一种滑坡分层含水量监测仪及其测试方法技术

本发明专利技术公开了一种滑坡分层含水量监测仪及其测试方法，所述滑坡分层含水率标定测试方法包括防水外管、FDR((Frequency Domain Reflectometry,频域反射技术)型管式岩土分层含水率测量探管；其中FDR型管式岩土分层含水率测量探管置于防水外管内。本发明专利技术中的FDR型管式岩土分层含水率测量仪，耐高温、耐高压、精度高，可以实现0‑80℃高温环境条件下测得井内岩土层含水率、盐度、温度的分层测量，不受岩土层温度、盐度干扰影响。

A monitoring instrument and its test method for moisture content of landslide layers

【技术实现步骤摘要】
一种滑坡分层含水量监测仪及其测试方法
本专利技术涉及滑坡地质灾害领域，尤其涉及一种滑坡分层含水量监测仪及其测试方法。
技术介绍
岩土层含水量的变化是诱发滑坡、泥石流地质灾害最为重要的因素之一，以往采用的电阻法、中子法和γ-射线法、光学测量法和声纳法等测量原理，分别存在精度不高、对人体危害大或受天气影响大和电子线路造价昂贵等缺点，而就目前研究情况来看，采用电容式、TDR法水分传感器进行监测，但由于岩土层温度、盐度等特性的不同，造成含水率测量灵敏度低、误差大，甚至数据失真。而造成误差大的原因是：现有方法含水率测量没考虑盐度，使得使得应用土层范围小，每次不同土层应用均需到厂家标定测试。因此研制一种能够实现含水量自动化监测和无线传输的系统、以及滑坡深部含水量动态变化的基于人工智能深度学习的预测预报模型就成为岩土层滑坡监测的发展需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一套适用不同岩土层的防水、耐高温、耐腐蚀、精度高的滑坡分层含水量监测仪。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种滑坡分层含水量监测仪，包括：置于地面的主机、置于地下层埋设的滑坡分层含水量监测探管、以及置于地面连接主机与滑坡分层含水量监测探管的连接插件；所述滑坡分层含水量监测探管包括：防水外管、监测探管；监测探管的两端通过密封盖安装在防水外管内，监测探管内安装有：含水率测量传感器、盐度计、温度计、测控电路板装置；所述含水率测量传感器、盐度计、温度计分别与测控电路板连接；测控电路板与电缆相连，电缆置于监测探管内，并依次穿过监测探管、防水外管、密封盖后与外界的主机相连；所述测控电路板装置用于将含水率测量传感器、盐度计、温度计测量得到的数据进行校正以获取到精确的数据，并最终将校正后的数据传送给主机。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，所述所述测控电路板装置进行校正处理的方法为：通过试验台测得各参数，和校正台数据比对，通过进行最小二位数拟合求得各A——校正系数，B——常数项零偏，C——盐分校正系数。1、温度校正方法：T2＝At*T1+BtT1——温度测量值T2——温度校正值At——校正系数Bt——常数项零偏2、盐分校正方法：Y2＝Ay*Y1+ByY1——盐分测量值Y2——盐分校正值Ay——校正系数By——常数项零偏3、含水量校正方法：S2＝As*S1+Y2*Cs+BsS1——含水量测量值S2——含水量校正值As——含水量校正系数Bs——含水量常数项零偏Y2——盐分校正值Cs——盐分校正系数以上各系数均通过试验求得。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，所述测控电路板装置包括：含水率测量组件接口、盐度测量组件接口、温度测量组件接口、FPGA数据采集及其接口电路、存储器、DSP数字信号处理器、监控复位电路、程序存储器、电源、井下电源；所述含水率测量组件接口、盐度测量组件接口、温度测量组件接口将获取的数据传输给PGA数据采集及其接口电路，FPGA数据采集及其接口电路一方面将采集的数据传输给存储器，一方面将数据传输给DSP数字信号处理器，DSP同时也接受程序存储器存储的程序，按照程序对数据进行校正处理，处理过程受监控复位电路的监控，最终将校正处理后的数据通过电缆传输给主机。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，所述滑坡分层含水量监测探管包括监测探管，在监测探管的两端通过上盖密封圈、下导向堵头密封圈密封；在上盖密封圈、下导向堵头密封圈的外侧还分别设置有上压盖、下导向堵头，所述上压盖用于与防水外管的一端连接，下导向堵头从防水外管的另一端伸出；在监测探管内设置有若干组监测单元和一个测控电路板，每组监测单元之间通过隔离环隔开，且每个监测单元与测控电路板连接；每组监测单元包括：FDR含水率测量传感器、盐度计、温度计。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，所述监测探管、防水外管均为为无磁复合纤维管，所述防水外管的为上端和下端均车有上丝扣，所述上丝扣连接容器，所述下丝扣连接下导向堵头。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，所述上、下丝扣为防腐、防水、无磁耐高温的密封圈。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，在容器内还安装有给主机供电的电池。进一步地，如上所述的滑坡分层含水量监测仪，在容器内还安装有耐高温可充电电池，以及用于测量高温电池的电压测量传感器，所述电压测量传感器与主机里连接。一种滑坡分层含水率标定测试方法，适用于权利要求1-8任一所述的滑坡分层含水量监测仪，包括：用数据线将滑坡分层含水量监测仪连接至电脑，对所述滑坡分层含水量监测仪进行设定；通过钢丝绳连接、直接投入或者捞矛头打捞的方式下放所述滑坡分层含水量监测仪探管并埋设；在埋设完成后进行测量工作，所述滑坡分层含水量监测仪探管的FDR型管式滑坡分层含水量监测仪探管沿轴线分层对含水率、盐度、温度参量进行数值化测量并存储或利用4G网络无线发射到测控中心；所述FDR型管式滑坡分层含水量监测仪探管，将测得的盐度、温度对测得的原始含水率进行误差分析计算，得到真实的含水率、盐度、温度测量结果，并将该结果通过数据线传送给计算机，由计算机进行显示。所述FDR型管式滑坡分层含水量监测仪探管，将所述存储在FDR型管式滑坡分层含水量监测仪探管中数据信息通过数据线与计算机连接，或利用4G网络无线发射到测控中心，由计算机处理和显示，并利用测得的盐度、温度对测得的原始含水率进行误差分析计算，得到真实的含水率、盐度、温度测量结果。本专利技术设计有防水外管，减少井内水压环境下的液体渗透，防止电路板损坏。本申请利用含水量测量值、温度、盐度进行校正，并采用无线通讯采集监测仪进行远程数据采集并无线传输具有体积小、测程大、响应速度快、灵敏度高、精度高、耐腐蚀和抗潮等特点。附图说明图1为专利技术滑坡分层含水量监测仪结构示意图；图2为本专利技术滑坡分层含水量监测探管结构示意图；图3为本专利技术防水外管结构示意图；图4为本专利技术测控电路板结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种滑坡分层含水量监测仪，如图1所示，包括：置于地面的主机、置于地下层埋设的滑坡分层含水量监测探管、以及置于地面连接主机与滑坡分层含水量监测探管的连接插件；所述滑坡分层含水量监测探管包括：防水外管、监测探管；监测探管安装在防水外管内，监测探管内安装有：含水率测量传感器、盐度计、温度计、测控电路板装置；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑坡分层含水量监测仪，其特征在于，包括：置于地面的主机、置于地下层埋设的滑坡分层含水量监测探管、以及置于地面连接主机与滑坡分层含水量监测探管的连接插件；/n所述滑坡分层含水量监测探管包括：防水外管(330)、监测探管；监测探管的两端通过密封盖安装在防水外管内，监测探管内安装有：含水率测量传感器、盐度计、温度计、测控电路板装置；所述含水率测量传感器、盐度计、温度计分别与测控电路板连接；测控电路板与电缆相连，电缆置于监测探管内，并依次穿过监测探管、防水外管、密封盖后与外界的主机相连；/n所述测控电路板装置用于将含水率测量传感器、盐度计、温度计测量得到的数据进行校正以获取到精确的数据，并最终将校正后的数据传送给主机。/n

