一种土体形变监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种土体形变监测装置，包括多个监测单元、电缆和数据处理装置，多个监测单元间隔设置在电缆上；监测单元包括套管、设置在套管内的三轴加速度传感器以及设置在套管外的温度传感器、应力传感器和水分传感器；套管套装在电缆上且可沿电缆的延伸方向滑动；三轴加速度传感器、温度传感器、应力传感器和水分传感器与电缆电连接；数据处理装置与电缆电连接，被配置为根据三轴加速度传感器、温度传感器、应力传感器和水分传感器检测到的数据，得到土体的实时运动数据、以及土体层内的温度、水分和应力变化数据。根据本发明专利技术提供的土体形变装置预测土体形变较准确。

A Soil Deformation Monitoring Device

The invention provides a soil deformation monitoring device, which comprises a plurality of monitoring units, cables and data processing devices, and the plurality of monitoring units are arranged on cables at intervals; the monitoring unit includes a casing, a triaxial acceleration sensor arranged in the casing, and a temperature sensor, a stress sensor and a moisture sensor arranged outside the casing; the casing is arranged on the cable and can be arranged along the cable. The data processing device is electrically connected with the cable, which is configured to obtain real-time movement data of the soil and temperature and moisture in the soil layer according to the data detected by the triaxial acceleration sensor, temperature sensor, stress sensor and moisture sensor. And stress change data. According to the soil deformation device provided by the invention, the prediction of soil deformation is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种土体形变监测装置
本专利技术涉及土体监测
，特别涉及一种土体形变监测装置。
技术介绍
土体变形是一种常见的岩土类地质灾害，主要涉及滑坡、冻土、黄土等灾害。滑坡是斜坡的局部稳定性受破坏，在重力作用下，岩体或其他碎屑沿一个或多个破裂滑动面向下做整体滑动的过程与现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该滑移面的抗剪强度所致。冻土是土壤冻结过程中发生的体积膨胀、融化时的体积减小产生的冻涨力。在建设输油、输气管线时，输油及输气管线不可避免地要穿越地质灾害易发区域。而在斜坡岩土体区域、冻土区域发生滑坡、冻涨时，使得输气、输油管线易出现位移或形变，严重时会造成管线断裂，从而影响正常的输油、输气。为了保证油、气的正常输送，需要对冻土变形区的土体的形变进行监测，以根据土体形变的程度预知管道出现的位移或形变问题。现有技术中，提供了一种冻土形变的监测装置，包括多个温度传感器和水分传感器，通过监测冻土层内的温度和水分预测冻涨情况的发生。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：由于引起冻土变形的因素除了温度和水分，还包括应力、土壤受到的推力等其他因素。现有的冻土形变的监测装置只能监测冻土层内的温度和水分，进行冻土形变的预测不准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种土体形变监测装置，以对不同位置的土体层内的应力、水分、温度及不同位置土体的三轴加速度进行监测。