地質災害監控裝置制造方法
【專利摘要】一種地質災害監控裝置，由監控主機、災害監測探頭群、控制執行裝置、太陽能電池組成，災害監測探頭、控制執行裝置、太陽能電池分別與監控主機電連接，災害監測探頭群包含變形監測器、位移監測器、傾斜與震動監測器、水位監測器、雨量監測器，控制執行裝置包含警示廣播、警示光顯、阻攔網幕、阻攔柵欄。該裝置能通過監測危險山體、邊坡的微小位移、變形、傾斜、晃動，監測土壤滲透水位或排水溝積水水位，所在地降雨雨量等，來判斷發生滑坡、崩塌等地質災害的風險程度，并在災害危險性達到一定程度時啟動電子語音廣播，提醒人們注意預防或避開，啟動警示光顯顯示預警信息，當災害危險性達到更高時啟動阻攔網幕或柵欄阻止行人和車輛進入危險地帶；同時將檢測情況傳輸到監控遠端，也接受監控遠端的相關控制，即遙測遙控。
【專利說明】地質災害監控裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及地質災害電子監測與災害防范控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]地質狀況監測常使用各種傳感器和儀器，如地表變形包括水平位移和沉降的監測、坡體變形蠕動等，采用固定式測斜儀、靜力水準儀、多點位移計、傾角計、MEMS加速度計等；擋土墻受力監測，包括擋土墻的應變、錨桿應力等，采用表面應變計、砼埋入式應變計、鋼筋計、錨桿計等；土壓力和孔隙水壓力監測，采用滲壓計、土壓力計等；地質監測儀器常用振弦式、或嵌入壓力傳感器等，配以專用讀數儀，也利用電子技術監測山體的變形和位移，如無線電干涉測量、雷達測量，光纖傳感器、三維磁傳感器等；以上監測方案監測靈敏度高，測量準確，但是精密儀器很嬌貴，使用技術要求高，安裝調試要求苛刻，價格昂貴，常用于工程，如大壩、橋梁、隧道等，難于應用于山區、鄉村，尤其是偏遠山區、貧困地區等，上述地區目前大都沒條件建設地質災害監控系統裝置，滑坡、崩塌、泥石流等地質災害仍頻繁地嚴重威脅人民的生命財產安全；因此安裝簡易廉價的地質災害監控裝置，使地質災害在發展和形成初期得到及時預警防控，可防止或降低災害造成的損失。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是:提供一種地質災害監控裝置，其部分監測探頭可以自制，或就地取材，即使用廉價實用的探頭、專用的監控主機，通過監測危險山體、邊坡的微小位移、變形、傾斜、搖晃，監測土壤滲透水位或排水溝積水水位，所在地降雨雨量等，來判斷發生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害的前兆和風險程度，并在災害危險性達到一定程度時啟動電子語音廣播，提醒人們注意預防、避開或撤離，啟動警示光顯顯示預警信息，當災害危險性達到更高時啟動阻攔網幕或柵欄阻止行人和車輛進入危險地帶；同時將檢測情況傳輸到監控遠端，也接受監控遠端的相關控制，即遙測遙控。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用的方案是:提供一種地質災害監控裝置，包含監控主機(1)、災害監測探頭群(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)，其災害監測探頭群
(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)分別與監控主機(1)電連接；災害監測探頭群(2)包含變形監測器(5)、位移監測器(6)、傾斜與震動監測器(7)、水位監測器(8)、雨量監測器
(9);控制執行裝置(3)包含警示廣播(31)、警示光顯圖文(32)、阻攔網幕(33)、阻攔柵欄
(34)。
[0005]至少一根伸縮監測線(51)穿過沿著被測坡體輪廓線布設的滑動環(52)，兩端接穩定的固定點(53)，即可組成變形監測器(5)，至少一根伸縮監測線(51) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點(61)即可組成位移監測器(6);非彈性線(511)穿過監測輪(512)接彈性段(513)即可組成伸縮監測線(51)，監測輪(512)隨非彈性線(511)抽動而轉動，監測輪沿有凸出點(514)，支架上有至少2個監測開關(515)，在凸出點(514)經過瞬間接通，彈性段(513)保障伸縮監測線(51)能夠伸縮。
