一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法，系统包括固定铁杆、数据处理单元、激光雷达、定位反射板和计算机；固定铁杆位于需监测的裂缝一侧，固定铁杆上固定有激光雷达，角度朝向裂缝方向，裂缝另一侧放置定位反射板，用于精确测量裂缝位移情况；本发明专利技术将滑坡裂缝变形测量和裂缝变形区域三维成像二合一，不仅可以远程测得裂缝的变形情况，直接计算得到裂缝产生的位移；还可以全天小时对裂缝变形区域进行扫描和成像，在远程计算机上形成三维成像，通过三维成像数据对比，可实现系统报警，预警滑坡等地质灾害的发生。预警滑坡等地质灾害的发生。预警滑坡等地质灾害的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法


[0001]本专利技术变形属于测量领域，具体涉及一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法。

技术介绍

[0002]现有的一种边坡裂缝监测装置及其测量方法，该装置采用收敛计测量裂缝变形情况，但是需在裂缝两侧稳定地层中设置固定桩，导致设备成本较高，且裂缝测量点布设时间较长，测量精度较差；还有一种边坡裂缝位移自动测量装置，该装置可同时对边坡裂缝三个方向的矢量位移进行自动测量，但是试验原理较为复杂，无法满足对裂缝区域进行三维成像的需求。针对上述情况，我们提出了一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统及方法，要解决的技术问题是：解决现有技术中测量精度差、测量成本高、发挥作用单一的缺陷，来达到滑坡监测和灾害防治的目的。
[0004]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统，其特征在于：包括固定铁杆3、数据处理单元4、激光雷达6、定位反射板10和计算机14；固定铁杆位于需监测的裂缝一侧，固定铁杆上固定有激光雷达，角度朝向裂缝方向，裂缝另一侧放置定位反射板，用于精确测量裂缝位移情况；激光雷达发射激光至定位反射板后反射回激光雷达处，经过数据处理单元计算，得到雷达至反射板的距离L1，雷达安装高度为L3，利用勾股定理，可以直接计算出固定铁杆至定位反射板的距离L2，当发生位移后，可以直接计算出位移距离；同时，激光雷达还采集裂缝周围信息，形成裂缝周围区域的三维地理成像，并通过数据处理单元发送给远端计算机，计算机数据库实时进行成像数据对比，当发生位移后，位移前后的成像数据会有明显差别，以此作为监测和预警的依据。
[0005]一种用于滑坡监测的裂缝变形测量方法，其特征在于：
[0006]首先在远离边坡滑移面11的一侧设置固定铁杆，在固定铁杆3顶部焊接接闪器1和警示信号旗9；在被监测的裂缝靠近边坡滑移面11的一侧安装定位反射板10，然后调整激光雷达6，使得激光雷达能够接收到从定位反射板10反射回来的光束信息；
[0007]激光雷达6通过激光反射测量到裂缝的距离；同时，进行全范围扫描，通过数据处理单元4将三维成像数据传送到远端计算机14上，在远端计算机14的数据库将会实时对三维成像数据进行对比，当裂缝扩大或者发生滑坡时，激光雷达6测量到裂缝的距离会产生变化；同时，三维成像数据对比也会产生差异，数据库会记录变化数值，如果累计变化量超过了允许值，则会产生报警，预警滑坡等地质灾害的发生。
[0008]有益效果：本专利技术利用激光雷达的测距特性，借助定位反射板可以准确计算出固定铁杆至定位反射板的距离，通过数据处理单元将计算后的数据利用无线信号传输至远程计算机，测得结果精度高；同时，利用激光雷达的成像特性，全天24小时对裂缝区域进行扫
描和成像，在计算机上形成三维成像，可以远程实时观察裂缝变形情况，并进行成像数据对比。当裂缝扩大或者发生滑坡时，激光雷达测量到裂缝的距离会产生变化；同时，三维成像数据对比也会产生差异，累计变化量超过了允许值，此时系统便会发出报警信号提醒监控人员，监控人员可以直接通过成像数据直观的观察裂缝大小变化等情况，操作便捷，实用性较强；并且，利用激光雷达广域测量的特性，可以只设置一个监测点，对周围多个裂缝同时进行距离检测和三维成像扫描，减少了监测仪表数量和测量成本。
附图说明
[0009]图1激光雷达测距原理图
[0010]图2本专利技术的结构示意图
[0011]图3本专利技术的应用示意图。
