一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及工程地质灾害监测和灾害超前预报技术领域，具体涉及一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置。所述装置包括机械传导子系统、传感子系统、采集及控制子系统、报警及显示子系统，机械传导子系统将裂缝的位移变化通过机械结构测量传导至传感子系统，传感子系统采集机械传导子系统发来的信号并计算出加速度变化量，采集及控制子系统与传感子系统电性连接，采集及控制子系统对加速度变化量进行实时计算，报警及显示子系统用于显示设备运行状态和报警功能。本实用新型专利技术一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置由于硬件成本比较低廉、安装便捷，适用于大规模普及使用，尤适用于对滑坡监测中的群测群防，极具推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置
本技术涉及工程地质灾害监测和灾害超前预报
，具体涉及一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置。
技术介绍
滑坡体一般要经历孕育、成形、演化、发生、发展这几个阶段，从滑坡的既有破坏、局部破坏、贯穿性破坏、碎裂性破坏和运动性破坏的过程中，滑坡坡面倾角变化、裂缝相对位移、裂缝方位角是判断与预测滑坡稳定性的重要参数；地裂缝、墙裂缝的实时监测对于分析滑坡稳定性，及时报警以保证广大群众生命财产安全和保护农业、交通、水利、能源等行业的基础设施，具有重要意义。然而这些地质灾害数量点多，无法全面治理，所以准确有效的灾害监测是防治地质灾害的核心手段。但是现阶段普遍采用的群测群防手段可靠性低，不能做到及时预警、反应迅速、有效避险。现阶段，对滑坡地裂缝、墙裂缝群测群防的检测技术主要有以下几种，如滑坡建筑墙裂缝测量仪、弹簧位移变换装置、GPS卫星变形监测技术。传统的广泛应用的技术设备主要是拉线式裂缝监测仪，它依靠拉线位移到一定阈值时进行报警，具有接触式、易磨损、高频性差等缺点；并且无法动态地获得裂缝的形变过程，使得监测人员无法详细的去描述裂缝位移的变换来判断滑坡的状态；而且，单纯的拉线式地裂缝检测仪只能监测出某点的二维运动方式，不能反映监测点的三维运动情况。专业化的GPS技术可以连续的、三维的、动态的显示监测点的运动情况，但是GPS设备造价过高，性价比低，并且对安装环境有一定的要求，无法在某些极端环境或天气下提供准确的测量数据，不利于群测群防大规模推广。为此，我们提出了一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置。为了实现上述技术方案，本技术采用以下技术方案：根据本技术的一个方面，提供一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，包括机械传导子系统、传感子系统、采集及控制子系统、报警及显示子系统；其中，所述机械传导子系统将裂缝的位移变化通过机械结构测量传导至传感子系统，所述传感子系统采集机械传导子系统发来的信号并计算出加速度变化量，所述采集及控制子系统与所述传感子系统电性连接，所述采集及控制子系统对加速度变化量进行实时计算，并与所述报警及显示子系统电性连接，所述报警及显示子系统用于显示设备运行状态和报警功能。根据本技术的一实施方式，所述机械传导子系统包括外壳、弹簧轴、轴承、绕线盘、涡卷弹簧、钢丝绳、固定螺栓，在所述外壳内设有弹簧轴，所述弹簧轴的两端均设有轴承，所述弹簧轴上套设有绕线盘，所述绕线盘与弹簧轴之间通过涡卷弹簧连接，所述钢丝绳一端缠绕于绕线盘上，其另一端由所述外壳内伸出并通过固定螺栓设置于裂缝处，所述涡卷弹簧在自身扭矩的作用下能使钢丝绳保持处于伸长的紧绷状态，所述弹簧轴将所述钢丝绳传导的位移量转换为旋转量。根据本技术的一实施方式，所述传感子系统包括MEMS加速度传感器、MCU四象限连续解算系统，所述MEMS加速度传感器与MCU四象限连续解算系统电性连接；其中，所述MEMS加速度传感器用于采集机械传导子系统所采集的信号，并将所述信号传递至MCU四象限连续解算系统计算出加速度变化量。根据本技术的一实施方式，所述采集及控制子系统包括控制单元、数据传输单元，所述控制单元对信号进行实时计算，所述控制单元与数据控制单元电性连接。根据本技术的一实施方式，所述报警及显示子系统嵌设于外壳上，所述报警及显示子系统包括：显示屏、报警指示灯、蜂鸣器及复位按钮；所述显示屏用于显示裂缝位移变化、当前设备电量、设备运行天数的运行状态参数，所述报警指示灯、蜂鸣器用于提醒及报警，所述复位按钮用于停止蜂鸣器蜂鸣。根据本技术的一实施方式，还包括：数据传输子系统，与所述采集及控制子系统电性连接；其中，所述数据传输子系统通过内设的GPRS无线信号传输装置与数据中心实现数据交互。根据本技术的一实施方式，所述数据传输子系统将接受的信号通过GPRS无线信号传输装置传输至数据中心，同时能接受数据中心下发的数据指令，用于远程控制所述采集及控制子系统。根据本技术的一实施方式，所述MEMS加速度传感器采用三轴MEMS加速度传感器。根据本技术的一实施方式，所述传感子系统、采集及控制子系统、报警及显示子系统均采用内置锂电池供电。