[0006]至少一根繃緊的導線(54)箍住被測山體，兩端接穩定的固定點(53)即可組成變形監測器(5)，至少一根繃緊的導線(54) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點(61)即可組成位移監測器(6)。
[0007]埋地式直管探頭(55)可以組成變形監測器(5)，直管探頭(55)內有至少一根裸導線(551)沿軸向拉直，至少一端接彈力段(552)，兩端經絕緣端頭(553)固定在管口，一端接探頭引出線(554)，直管可以是金屬波紋管(555)，也可以是柔性材料管(556)，管內嵌入若干互相連接的導電環(557)。
[0008]紅外電子柵欄(56)可以組成變形監測器(5)，超聲測距探頭(62)可以組成移位監測器(6)，BeiDou/GPS/GL0NASS定位模塊(63)也可以組成移位監測器(6)。智能網絡攝像機(64)也可以組成變形監測器(5)及移位監測器(6)，其安裝于穩定的固定點(53)，并固定取景范圍，記錄圖像上的輪廓及參照物特征，被測山體變形、位移超限則報警。
[0009]傾斜與震動監測器(7)包含錐筒(71)，筒壁各向分布豎條導體(72)，豎臂(73)經絕緣筒蓋(74)從錐筒(71)的軸線插入，插入長度(LI)可調，下掛擺錘(75)，與監測引出線(76)電連接，擺長(L2)可調。水位監測器(8)包含外滲漏管(81)、濾芯(82)、內滲漏管(83)同軸嵌套，并可拆卸清洗，內滲漏管壁分布有水位探針(84)、水位監測引線(85)。雨量監測器(9)包含漏斗(91)、量杯(92),量杯壁分布有雨量探針(93),下端有電磁閥(94)、雨量監測引線(95)。監控主機(I)設有至少8個開關量輸入口(11)、8個模擬量輸入口(12)、8個控制驅動輸出口(13)，設有至少I個遙測遙控接口(14)通過連接線與監控遠端(15)電連接，也可通過無線通信模塊(16)與監控遠端(15)電連接，監控主機(I)還包含控制鍵盤(17)、顯示器(18)，包含蓄電池(19)，組成不間斷電源。
[0010]監控主機⑴的主控制電路如以傳統的數字組合邏輯電路、時序邏輯電路、常規模擬電子電路為主，則組成本實用新型的基本型；監控主機(I)的主控制電路如以數字處理器、存儲器、常規模擬電子電路為主，還包含數字量接口(10)，則組成本實用新型的智能型。
[0011]由于采用了上述方案，本實用新型達到了如下效果:能通過監測危險山體、邊坡的微小位移、變形、傾斜、晃動，監測土壤滲透水位或排水溝積水水位，所在地降雨雨量等，來監測滑坡、崩塌、泥石流等地質災害的前兆，并判斷發生災害的風險程度，在災害危險性達到一定程度時啟動電子語音廣播，提醒人們注意預防、避開或撤離，啟動警示光顯顯示預警信息，當災害危險性達到更高或已經發生時啟動阻攔網幕或柵欄阻止行人和車輛進入危險地帶；同時將檢測情況傳輸到監控遠端，也接受監控遠端的相關控制，即遙測遙控。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型實施例總體框圖。
[0013]圖2為本實用新型實施例伸縮監測線組成的監測器示意圖。
[0014]圖3為本實用新型實施例導線組成的監測器示意圖。
[0015]圖4為本實用新型實施例埋地式直管探頭示意圖。
[0016]圖5為本實用新型實施例紅外電子柵欄等組成監測器示意圖。
[0017]圖6為本實用新型實施例傾斜與震動監測器示意圖。
[0018]圖7為本實用新型實施例水位監測器示意圖。
[0019]圖8為本實用新型實施例雨量監測器示意圖。
