一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，包括位移监测系统、姿态监测系统以及数据采集器，在所述滑坡体内分布有若干监测钻孔，所述姿态监测系统包括设置在监测钻孔内顶端的第一姿态传感器以及设置在监测钻孔对应的滑坡体表面的第二姿态传感器，所述位移监测系统一端与监测钻孔顶端连接，其另一端与滑坡体表面连接，所述位移监测系统和姿态监测系统分别与数据采集器连接。本实用新型专利技术适用于岩质滑坡的监测预警，与现有技术相比，本实用新型专利技术结合滑坡变形过程中滑坡体内部的剪涨、偏转的变形迹象，将滑坡变形过程中的位移和角度量化，为滑坡灾害预防提供有效的手段，其运用简单、高效，可满足地质灾害预防需要。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统
本技术属于地质灾害监测预警
，特别涉及一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统。
技术介绍
自汶川“5.12”地震和芦山“4.20”地震以后，四川地区地质构造活动进入活跃期，震区诱发了大量的滑坡地质灾害群，其中震区滑坡的数量超过1万处以上。滑坡地质灾害的监测成为滑坡有效预防的重要手段。滑坡监测作为滑坡地质灾害风险减缓和预防的重要措施之一已经普受重视，滑坡的监测可以分为位移监测、地震监测和降雨监测等。对于滑坡地表的变形监测主要基于水准仪、激光仪、红外测距仪、全站仪和GPS等仪器，上述设备的监测数据主要依靠专业的工作人员采集，不同的工作人员可能导致的不同的监测结果，为滑坡的变形过程以及滑坡预测等分析带来不同程度的分歧。滑坡体深部变形监测的仪器目前主要有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等，此类监测设备因为其工作路径长，受监测孔的成孔质量以及监测孔后期变形等条件限制，在滑坡体内部不均匀的形变条件下，导致监测仪器的灵敏性受影响，进而直接影响监测结果。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，其基于姿态传感器的小体积、高速数据传输、低功耗、稳定启动时间、全角度无盲区等监测特征，通过位移变形监测和坡度变形监测的耦合，解决震区岩质滑坡位移和坡度变形等问题，构建基于位移和坡度的姿态变化监测系统，为滑坡监测预警提供技术支持。本技术的技术方案实现方式：一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，包括位移监测系统、姿态监测系统以及数据采集器，其特征在于：在所述滑坡体内分布有若干监测钻孔，所述姿态监测系统包括设置在监测钻孔内顶端的第一姿态传感器以及设置在监测钻孔对应的滑坡体表面的第二姿态传感器，所述位移监测系统一端与监测钻孔顶端连接，其另一端与滑坡体表面连接，所述位移监测系统和姿态监测系统分别与数据采集器连接。本技术所述的基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，其所述位移监测系统为拉线式位移监测仪，所述拉线式位移监测仪由缠绕可拉伸的不锈钢绳轮毂以及旋转感应器组成，所述拉线式位移监测仪的固定端与监测钻孔顶端连接，所述旋转感应器布置在滑坡体表面，所述数据采集器分别与第一姿态传感器、第二姿态传感器以及述旋转感应器连接。本技术所述的基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，其所述第一姿态传感器和第二姿态传感器是基于三维运动姿态测量系统，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘的运动传感器，通过ARM处理器得到三维姿态与方位的数据。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术突破传统滑坡监测手段的限制，通过姿态传感器小体积、高精度、长工作时间的性质，从滑坡位移、坡度等多方面入手，构建了基于位移和坡度的滑坡耦合监测系统。首先，在震区岩质滑坡中，利用滑坡剪涨变形过程中的位移变化值，定量反映了滑坡在位移条件下的监测系统，较为准确地获取滑坡变形过程中的位移变化特征；其次，利用滑坡体偏转过程中的坡度变化值，通过姿态传感器的角度变化值的监测，快速地获取滑坡变形过程中的坡度监测值。附图说明图1是本技术的使用示意图。图中标号如下：1为滑坡体内部布置的第一姿态传感器，2位滑坡体表面布置的第二姿态传感器，3为监测钻孔中布置的拉线式位移监测仪，4为滑坡体内的监测钻孔，5为滑坡体表面，6为数据采集器，7为滑坡体，α为滑坡体坡度。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定技术。