具体而言，包括以下的技术方案：本专利技术提供了一种土体形变监测装置，包括多个监测单元、电缆和数据处理装置，其中，所述多个监测单元间隔设置在所述电缆上；所述监测单元包括套管、设置在所述套管内的三轴加速度传感器以及设置在所述套管外的温度传感器、应力传感器和水分传感器；所述套管套装在所述电缆上且可沿所述电缆的延伸方向滑动；所述三轴加速度传感器、所述温度传感器、所述应力传感器和所述水分传感器与所述电缆电连接；所述数据处理装置与所述电缆电连接，被配置为根据所述三轴加速度传感器、所述温度传感器、所述应力传感器和所述水分传感器检测到的数据，得到所述土体的实时运动数据、以及所述土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。可选择地，所述数据处理装置包括数据采集器和数据处理器，其中，所述数据采集器用于采集所述三轴加速度传感器、所述温度传感器、所述应力传感器和所述水分传感器检测到的数据并发送至所述数据处理器，所述数据处理器用于接收所述数据采集器发送的数据并进行处理得到所述土体的实时运动数据、以及所述土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。可选择地，所述三轴加速度传感器检测到的数据包括其对应的所述监测单元沿三维立体空间的三个方向的实时加速度；所述数据处理装置被进一步配置为：根据接收的多个所述三轴加速度传感器检测到的多个所述监测单元沿三维立体空间的三个方向的实时加速度，得到每一个所述监测单元与水平面的夹角，进而确定所述土体发生形变后每一个所述监测单元的位置，从而得到所述土体的实时运动数据。可选择地，所述电缆为钢丝复合电缆。可选择地，每一个所述套管内设置有一个接线盒；所述接线盒的第一接线端子通过线缆与所述电缆电连接；所述三轴加速度传感器通过线缆与所述接线盒的第二接线端子连接，所述三轴加速度传感器与所述第二接线端子之间的线缆的长度大于所述三轴加速度传感器与所述第二接线端子之间的距离。可选择地，所述套管上设置有第一通孔，穿过所述第一通孔的线缆将所述温度传感器与所述接线盒的第三接线端子连接；所述温度传感器与所述第三接线端子之间的线缆长度大于所述温度传感器与所述第三接线端子之间的距离。可选择地，所述套管上设置有第二通孔，穿过所述第二通孔的线缆将所述应力传感器与所述接线盒的第四接线端子连接；所述应力传感器与所述第四接线端子之间的线缆的长度大于所述应力传感器与所述第四接线端子之间的距离。可选择地，所述套管上设置有第三通孔，穿过所述第三通孔的线缆将所述水分传感器与所述接线盒的第五接线端子连接；所述水分传感器与所述第五接线端子之间的线缆的的长度大于所述水分传感器与所述第五接线端子之间的距离。可选择地，所述装置还包括电缆释放结构，所述电缆释放结构包括弹簧和定滑轮，所述弹簧的一端固定，另一端与所述定滑轮连接，所述电缆的一端缠绕在所述定滑轮上；所述电缆释放结构被配置为当所述电缆受到的拉力大于所述弹簧的弹力时，所述定滑轮转动，释放部分所述电缆。可选择地，所述套管与所述电缆之间填充有耐低温、防水型油膏。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的土体形变监测装置，通过设置电缆及在电缆上设置多个监测单元，当在土体发生形变时，监测单元监测不同位置的土体的情况；通过设置监测单元包括三轴加速度传感器、应力传感器、温度传感器及水分传感器，从而可实时测得土体运动情况相关的数据、冻土层内的温度、水分以及受到的应力；通过设置监测单元包括套管，便于套管在电缆上滑动；通过设置数据处理装置，从而可对各个监测单元的传感器检测到的数据进行处理并得到土体的实时运动数据、以及土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。由于监测单元随土体的形变在电缆上滑动，监测单元内的各传感器不受土体形变的影响。因此本专利技术实施例提供的土体形变监测装置可得到土体各处的实时运动数据、以及土体不同区域层内的温度、水分和应力实时变化数据，在进行土体形变预测时结果较准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例提供的土体形变监测装置的示意图；图2为本专利技术实施例提供的设置在电缆上的一个监测单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的土体发生形变时土体形变监测装置的示意图；图4为本专利技术实施例提供的土体发生形变时土体形变监测装置的示意图；图5为本专利技术实施例提供的电缆释放结构的示意图。图中的附图标记分别为：1、监测单元；101、套管；102、三轴加速度传感器；103、温度传感器；104、应力传感器；105、水分传感器；2、电缆；3、数据处理装置；4、接线盒；5、电缆释放结构；501、弹簧；502、定滑轮；6、拉力传感器；7、固定桩。