[0020]圖9為本實用新型實施例智能型監控主機電路框圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1所示為本實用新型實施例總體框圖。本實用新型主要由監控主機(I)、災害監測探頭群(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)等組成，災害監測探頭群(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)分別與監控主機(I)電連接，災害監測探頭群(2)為輸入端，控制執行裝置⑶為執行端，監控主機⑴為判斷控制中樞，同時與監控遠端(15)電連接，接受遙測遙控，可以是有線連接，也可以是無線連接；災害監測探頭群(2)主要包含變形監測器(5)、位移監測器(6)、傾斜與震動監測器(7)、水位監測器(8)、雨量監測器(9)等，控制執行裝置(3)包含警示廣播(31)、警示光顯圖文(32)、阻攔網幕(33)、阻攔柵欄(34)等。
[0022]本實用新型的工作流程為:根據監測的山體、邊坡的規模及地質條件，在現場布置一些主要包含變形監測器(5)、位移監測器(6)、傾斜與震動監測器(7)、水位監測器(8)、雨量監測器(9)等可反映災害風險程度的災害監測探頭群(2)，接入監控主機(I)，監控主機
(I)根據監測情況，判斷災害風險程度，并在災害危險性達到一定程度時分別啟動警示廣播
(31)、警示光顯(32)、阻攔網幕(33)、阻攔柵欄(34)等，同時遙測遙控接口(14)通過連接線或無線通信模塊(16)與監控遠端(15)電連接，將檢測情況傳輸到監控遠端(15)，也接受監控遠端(15)的相關控制，即遙測遙控。
[0023]圖2所示為本實用新型實施例伸縮監測線組成的監測器示意圖。變形監測器(5)、位移監測器(6)用于監測地殼的穩定性，有多種布置方案:如圖2a所示，至少一根伸縮監測線(51)穿過沿著被測坡體輪廓線布設的可以穿線又不限制線抽動的若干滑動環(52)，兩端固定在樹木、磐石等穩定的固定點(53)，監測引線(516)接主機(1)，即可組成變形監測器(5)，如果山體變形或沉降，伸縮監測線(51)隨之伸縮，監控主機(I)即可檢測到；同理如圖2b所示，至少一根伸縮監測線(51) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點(61)組成位移監測器(6);如圖2c所示，伸縮監測線(51)由非彈性線(511)穿過監測輪(512)接彈性段(513)組成，監測輪(512)隨非彈性線(511)抽動而轉動，監測輪沿有凸出點(514)，支架上有至少2個監測開關(515)，在凸出點經過瞬間接通，彈性段(513)可由彈簧、彈性筋或發條組成，可隨外拉力變化收或放監測線，保障伸縮監測線(51)能夠伸縮；可根據2個監測開關(515)的接通順序判斷伸縮監測線(51)是伸還是縮。
[0024]圖3所示為本實用新型實施例導線組成的監測器示意圖。這是更加簡單的方案:如圖3a所示，至少一根繃緊的導線(54)箍住被測山體或纏繞被測山體參照物，兩端接穩定的固定點(53)組成變形監測器(5);如圖3b、3c所示，至少一根繃緊的導線(54) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點￠1)組成位移監測器￠)，因為變形或位移均導致導線繃斷，主機(I)可監測到導體開路；繃緊的導線(54)只能監測單向位移與變形，故安裝應用時要考慮此因素，如穩定的固定點(53)應處在被測山體上方。
[0025]圖4所示為本實用新型實施例埋地式直管探頭示意圖。變形監測器(5)可由埋地式直管探頭(55)組成，直管內有至少一根裸導線(551)沿軸向拉直，至少一端接彈力段(552)，以保證管內裸導線繃直，兩端經絕緣端頭(553)固定在管口，以保證不碰觸管壁，直管探頭(55)埋在被監測山體地下，一旦山體變形，直管被折彎，裸導線(551)必碰觸管壁，監控主機(1)即可監測到短路，并由此判斷山體變形。埋地式直管探頭(55)之直管可以是金屬波紋管(555)，如圖4a所示；也可以是柔性材料管(556)，管內嵌入若干互相連接的導電環(557)，如圖4b所示。
[0026]圖5所示為本實用新型實施例紅外電子柵欄等組成監測器示意圖。圖5a中，紅外電子柵欄(56)組成變形監測器(5)，如果山體變形，紅外線被遮擋即可監測到。圖5b中，超聲測距探頭￠2)組成移位監測器￠)，如果山體位移，超聲波返回距離變化，即可監測到。
