一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器及其部署方法技术

本发明专利技术提供了一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器及其部署方法，属于地质灾害监测技术领域。分体式地质灾害监测仪器包括：监测设备、预投基座，监测设备包括：监测箱体，监测箱体包括：作为监测箱体上半部分的固定组件、作为监测箱体下半部分的承载组件。方法利用无人机将监测设备、预投基座远程分步投放固定，其中，预投基座通过爆破枪管内火药囊、引爆针产出爆炸力，将插入钉稳固插入监测点地面，监测设备通过卡扣结构与预投基座固定。本发明专利技术解决了目前无人机部署地质灾害监测设备成功率低、投放失败或监测任务结束后监测设备难以回收的问题，具有分体回收、固定成功率高的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器及其部署方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害监测
，具体是涉及一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器及其部署方法。

技术介绍

[0002]我国是亚洲乃至世界上遭受地质灾害侵扰最为严重的国家之一，滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等地质灾害每年都给我国人民的生命财产安全造成重大损失。我国的川藏铁路工程、黄河流域生态保护工程等国家重大项目大多都处于崇山峻岭或地形高差较大、地质情况复杂的区域，这些工程容易遭受到各类地质灾害的侵扰，同时，高位艰险的地灾也严重影响了项目推进的安全性与稳定性。
[0003]此外，我国每年平均发生10余起地震灾害，而地震往往会在短时间内进一步诱发滑坡、泥石流等次生或并发灾害，此类地质灾害具有十分迫切的监测预警需求。但目前针对高位艰险地质灾害、应急次生地质灾害与常规地质灾害的监测技术还不够成熟，传统的监测设备与手段还存在人力难、部署难、野外作业路程远周期长、部署与回收风险高、监测设备成本高等难点痛点。
[0004]目前已提出的一种远程部署的地质灾害监测装置及其监测方法（专利申请号202011120304）在一定程度上填补了高位艰险与应急次生地质灾害隐患区域GNSS监测设备部署领域的空白，但其目前还具有以下两个主要问题：第一、监测设备固定成功率低，地质灾害隐患区往往土质和地貌较为复杂，在面对较硬的土质或岩质地形时，仅依靠监测设备的重力惯性辅助插入脚钉很难使设备稳固插入地面，在面对崎岖倾斜的坡度时，监测设备落地瞬间易发生侧翻；第二、监测设备部署面临较高的损毁风险，监测设备核心功能元件的成本较高，同时采用无人机投放部署设备的成功率较低，当监测设备因服务寿命到期或需要维护检修时，回收工作却难以推进。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：目前采用无人机投放部署地质灾害监测设备的成功率较低，投放失败或监测任务结束后监测设备难以回收。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器，包括：作为地质灾害监测仪器上半部分的监测设备，监测设备包括：用于提供地质灾害监测功能的监测箱体，监测箱体包括：作为监测箱体上半部分的空心圆柱形固定组件、作为监测箱体下半部分的空心承载组件，固定组件与空心承载组件之间通过销轴转动连接，其中：固定组件外表面包裹有柔性太阳能电池板，固定组件上表面设有用于接收卫星信号的GNSS天线模块，固定组件上表面还焊接有便于无人机悬吊的数个环形金属吊环，
