自主式边坡监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了自主式边坡监测系统，包括：筒体，由多节筒节相互密封连接构成；红外雨量计，安装在所述筒体的上端；测量传感器，安装在不同的所述筒节内；控制模块，用于控制各部件工作，包括处理器和接发信号的无线模块，在所述筒体上设置有与所述控制模块连接的磁感应按键；供电模块，包括为各个部件提供运行电力的蓄电池和电能储存器；能量收集装置，包括收集芯片和充电管理模块，用于收集所述控制模块和所述供电模块的冗余电量，并输送给所述电能储存器。报警装置，与所述控制模块连接用于向外界发送报警信号。本实用新型专利技术提供的监测系统集成度高且超低功耗。可针对地质灾害的应用特点，集成多种预警方式。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地质检测领域，特别是涉及一种监控地下多种地质信息并根据收集的地质信息判断是否会发生地质灾害的自主式边坡监测系统。
技术介绍
滑坡是在一定条件下，受人工活动、雨水冲刷、地壳运动或地震等因素的影响，使坡体的部分土体或岩体在重力作用下，沿着一定的斜面整体下滑的变形现象，由于其灾难性大，且滑坡产生的因素具有多样性、多变性和复杂性，因此，造成了预测困难、治理困难等问题，是威胁人民生命财产的重大自然灾害之一。其中，暴雨引发的滑坡占滑坡总数的90％，降雨时，一部分沿坡体表面向坡脚排泄，一部分从地表向坡体内部下渗，地表水的下渗使坡体的重量不断增大，在坡体内形成渗流场，滑坡下滑力增大；地下水的下渗，使滑带土充分饱和，剪切强度迅速降低；当滑体下滑力大于滑带的剪切强度时，滑坡体开始移动，条件进一步恶化时，导致最终滑坡失去稳定。目前，用于对于地灾监测的主要技术手段和方法根据实施方式可分为两大类：群测群防和专业监测。群测群防是发动居住于地灾体上的广大群众，采用直接观察或一定的辅助测量工具定期完成地灾关键点的监测工作。此方式是目前我国应用最成熟、有效的防灾手段。但是，由于监测主体不具备地质灾害专业知识，专业化程度不高，对地灾体监测的频率低下，数据汇总、上报周期过长等。专业监测：其根据实施过程又分为两大类，一类是采用成熟的监测系统，由专业测绘、监测人员定期对地灾点上监测点进行复查，如使用测绘行业的全站仪进行地表位移点的坐标测绘，使用地质钻孔固定测斜仪进行地下变形监测等。另一类为无人值守式专业化监测方法，这种方法采用(或借用)成熟的各类传感技术，集成电子行业自动化测控技术、无线传输技术，完成对地灾点全自动的数据采集发送，节省了大量的人力，数据采集频率也更加高效。但现有专业监测系统的集成度不高，各设备之间为简单的连接结构，导致整体测量设备体积庞大，功能重叠。而且在功耗方面需求较大，需要专用的交流电等供电设备。此外，其安装时需要专业人员完成，影响了使用效率。另外还存在预警方式单一、效率低下的问题。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种能够监控地下多种地质信息并根据收集的地质信息判断是否会发生地质灾害然后主动报警的自主式边坡监测系统。特别地，本技术提供的自主式边坡监测系统，包括：筒体，由多节筒节相互密封连接构成；红外雨量计，安装在所述筒体的上端，用于根据接触到的雨水来测量当前雨量；测量传感器，用于测量地表下不同深度的各种地质信息，且分别安装在不同的所述筒节内；控制模块，用于控制各部件工作，包括处理器和接发信号的无线模块，在所述筒体上设置有与所述控制模块连接的磁感应按键；供电模块，包括为各个部件提供运行电力的蓄电池和电能储存器；能量收集装置，包括收集芯片和充电管理模块，用于收集所述控制模块和所述供电模块的冗余电量，并输送给所述电能储存器；报警装置，与所述控制模块连接用于向外界发送报警信号。在本技术的一个实施方式中，所述测量传感器包括测量所述筒体倾斜变化的MEMS双轴倾斜传感器、根据FDR原理收集当前位置处土壤含水率的含水率传感器、利用插入土壤中的测量杆测量当前位置处土壤温度的温度传感器、均匀分布在筒体的圆周上以测量当前土壤内水渗透压力的压力传感器、基于热敏原理测量当前位置处土壤渗流状态的渗流传感器、测量当前筒体是否移动的位移传感器、测量当前筒体移动方向的电子罗盘方位监测传感器、测量当前筒体承受的滑体应力的应力传感器。在本技术的另一个实施方式中，在所述筒体内还设置有GPS定位装置。在本技术的另一个实施方式中，所述报警装置包括本地声光报警和远程信号发送模块，以及设置在警戒区域内接收所述远程信号发送模块信号的区域报警装置，所述区域报警装置包括报警灯、报警喇叭和显示信息的接收终端。在本技术的另一个实施方式中，所述筒节上设置有与所述控制模块连接的防水航空插头和显示屏。在本技术的另一个实施方式中，所述筒节与所述筒节之间设置有相互卡合的卡槽和卡轨结构，在卡槽内安装有密封圈，在所述筒体的底部设置有密封盖，所述密封盖上连接有提高所述筒体固定后稳定性的锚杆或锚索。在本技术的另一个实施方式中，所述筒体有多个用分别埋在地表下的不同深度处，各筒体之间通过锚索或锚杆相互连接，在所述筒体内设置有检测所述锚杆或锚索拉力的拉力应变片。在本技术的另一个实施方式中，所述供电模块还包括依次与所述蓄电池连接的MOS开关管电路和受控电源输出接口，在所述MOS开关管电路和受控电源输出接口之间串联有RTC电路；所述RTC电路设置有后备电池，和为后备电池充电的充电电路，所述充电电路与所述受控电源输出接口连接；所述内置电池还连接有外部电量输入接口。本技术提供的监测系统集成度高且超低功耗。可针对地质灾害的应用特点，集成多种预警方式，并可根据收集的信息自动分析、自动报警，结构上整体性强、防护等级高，特别适用于土石混合体结构的边坡地质灾害，如露天矿开采形成的边坡、高速铁路、公路修建形成的边坡等，也可应用于其它具有类似变形特质的安全监测领域。附图说明图1是本技术一个实施例的自主式边坡监测系统结构示意图；图2是本技术一个实施例的红外雨量计结构示意图；图3本技术一个实施例中供电模块的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术一个实施例的自主式边坡监测系统100一般性地包括用于安装各个检测部件的筒体20，和安装在该筒体20上部的红外雨量计10，安装在该筒体20内部的各种地质信息测量传感器、控制模块和供电模块，以及提高能量利用率的能量收集装置。该筒体20可以由多节筒节21相互密封连接构成，在相互连接的两个筒节21的接触边上，一个筒节21的连接端为具备内凹卡槽的承接座，另一个筒节21的连接端为可卡入承接座内的插接座，在承接座内还可以设置弹性密封垫，两个卡合后的筒节21可以通过螺栓固定。筒体20在使用时需要以竖直的方式埋在预测量的地区土层内。如图2所示，该红外雨量计10安装在筒体20的上端，在筒体20安装完毕后，其需要露出地表，以根据接触到的雨水状态来测量当前雨量。如图2所示，该红外雨量计10设置在筒体20的最上层，以便首先接触到降雨，其包括弧形且透明的透光罩11，和设置在透光罩11内部相对两侧的光线发射端12和光线接收端13，由光线发射端12发送的测量光束经透光罩11折射后进入光线接收端13，当透光罩11的外表面没有遮挡物时，光线发射端12发送的测量光束理论上完全被透光罩11的内表面折射至光线接收端13，即光线接收端13此时接收到的测量光束强度与该测量光束发送时的光线强度一致。当出现降雨现象时，雨水会滴到透光罩11的外表面，由于雨水与透光罩11的折射率相同或接近，因此当测量光束经过沾有雨水的透光罩11处时，此部分测量光束会被外面的雨水直接折射至空气中，从而降低了最终到达光线接收端13的测量光束强度，根据预先测量的数据，可以由光线接收端13接收的测量光束强度和变化次数，确认因透光罩11外表面的雨水折射出去的光线强度，进而计算出当前的降雨信息。红外雨量计10的测量信息传送至控制模块，作为控制模块判断当前区域是否会发生滑坡的参考数据。该红外雨量计10的具体结构和详细工作过程可以参见本申请人另一在先专利(201510317539.本文档来自技高网...