[0027]圖5c中，BeiDou/GPS/GLONASS定位模塊(63)也可組成移位監測器(6)，其連續監測模塊的三維空間位置，一旦變化超限并確認后，表明災害風險大增，監控主機(1)即可監測到。智能網絡攝像機￠4)可以同時或分別充當變形監測器(5)、移位監測器￠)，智能網絡攝像機(64)安裝于穩定的固定點(53)，并固定取景范圍，通過對智能網絡攝像機(64)進行設置，對圖像上的參照物劃警戒線，被測山體變形、位移，參照物超警戒線則輸出報警信號；還可以利用圖像分析軟件模塊，對參照物的位移、變形進行分析，從而實現災害預警。
[0028]圖6所示為本實用新型實施例傾斜與震動監測器示意圖。傾斜與震動監測器(7)包含錐筒(71)，筒壁各向分布豎條導體(72)，有一根剛性豎臂(73)經絕緣筒蓋(74)從軸線插入，插入長度(L1)可調，下掛擺錘(75)，與傾斜與震動監測引出線(76)電連接，擺長(L2)可調，如果被測山體震動，擺錘(75)會搖擺，反復碰觸錐筒壁豎條導體(72)，如果被測山體傾斜，擺錘(75)與錐筒豎條導體(72)接通，插入長度(L1)越長，擺錘(75)越接近錐尖端，監測越敏感，反之則越不敏感；擺長(L2)越短，監測的震動頻率越高，反之則越低。
[0029]圖7所示為本實用新型實施例水位監測器示意圖。水位監測器(8)包含外滲漏管(81)、濾芯(82)、內滲漏管(83)三者同軸嵌套，并可拆卸清洗，內滲漏管壁分布有水位探針(84)接水位監測引線(85)，水中各種離子使水具有導電性，當水位沒過水位探針(84)時監控主機(1)可監測到；水位監測器(8)可埋入土壤中監測孔隙水位，獲知土壤吸水飽和程度；也可安裝于排水溝等處監測積水、淹水情況。
[0030]圖8所示為本實用新型實施例雨量監測器示意圖。雨量監測器(9)包含漏斗(91)、量杯(92)，量杯壁分布有雨量探針(93)接雨量監測引線(94)，下端有電磁閥(95)，均接主機(1)，雨水中各種離子使之具有導電性，監測雨水沒過量杯(40)上下雨量探針(93)所用時間，即可監測單位時間降雨量，監測量杯(92)總進水量即可獲總降雨量，當量杯(92)水滿，電磁閥(95)啟動排水，保障雨量監測器(9)能持續監測。雨量探針(93)越多越密，監測分辨率越高，反之也相反。
[0031]圖9所示為本實用新型實施例智能型主機框圖。監控主機(1)可以由傳統的模擬電子電路包括濾波器、緩沖放大器、比較器、光隔離器、A/D轉換器，及數字組合邏輯電路、時序邏輯電路等組成；也可以利用市售的可編程控制器(PLA)外加接口電路組成監控主機
(1);專門開發的以數字處理器為核心，組成的智能控制器做為監控主機(1)能獲得更強的功能。監控主機(1)設有至少8個開關量輸入口(11)、8個模擬量輸入口(12)、8個控制驅動輸出口(13)，設有至少1個遙測遙控接口(14)通過連接線與監控遠端(15)電連接，也可通過無線通信模塊(16)與監控遠端(15)電連接；監控主機(1)還包含控制鍵盤(17)、顯示器(18)，包含蓄電池(19)，組成不間斷電源，與太陽能電池⑷連接；智能型監控主機(1)還包含數字量接口(10);控制執行裝置(3)包含電子語音警示廣播(31)，根據不同危險部位和不同危險程度播放不同段的警示錄音；也包含燈箱、LED顯示屏等警示光顯(32)顯示警告文字、危險地帶圖形等；也包含阻攔網幕(33)、阻攔柵欄(34)等等，可以用各種不同形式。
【權利要求】
1.一種地質災害監控裝置，包含監控主機(I)、災害監測探頭群(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)，其特征是:災害監測探頭群(2)、控制執行裝置(3)、太陽能電池(4)分別與監控主機(I)電連接，災害監測探頭群(2)包含變形監測器(5)、位移監測器(6)、傾斜與震動監測器(7)、水位監測器(8)、雨量監測器(9)，控制執行裝置(3)包含警示廣播(31)、警示光顯(32)、阻攔網幕(33)、阻攔柵欄(34)。