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种土体形变监测装置，如图1所示，包括多个监测单元1、电缆2和数据处理装置3，其中，多个监测单元1沿电缆2的延伸方向间隔设置在电缆2上；如图2所示，监测单元1包括套管101、设置在套管101内的三轴加速度传感器102以及设置在套管101外的温度传感器103、应力传感器104和水分传感器105；套管101套装在电缆2上且可沿电缆2的延伸方向滑动；三轴加速度传感器102、温度传感器103、应力传感器104和水分传感器105与电缆2电连接；数据处理装置3与电缆2电连接，被配置为根据三轴加速度传感器102、温度传感器103、应力传感器104和水分传感器105检测到的数据并进行处理，得到土体的实时运动数据、以及土体层内的温度、水分和应力变化数据。以下就本专利技术实施例提供的土体形变监测装置的工作原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体形变监测装置，其特征在于，包括多个监测单元(1)、电缆(2)和数据处理装置(3)，其中，所述多个监测单元(1)间隔设置在所述电缆(2)上；所述监测单元(1)包括套管(101)、设置在所述套管(101)内的三轴加速度传感器(102)以及设置在所述套管(101)外的温度传感器(103)、应力传感器(104)和水分传感器(105)；所述套管(101)套装在所述电缆(2)上且可沿所述电缆(2)的延伸方向滑动；所述三轴加速度传感器(102)、所述温度传感器(103)、所述应力传感器(104)和所述水分传感器(105)与所述电缆(2)电连接；所述数据处理装置(3)与所述电缆(2)电连接，被配置为根据所述三轴加速度传感器(102)、所述温度传感器(103)、所述应力传感器(104)和所述水分传感器(105)检测到的数据，得到所述土体的实时运动数据、以及所述土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。

【技术特征摘要】
1.一种土体形变监测装置，其特征在于，包括多个监测单元(1)、电缆(2)和数据处理装置(3)，其中，所述多个监测单元(1)间隔设置在所述电缆(2)上；所述监测单元(1)包括套管(101)、设置在所述套管(101)内的三轴加速度传感器(102)以及设置在所述套管(101)外的温度传感器(103)、应力传感器(104)和水分传感器(105)；所述套管(101)套装在所述电缆(2)上且可沿所述电缆(2)的延伸方向滑动；所述三轴加速度传感器(102)、所述温度传感器(103)、所述应力传感器(104)和所述水分传感器(105)与所述电缆(2)电连接；所述数据处理装置(3)与所述电缆(2)电连接，被配置为根据所述三轴加速度传感器(102)、所述温度传感器(103)、所述应力传感器(104)和所述水分传感器(105)检测到的数据，得到所述土体的实时运动数据、以及所述土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。2.根据权利要求1所述的土体形变监测装置，其特征在于，所述数据处理装置(3)包括数据采集器和数据处理器，其中，所述数据采集器用于采集所述三轴加速度传感器(102)、所述温度传感器(103)、所述应力传感器(104)和所述水分传感器(105)检测到的数据并发送至所述数据处理器，所述数据处理器用于接收所述数据采集器发送的数据并进行处理得到所述土体的实时运动数据、以及所述土体层内的温度、水分和应力的实时变化数据。3.根据权利要求1所述的土体形变监测装置，其特征在于，所述三轴加速度传感器(102)检测到的数据包括其对应的所述监测单元(1)沿三维立体空间的三个方向的实时加速度；所述数据处理装置(3)被进一步配置为：根据接收的多个所述三轴加速度传感器(102)检测到的多个所述监测单元(1)沿三维立体空间的三个方向的实时加速度，得到每一个所述监测单元(1)与水平面的夹角，进而确定所述土体发生形变后每一个所述监测单元(1)的位置，从而得到所述土体的实时运动数据。4.根据权利要求1所述的土体形变监测装置，其特征在于，所述电缆(2)为钢丝复合电缆。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永军，马云宾，赵迎波，谭东杰，施宁，白路遥，熊敏，刘冰，邱红辉，陈朋超，赵伟涛，马涛，田胜杰，谷金生，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11