【技术保护点】
自主式边坡监测系统，其特征在于，包括：筒体，由多节筒节相互密封连接构成；红外雨量计，安装在所述筒体的上端，用于根据接触到的雨水来测量当前雨量；测量传感器，用于测量地表下不同深度的各种地质信息，且分别安装在不同的所述筒节内；控制模块，用于控制各部件工作，包括处理器和接发信号的无线模块，在所述筒体上设置有与所述控制模块连接的磁感应按键；供电模块，包括为各个部件提供运行电力的蓄电池和电能储存器；能量收集装置，包括收集芯片和充电管理模块，用于收集所述控制模块和所述供电模块的冗余电量，并输送给所述电能储存器；报警装置，与所述控制模块连接用于向外界发送报警信号。

【技术特征摘要】
1.自主式边坡监测系统，其特征在于，包括：筒体，由多节筒节相互密封连接构成；红外雨量计，安装在所述筒体的上端，用于根据接触到的雨水来测量当前雨量；测量传感器，用于测量地表下不同深度的各种地质信息，且分别安装在不同的所述筒节内；控制模块，用于控制各部件工作，包括处理器和接发信号的无线模块，在所述筒体上设置有与所述控制模块连接的磁感应按键；供电模块，包括为各个部件提供运行电力的蓄电池和电能储存器；能量收集装置，包括收集芯片和充电管理模块，用于收集所述控制模块和所述供电模块的冗余电量，并输送给所述电能储存器；报警装置，与所述控制模块连接用于向外界发送报警信号。2.根据权利要求1所述的自主式边坡监测系统，其特征在于，所述测量传感器包括测量所述筒体倾斜变化的MEMS双轴倾斜传感器、根据FDR原理收集当前位置处土壤含水率的含水率传感器、利用插入土壤中的测量杆测量当前位置处土壤温度的温度传感器、均匀分布在筒体的圆周上以测量当前土壤内水渗透压力的压力传感器、基于热敏原理测量当前位置处土壤渗流状态的渗流传感器、测量当前筒体是否移动的位移传感器、测量当前筒体移动方向的电子罗盘方位监测传感器、测量当前筒体承受的滑体应力的应力传感器。3.根据权利要求1所述的自主式边坡监测系统，其特征在于，在所述筒体内还...

【专利技术属性】
技术研发人员：许利凯，赵静，
申请(专利权)人：河北稳控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13