2.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:至少一根伸縮監測線(51)穿過沿著被測坡體輪廓線布設的滑動環(52)，兩端接穩定的固定點(53)，組成變形監測器(5)，至少一根伸縮監測線(51) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點(61)組成位移監測器(6)，非彈性線(511)穿過監測輪(512)接彈性段(513)組成伸縮監測線(51)，監測輪(512)隨非彈性線(511)抽動而轉動，監測輪沿有凸出點(514)，支架上有至少2個監測開關(515)，在凸出點(514)經過瞬間接通，彈性段(513)保障伸縮監測線(51)能夠伸縮。
3.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:至少一根繃緊的導線(54)箍住被測山體，兩端接穩定的固定點(53)組成變形監測器(5)，至少一根繃緊的導線(54) —端接穩定的固定點(53)，另一端接監測點￠1)組成位移監測器(6)。
4.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:埋地式直管探頭(55)組成變形監測器(5)，直管探頭(55)內有至少一根裸導線(551)沿軸向拉直，至少一端接彈力段(552)，兩端經絕緣端頭(553)固定在管口，一端接探頭引出線(554)，直管可以是金屬波紋管(555),也可以是柔性材料管(556),管內嵌入若干互相連接的導電環(557)。
5.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:紅外電子柵欄(56)組成變形監測器(5)，超聲測距探頭￠2)組成移位監測器出)，BeiDou/GPS/GLONASS定位模塊(63)也可組成移位監測器(6)。
6.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:智能網絡攝像機￠4)組成變形監測器(5)及移位監測器(6)，其安裝于穩定的固定點(53)，并固定取景范圍，記錄圖像上的輪廓及參照物特征，被測山體變形、位移超限則報警。
7.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:傾斜與震動監測器(7)包含錐筒(71)，筒壁各向分布豎條導體(72)，豎臂(73)經絕緣筒蓋(74)從錐筒(71)的軸線插入，插入長度(LI)可調，下掛擺錘(75)，與傾斜與震動監測引線(76)電連接，擺長(L2)可調。
8.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:水位監測器(8)包含外滲漏管(81)、濾芯(82)、內滲漏管(83)同軸嵌套，并可拆卸清洗，內滲漏管壁分布有水位探針(84)接水位監測引線(85)。
9.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:雨量監測器(9)包含漏斗(91)、量杯(92),量杯壁分布有雨量探針(93),下端有電磁閥(94)、雨量監測引線(95)。
10.根據權利要求1所述的地質災害監控裝置，其特征是:監控主機(I)設有至少8個開關量輸入口(11)、8個模擬量輸入口(12)、8個控制驅動輸出口(13)，設有至少I個遙測遙控接口(14)通過連接線與監控遠端(15)電連接，也可通過無線通信模塊(16)與監控遠端(15)電連接，監控主機(I)還包含控制鍵盤(17)、顯示器(18)，包含蓄電池(19)，組成不間斷電源。
11.根據權利要求10所述的地質災害監控裝置，其特征是:監控主機(I)包含傳統的數字組合邏輯電路、時序邏輯電路、常規模擬電子電路。
12.根據權利要求10所述的地質災害監控裝置，其特征是:監控主機(I)包含數字處理器、存儲器、常規模擬電子電路，還包含數字量接口(10)。
【文檔編號】G08B21/10GK204066344SQ201420512996
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】王孝強, 楊曙慎, 吳文平 申請人:廈門鑫遠志系統集成有限公司