承载组件下方中心位置固定有水滴状的定位销，承载组件内壁固定连接有横向的设备固定板，设备固定板上方通过设备固定框固定有维持监测设备正常供电、监测与通信的核心功能元件，核心功能元件与柔性太阳能电池板、GNSS天线模块电性连接，作为地质灾害监测仪器下半部分的预投基座，预投基座通过卡扣结构与监测设备底部固定连接，预投基座包括：形状为空心圆柱体的基座箱体，基座箱体内壁中部焊接有支撑隔盘，支撑隔盘上表面中心位置焊接有漏斗式托盘，漏斗式托盘与支撑隔盘连接处中心位置设有与定位销进行卡合固定的环形连接滑扣，支撑隔盘下表面中心位置焊接有用于通过爆破力固定基座箱体的爆破枪管，爆破枪管内设有引爆针，引爆针外周缠绕有引爆弹簧，其中，引爆针的针头朝下，针尾固定在支撑隔盘下方，引爆弹簧的长度超过引爆针，引爆弹簧上端焊接在支撑隔盘下方，下端固定连接有炮枪主钉，炮枪主钉包括：与引爆弹簧下端固定连接的火药囊，火药囊底部固定有穿出基座箱体的插入钉。
[0007]进一步地，环形连接滑扣由数片纵向的弧形滑片组成，弧形滑片通过滑扣弹簧与漏斗式托盘内壁连接。
[0008]进一步地，GNSS天线模块包括：位于固定组件上表面的圆形缺口，圆形缺口底部连通有与固定组件上表面底部固定的底端封闭的天线固定管，天线固定管封闭端通过焊接固定有缓冲弹簧，缓冲弹簧顶端通过焊接固定有穿出固定组件的GNSS天线。
[0009]更进一步地，预投基座的基座底部下方水平固定有数个用于支撑和辅助预投基座固定的竖直且下端尖锐的支撑插杆，支撑插杆的长度小于炮枪主钉。
[0010]一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器部署方法，包括以下步骤：S1、将无人机置于起飞平台上，并通过无人机投放装置与预投基座上方钩连，准备起飞；S2、启动搭载有预投基座的无人机，无人机通过航线规划前往预先设定的目标监测点；S3、当无人机到达目标监测点位上空时，缓速下降至距地面1~2m处，待无人机机身与预投基座保持稳定水平后，控制无人机投放装置松开；S4、预投基座因自身重力下落，预投基座下方的枪炮主钉与支撑插杆以高冲量插向地面，此时枪炮主钉的插入钉下端钉头扎入地面，插入钉上端钉帽带动火药囊向上挤压引爆弹簧，使得火药囊触碰引爆针，火药囊受引爆针撞击爆破，引爆后插入钉受到向下的爆破力急速向下冲击并稳定插入地面，从而带动预投基座稳定固定在监测点；S5、预投基座成功固定后，无人机拍摄预投基座成功固定后的照片，并记录下预投基座的经纬度坐标后自动返航；S6、无人机返航至起飞点的飞行平台上，将无人机投放装置与监测设备上端的金属吊环钩连，准备起飞；S7、启动搭载有监测设备的无人机，通过航线规划自动寻点去往预投基座固定点的位置；S8、无人机到达预投基座点位上空，缓速下降至距预投基座上方1.5~2m处，再次通过无人机照相机镜头水平调整投放位置，待无人机机身和监测设备保持稳定水平且对准预投基座中心后，控制无人机投放装置松开；
S9、监测设备自由下落，即使投放时监测设备与预投基座中心存在水平方向上的偏差，但只要监测设备下端的定位销能够落入预投基座的漏斗式托盘当中，监测设备就能够在漏斗式托盘的引导下，依靠自身重力进一步滑落至预投基座中央，最后通过卡扣结构完成监测设备与预投基座的固定连接；S10、监测设备成功固定后，无人机拍摄监测设备成功固定后的照片，随后自动返航。
[0011]优选地，还包括以下步骤：S11、在监测设备出现故障需要被回收时，选取一台空载无人机到达监测设备点位上空；S12、空载无人机缓速下降至距故障监测设备上方1.5~2m处，并通过空载无人机照相机镜头水平调整投放位置，直至空载无人机投放装置与故障监测设备上端的金属吊环钩连，在投放装置与金属吊环钩连成功后，无人机缓速上升，带动故障监测设备的定位销脱离预投基座，脱离完成后，空载无人机带动故障监测设备返航。
