè)置在支架(4)上； 信號(hào)采集電路(8)設(shè)置在支架(4)上； 通信電路(5 )和天線(11)設(shè)置在外殼(I)的上蓋中； 每組水分測量單元(9)的水分含量信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路(8)的水分含量信號(hào)輸入端相連； 信號(hào)采集電路(8 )通過天線(11)發(fā)送采集到的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，它還包括多組應(yīng)力測量單元(6)，多組應(yīng)力測量單元(6)分散設(shè)置在安裝導(dǎo)管(3)的內(nèi)壁上； 每組應(yīng)力測量單元(6)的應(yīng)力信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集電路(8)的應(yīng)力信號(hào)輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，它還包括加速度測量單元(7)，加速度測量單元(7)的傾角和加速度信號(hào)輸出端與信號(hào)采集電路(8)的傾角和加速度信號(hào)輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，它還包括電池(10)，電池(10)為通信電路(5)、多組應(yīng)力測量單元(6)、加速度測量單元(7)、信號(hào)采集電路(8)、多組水分測量單元(9 )和天線(11)提供電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，水分測量單元(9)采用多極金屬環(huán)型水分探頭來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，應(yīng)力測量單元(6)采用應(yīng)力傳感器來實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，加速度測量單元(7)采用MEMS加速度計(jì)來實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，電池(10)采用鋰離子電池或干電池來實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一體化山體滑坡監(jiān)測傳感器，其特征在于，安裝導(dǎo)管(3)采用ABS或聚四氟等非金屬材料制成。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK103542893SQ201310533942
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】劉志遠(yuǎn), 董玉榮, 柴壽臣, 咸婉婷, 李寶生, 王世清, 姜晶, 任國晶 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所