如图1所示，一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，包括位移监测系统、姿态监测系统以及数据采集器6，位移监测系统作为滑坡体位移变形的监测系统，主要通过滑坡体内部变形过程中拉线监测仪长度的变化确定滑坡的位移变形，姿态监测系统通过滑坡体倾斜确定滑坡体的偏转角度，在所述滑坡体7内分布有若干监测钻孔4，所述姿态监测系统包括设置在监测钻孔4内顶端的第一姿态传感器1以及设置在监测钻孔4对应的滑坡体表面5的第二姿态传感器2，所述位移监测系统一端与监测钻孔4顶端连接，其另一端与滑坡体表面5连接，所述位移监测系统和姿态监测系统分别与数据采集器6连接。其中，所述姿态传感器基于三维运动姿态测量系统，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器，通过ARM处理器得到三维姿态与方位等数据；所述位移监测系统为拉线式位移监测仪3，所述拉线式位移监测仪3由缠绕可拉伸的不锈钢绳轮毂以及旋转感应器组成，所述拉线式位移监测仪3的固定端与监测钻孔4顶端连接，所述旋转感应器布置在滑坡体表面5，所述数据采集器6分别与第一姿态传感器1、第二姿态传感器2以及述旋转感应器连接。通过上述各传感器接口连接数据采集器，数据采集器显示拉线式位移传感器在滑坡体剪涨变形过程中的位移变化以及姿态传感器在滑坡体偏转变形过程中的角度变化。所述拉线式位移监测仪的不锈钢绳的长度变化后，获取岩质滑坡监测钻孔顶端至滑坡表面的位移变化值，得到滑坡体剪涨变形的位移量，从而对滑坡位移变形做出及时预警；所述坡度姿态传感器在滑坡体表面和监测钻孔顶端岩体的偏转角度后，获取岩质滑坡体的坡度变化值，所述数据采集器在滑坡体发生位移和偏转角度后，获取拉线式位移监测仪和姿态传感器的电压变化值，得到滑坡体的变形值。本技术通过滑坡的野外调查，确定滑坡监测钻孔分布位置以及监测钻孔的分布数量，通过监测钻孔顶端布置第一姿态传感器，得到滑坡体内部的坡度变形监测值，通过滑坡体表面布置第二姿态传感器，得到滑坡体表面的坡度变形值，通过滑坡体表面与监测钻孔顶端相连的拉线式位移监测仪，得到滑坡体的位移变形值，从而将滑坡体的位移和坡度姿态变化值进行滑坡的监测预警判别。其具体监测过程如下：首先，通过滑坡野外调查，得到滑坡体的实际厚度以及滑带的位置，确定监测钻孔的布置位置。在监测钻孔内埋设PVC管，监测钻孔顶端布置第一姿态传感器和拉线式位移监测仪的固定端，并用水泥浆粘结固定。然后，在滑坡体表面布置第二姿态传感器和拉线式位移监测仪的旋转感应器，利用数据采集器连接第一、第二姿态传感器和拉线式位移监测仪的旋转感应器，用水泥浆将第二姿态传感器和拉线式位移监测仪固定。最后，通过数据采集器连接姿态传感器和拉线式位移监测仪接口，通过滑坡变形过程中，姿态传感器和拉线式位移监测仪的电压变化值，得到滑坡体的变形监测值。以下为本技术的具体实施例：白什乡滑坡位于四川省绵阳市北川县城以西，滑坡的前缘存在多处崩塌灾害点，滑坡体表面分布着大量的张拉裂缝。滑坡的平面形态呈“三角形”分布。滑坡的后壁最高点为1860m，滑坡后缘为1826m，即滑坡后缘陡坎的落差为34m。滑坡体的平均长度为300m，平均宽度为260m，平均厚度为26m，滑坡的面积约为8×104m2，滑坡的体积约为200×104m3。由于白什乡滑坡的规模大，所处的地形陡峭，且滑坡前缘距河谷底部的高差≥500m，给坡脚的白什乡老街居民和小学带来了严重的生命和财产威胁。利用本技术进行滑坡变形监测，具体监测步骤如下：A.经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，包括位移监测系统、姿态监测系统以及数据采集器（6），其特征在于：在所述滑坡体（7）内分布有若干监测钻孔（4），所述姿态监测系统包括设置在监测钻孔（4）内顶端的第一姿态传感器（1）以及设置在监测钻孔（4）对应的滑坡体表面（5）的第二姿态传感器（2），所述位移监测系统一端与监测钻孔（4）顶端连接，其另一端与滑坡体表面（5）连接，所述位移监测系统和姿态监测系统分别与数据采集器（6）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，包括位移监测系统、姿态监测系统以及数据采集器（6），其特征在于：在所述滑坡体（7）内分布有若干监测钻孔（4），所述姿态监测系统包括设置在监测钻孔（4）内顶端的第一姿态传感器（1）以及设置在监测钻孔（4）对应的滑坡体表面（5）的第二姿态传感器（2），所述位移监测系统一端与监测钻孔（4）顶端连接，其另一端与滑坡体表面（5）连接，所述位移监测系统和姿态监测系统分别与数据采集器（6）连接。2.根据权利要求1所述的基于滑坡体位移和坡度姿态变化的监测系统，其特征在于：所述位移监测系统为拉线...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖进，屈永平，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：新型
国别省市：四川,51