【技术特征摘要】
1.一种滑坡分层含水量监测仪，其特征在于，包括：置于地面的主机、置于地下层埋设的滑坡分层含水量监测探管、以及置于地面连接主机与滑坡分层含水量监测探管的连接插件；
所述滑坡分层含水量监测探管包括：防水外管(330)、监测探管；监测探管的两端通过密封盖安装在防水外管内，监测探管内安装有：含水率测量传感器、盐度计、温度计、测控电路板装置；所述含水率测量传感器、盐度计、温度计分别与测控电路板连接；测控电路板与电缆相连，电缆置于监测探管内，并依次穿过监测探管、防水外管、密封盖后与外界的主机相连；
所述测控电路板装置用于将含水率测量传感器、盐度计、温度计测量得到的数据进行校正以获取到精确的数据，并最终将校正后的数据传送给主机。


2.根据权利要求1所述的滑坡分层含水量监测仪，其特征在于，所述所述测控电路板装置进行校正处理的方法为：
通过试验台测得各参数，和校正台数据比对，通过进行最小二位数拟合求得各A:校正系数，B:常数项零偏，C:盐分校正系数；
1、温度校正方法：
T2＝At*T1+Bt
T1——温度测量值
T2——温度校正值
At——校正系数
Bt——常数项零偏
2、盐分校正方法：
Y2＝Ay*Y1+By
Y1——盐分测量值
Y2——盐分校正值
Ay——校正系数
By——常数项零偏
3、含水量校正方法：
S2＝As*S1+Y2*Cs+Bs
S1——含水量测量值
S2——含水量校正值
As——含水量校正系数
Bs——含水量常数项零偏
Y2——盐分校正值
Cs——盐分校正系数
以上各系数均通过试验求得。


3.根据权利要求1所述的滑坡分层含水量监测仪，其特征在于，所述测控电路板装置包括：含水率测量组件接口(1)、盐度测量组件接口(2)、温度测量组件接口(3)、FPGA数据采集及其接口电路(4)、存储器(5)、DSP数字信号处理器(7)、监控复位电路(8)、程序存储器(9)、电源(6)、井下电源(10)；
所述含水率测量组件接口(1)、盐度测量组件接口(2)、温度测量组件接口(3)将获取的数据传输给PGA数据采集及其接口电路(4)，FPGA数据采集及其接口电路(4)一方面将采集的数据传输给存储器(5)，一方面将数据传输给DSP数字信号处理器(7)，DSP同时也接受程序存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周策，罗光强，吴陶，
申请(专利权)人：中国地质科学院探矿工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51