[0012]图中：1、接闪器；2、太阳能板；3、固定铁杆；4、数据处理单元；5、蓄电池；6、激光雷达；7、1#裂缝；8、2#裂缝；9、警示标号旗；10、定位反射板；11、边坡滑移面；12、结构面；13、岩层；14、计算机；15、边坡工程；16、本专利技术的测量系统。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0014]本专利技术提出的一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统，包括接闪器1、太阳能板2、固定铁杆3、数据处理单元4、蓄电池5、激光雷达6、警示标号旗9、定位反射板10和计算机14；
[0015]固定铁杆位于需监测的裂缝一侧，固定铁杆上附有警示标号旗9，用于进行危险警示及标记仪表数量，顶端配有接闪器1，防止雷电天气损坏仪表。固定铁杆上端装有太阳能板为激光雷达供电。固定铁杆埋入地下，地下有砖及水泥砌成的方形槽，以存放太阳能蓄电池。固定铁杆上固定有激光雷达，角度朝向裂缝方向，裂缝另一侧放置定位反射板，用于精确测量裂缝位移情况。
[0016]激光雷达发射激光至定位反射板后反射回激光雷达处，经过数据处理单元计算，得到雷达至反射板的距离L1，雷达安装高度为L3，利用勾股定理，可以直接计算出固定铁杆至定位反射板的距离L2，当发生位移后，可以直接计算出位移距离；同时，激光雷达还采集裂缝周围信息，形成裂缝周围区域的三维地理成像，并发送给远端计算机，计算机数据库实时进行成像数据对比，当发生位移后，位移前后的成像数据会有明显差别，以此作为监测和预警的依据。
[0017]一种用于滑坡监测的裂缝变形测量方法，其特征在于：
[0018]首先在远离边坡滑移面11的一侧设置固定铁杆，在固定铁杆3顶部焊接接闪器1和警示信号旗9；在被监测的裂缝靠近边坡滑移面11的一侧安装定位反射板10，然后调整激光雷达6，使得激光雷达能够接收到从定位反射板10反射回来的光束信息；
[0019]激光雷达6通过激光反射测量到裂缝的距离；同时，进行全范围扫描，通过数据处理单元4将三维成像数据传送到远端计算机14上，在远端计算机14的数据库将会实时对三维成像数据进行对比，当裂缝扩大或者发生滑坡时，激光雷达6测量到裂缝的距离会产生变化；同时，三维成像数据对比也会产生差异，数据库会记录变化数值，如果累计变化量超过
了允许值，则会产生报警，预警滑坡等地质灾害的发生。
[0020]实施例：在边坡工程15中，岩土体失稳时，通常会有一定的预先征兆，例如地表裂缝、落石等现象出现。岩层13的交界处通常会沿着结构面12的周围产生裂缝，例如地表的1#裂缝7和2#裂缝8，若其与内部裂缝贯通，通常会产生边坡滑移面11，本装置16固定在裂缝的西侧，即远离边坡滑移面11的一侧。
[0021]首先，在远离边坡滑移面11的一侧开挖规格为长*宽*深＝1000*1000*1000mm的土坑，砖砌方形槽并用水泥抹平，下开排水孔，方槽内放入蓄电池5，同时埋入固定铁杆3，用盖板及水泥封填，固定铁杆3顶部焊接有接闪器1和警示信号旗9。在被监测的1#裂缝7及2#裂缝8的靠近边坡滑移面11的一侧安装定位反射板10，然后调整激光雷达6，使得雷达能够接收到从定位反射板10反射回来的光束信息。
[0022]正常运行时，太阳能板2将太阳能转化为电能储存在蓄电池5中，为数据处理单元4和激光雷达6提供工作运行时所需的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统，其特征在于：包括固定铁杆3、数据处理单元4、激光雷达6、定位反射板10和计算机14；固定铁杆位于需监测的裂缝一侧，固定铁杆上固定有激光雷达，角度朝向裂缝方向，裂缝另一侧放置定位反射板，用于精确测量裂缝位移情况；激光雷达发射激光至定位反射板后反射回激光雷达处，经过数据处理单元计算，得到雷达至反射板的距离L1，雷达安装高度为L3，利用勾股定理，可以直接计算出固定铁杆至定位反射板的距离L2，当发生位移后，可以直接计算出位移距离；同时，激光雷达还采集裂缝周围信息，形成裂缝周围区域的三维地理成像，并通过数据处理单元发送给远端计算机，计算机数据库实时进行成像数据对比，当发生位移后，位移前后的成像数据会有明显差别，以此作为监测和预警的依据。2.根据权利要求1所述的一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统，其特征在于：固定铁杆上附有警示标号旗9，用于进行危险警示及标记仪表数量。3.根据权利要求1所述的一种用于滑坡监测的裂缝变形测量系统，其特征在于：固定铁杆顶端配有接闪器1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱自强，祝晋，崔松军，石玉臣，杨懿全，郭其林，
申请(专利权)人：北方矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：