[0012]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过灾害监测仪器的分体式结构设计大幅降低了仪器的使用风险，主要表现在两个方面：一、当不含电子元件的低成本预投基座投放固定失败时，可直接舍弃此基座选择再次投放新的基座，规避了监测设备本体一次投放失败的风险，极大节约了成本，二、若监测设备因监测任务结束或定期维护检修等需要回收时，灾害监测仪器上下部分通过卡扣卡合的设计，使得无人机远程回收监测设备成为可能；（2）本专利技术通过位于预投基座重心处的穿透能力极强的枪炮式主钉与起辅助作用的支撑插杆，实现了地质灾害监测设备在复杂地质环境下的稳定固定，漏斗式托盘与连接卡扣的设计，进一步提高了本仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器，其特征在于，包括：作为地质灾害监测仪器上半部分的监测设备（1），所述监测设备（1）包括：用于提供地质灾害监测功能的监测箱体（11），所述监测箱体（11）包括：作为监测箱体（11）上半部分的空心圆柱形固定组件（111）、作为监测箱体（11）下半部分的空心承载组件（112），所述固定组件（111）与所述空心承载组件（112）之间通过销轴转动连接，其中：所述固定组件（111）外表面包裹有柔性太阳能电池板（1112），固定组件（111）上表面设有用于接收卫星信号的GNSS天线模块，固定组件（111）上表面还焊接有便于无人机悬吊的数个环形金属吊环（1111），所述承载组件（112）下方中心位置固定有水滴状的定位销（31），承载组件（112）内壁固定连接有横向的设备固定板（1121），所述设备固定板（1121）上方通过设备固定框（1122）固定有维持监测设备（1）正常供电、监测与通信的核心功能元件（13），所述核心功能元件（13）与所述柔性太阳能电池板（1112）、所述GNSS天线模块电性连接，作为地质灾害监测仪器下半部分的预投基座（2），所述预投基座（2）通过卡扣结构（3）与所述监测设备（1）底部固定连接，预投基座（2）包括：形状为空心圆柱体的基座箱体（21），所述基座箱体（21）内壁中部焊接有支撑隔盘（23），所述支撑隔盘（23）上表面中心位置焊接有漏斗式托盘（22），所述漏斗式托盘（22）与支撑隔盘（23）连接处中心位置设有与所述定位销（31）进行卡合固定的环形连接滑扣（32），支撑隔盘（23）下表面中心位置焊接有用于通过爆破力固定基座箱体（21）的爆破枪管（25），所述爆破枪管（25）内设有引爆针（251），所述引爆针（251）外周缠绕有引爆弹簧（252），其中，引爆针（251）的针头朝下，针尾固定在支撑隔盘（23）下方，所述引爆弹簧（252）的长度超过引爆针（251），引爆弹簧（252）上端焊接在支撑隔盘（23）下方，下端固定连接有炮枪主钉（24），所述炮枪主钉（24）包括：与引爆弹簧（252）下端固定连接的火药囊（241），所述火药囊（241）底部固定有穿出所述基座箱体（21）的插入钉（242）。2.如权利要求1所述的一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器，其特征在于，所述环形连接滑扣（32）由数片纵向的弧形滑片（322）组成，所述弧形滑片（322）通过滑扣弹簧（321）与漏斗式托盘（22）内壁连接。3.如权利要求1所述的一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器，其特征在于，所述GNSS天线模块包括：位于所述固定组件（111）上表面的圆形缺口，所述圆形缺口底部连通有与固定组件（111）上表面底部固定的底端封闭的天线固定管，所述天线固定管封闭端通过焊接固定有缓冲弹簧（122），所述缓冲弹簧（122）顶端通过焊接固定有穿出固定组件（111）的GNSS天线（121）。4.如权利要求1所述的一种无人机部署的分体式地质灾害监测仪器，其特征在于，所述预投基座（2）的基座底部（211）下方水平固定有数个用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜源，刘文星，黄观文，张和智，白正伟，李东旭，张勤，梁峻唯，黄观武，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：