根据本技术的另一个方面，提供一种用于地质灾害群测群防裂缝监测方法，至少包括以下步骤：S01：将设备主体在被测体上进行固定；S02：将设备主体引出测量的钢丝绳在被测体表征裂缝的另一端进行固定；S03：固定完成后开机；S04：随着被测体的变形钢丝绳会产生伸缩；S05：产生伸缩的钢丝绳带着MEMS加速度传感器进行空间旋转；S06：由于MEMS加速度传感器是与地心成比例关系计算出相应的角度变化，计算出加速度传感器的角速度变化；S07：根据角速度的变化从而计算出角位移；S08：由于MEMS加速度传感器的测量原理是和大地中力垂心产生关系，根据该特性及三轴的特性，实现连续的角位移测量。由上述技术方案可知，本技术具备以下优点和积极效果中的至少之一：本技术通过MEMS加速度传感器获取到的加速度转换为角度，再通过角位移转换为线性测量位移。将MEMS加速度传感器获取到的数据实时进行解算，可以获取到地裂缝、墙裂缝的连续变化量，做到有效分析，快速预警。与此同时，通过所述MEMS加速度传感器获得的初始信号为加速度值亦能够捕捉岩土体破坏的加速度波形信号，从而进一步判断岩土体结构稳定做出指导。再进一步地，所述MEMS加速度传感器的积分角度从侧面也能够反应岩土体的倾斜变形，从而再进一步为判断岩土体结构稳定做出更深层次的指导。综上，本技术所述一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置由于硬件成本比较低廉、安装便捷，适用于大规模普及使用，非常适用于对滑坡监测中的群测群防，极具推广价值。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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为本技术所述一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置的结构框图；图2为本技术所述一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置的结构示意图；图3为本技术所述机械传导子系统的局部示意图；图4为本技术所述传感子系统的结构框图；图5为本技术所述采集及控制子系统的结构框图；图6为本技术所述数据传输子系统的结构框图；图7为本技术所述MEMS加速度传感器测量的角度示意图；图8为本技术所述MCU四象限连续解算系统的加速度变化量计算的示意图。附图标记说明如下：1-机械传导子系统；11-外壳；12-弹簧轴；13-轴承；14-绕线盘；15-涡卷弹簧；16-钢丝绳；17-固定螺栓；2-传感子系统；21-MEMS加速度传感器；22-MCU四象限连续解算系统；3-采集及控制子系统；31-控制单元；32-数据控制单元；4-报警及显示子系统；41-显示屏；42-报警指示灯；43-蜂鸣器；44-复位按钮；45-数据外传天线孔；46-太阳能充电孔；47-市电充电孔；48-设备配置孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，其特征在于，包括机械传导子系统、传感子系统、采集及控制子系统、报警及显示子系统；其中，所述机械传导子系统将裂缝的位移变化通过机械结构测量传导至传感子系统，所述传感子系统采集机械传导子系统发来的信号并计算出加速度变化量，所述采集及控制子系统与所述传感子系统电性连接，所述采集及控制子系统对加速度变化量进行实时计算，并与所述报警及显示子系统电性连接，所述报警及显示子系统用于显示设备运行状态和报警功能。

【技术特征摘要】
1.一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，其特征在于，包括机械传导子系统、传感子系统、采集及控制子系统、报警及显示子系统；其中，所述机械传导子系统将裂缝的位移变化通过机械结构测量传导至传感子系统，所述传感子系统采集机械传导子系统发来的信号并计算出加速度变化量，所述采集及控制子系统与所述传感子系统电性连接，所述采集及控制子系统对加速度变化量进行实时计算，并与所述报警及显示子系统电性连接，所述报警及显示子系统用于显示设备运行状态和报警功能。2.根据权利要求1所述的一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，其特征在于，所述机械传导子系统包括外壳、弹簧轴、轴承、绕线盘、涡卷弹簧、钢丝绳、固定螺栓，在所述外壳内设有弹簧轴，所述弹簧轴的两端均设有轴承，所述弹簧轴上套设有绕线盘，所述绕线盘与弹簧轴之间通过涡卷弹簧连接，所述钢丝绳一端缠绕于绕线盘上，其另一端由所述外壳内伸出并通过固定螺栓设置于裂缝处，所述涡卷弹簧在自身扭矩的作用下能使钢丝绳保持处于伸长的紧绷状态，所述弹簧轴将所述钢丝绳传导的位移量转换为旋转量。3.根据权利要求1所述的一种用于地质灾害群测群防裂缝监测装置，其特征在于，所述传感子系统包括MEMS加速度传感器、MCU四象限连续解算系统，所述MEMS加速度传感器与MCU四象限连续解算系统电性连接；其中，所述MEMS加速度传感器用于采集机械传导子...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴疆，刘晓宇，李迎春，刘庆丽，李东，陈娟娟，潘勇，蒋明，石洪起，廉明爽，张广骏，丁志林，侯岳峰，
申请(专利权)人：吴疆，刘晓宇，
类型：新型
国别省市：重庆,50