【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及岩溶塌陷的位移监测，具体涉及一种分布式岩溶塌陷位移监测装置及方法。
技术介绍
1、位移监测在岩溶塌陷监测中是最主要的监测项目，并且分布式位移监测能更好地反映出土体的变形情况。目前新型的监测技术有光纤监测技术、mems监测技术等，通过mems可实现对布设点的位移监测，而光纤可实现分布式监测，但监测到的数据多为应变。土体位移变形监测的难点在于：1、现有的位移监测为点监测，无法直观展示线性位移数据；2、现有分布式监测多为光纤监测，监测结果多为应变数据，不能很好地分析土体的变形情况；3、光纤易被折断、mems易扯动，监测仪器易被损坏；4、土中长期存在的地下水会影响监测仪器的正常工作，使监测结果失准。
2、现有的mems传感技术和光纤传感技术都是用于工程监测的新型自动化监测技术，可以对岩溶塌陷进行实时监测。但光纤监测多为应变信号监测，不能得出线性位移数据，而mems虽能得出位移数据，但其只能进行点监测，不能进行分布监测，现有技术均无法实现分布式位移监测。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种分布式岩溶塌陷位移监测装置及方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种分布式岩溶塌陷位移监测装置，包括采集部件、应变仪和计算机设备，将所述采集部件预埋在待监测岩溶塌陷区域；
3、所述采集部件包括空心圆管、光纤和多个mems芯片，所述空心圆管的两端开口，所述光纤和多个所述mems芯片布设在所述空心圆
4、多个所述mems芯片分别用于对所在布设点位进行点位移监测，得到点位移数据，将所述点位移数据发送至所述计算机设备中；
5、所述光纤用于对整段光纤上任一点进行应变监测，得到电信号，将所述电信号发送至所述应变分析仪中；
6、所述应变分析仪用于将所述电信号转换成应变数据发送至所述计算机设备中；
7、所述计算机设备用于建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移。
8、本专利技术的有益效果是：将光纤和多个mems芯片布设在预制的空心圆管内，通过多个mems芯片和光纤实现分布式位移监测，可更直观地反映出土体变形状况，空心圆管可以起到一定的防水作用，保护mems芯片、光纤不受土体中的地下水损坏，使监测结果更为准确；
9、通过mems芯片监测可以得到布设点处的点位移，光纤可得到整段监测区域内任一点处的应变，通过位移及应变线性关系式对点位移数据和应变数据进行线性处理，可得到整个监测区域内任一点的位移，实现分布式位移监测，可更直观地反映出土体变形状况；
10、将mems点监测与光纤线监测结合一起监测，能够提高监测的准确性，避免光纤断裂遗漏某段线路的监测数据，可参考分析的监测数据有两组，若某些数据出现大误差时，还可以参照另一组数据进行补充及对比分析；
11、本专利技术所涉及到的仪器体积小、重量轻、成本低，还可分布式、集成化监测，提高监测效率，操作简单，一定程度上减少劳动力。
12、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
13、进一步地，所述空心圆管底部的内壁处设有圆弧状凹槽，所述圆弧状凹槽从一端开口延伸至另一端开口，所述圆弧状凹槽的直径大于所述光纤的直径，所述光纤嵌入所述圆弧状凹槽内并通过粘合的方式固定。
14、进一步地，所述采集部件还包括多个卡槽组，所述卡槽组的数量和所述mems芯片的数量相同；
15、多个所述卡槽组以轴向方向等间距的布设在所述空心圆管中部的内壁处，每个所述卡槽组包括四个卡块，两个所述卡块上下叠置的固定在所述空心圆管内壁的一侧，另外两个所述卡块相对于一侧的两个所述卡块也上下叠置的固定在所述空心圆管内壁的另一侧，且同侧的两个所述卡块之间留有与所述mems芯片厚度相当的间隙；
16、多个所述mems芯片与多个所述卡槽组一一对应，且所述mems芯片的两端分别卡入对应卡槽组相对的两个卡块上。
17、进一步地，所述计算机设备中，建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移，具体为：
18、通过处理器从所述点位移数据中获取任意相邻两个mems芯片对应的点位移数据u1和点位移数据u2，并从所述应变数据中获取位于所述任意相邻两个mems芯片所在布设点位处对应的应变数据ε1、应变数据ε2，设所述任意相邻两个mems芯片之间的随机点位为p，从所述应变数据中获取随机点位p处的应变数据ε；
19、建立位移及应变线性关系式，所述位移及应变线性关系式为：
20、
21、将所述点位移数据u1、点位移数据u2、应变数据ε1、应变数据ε2以及应变数据ε代入所述位移及应变线性关系式中，计算得到任意相邻两个mems芯片之间随机点处的位移u，即待监测岩溶塌陷区域相应点的位移。
22、进一步地，所述卡块为硅胶材质。
23、进一步地，所述光纤为分布式应变感测光缆。
24、进一步地，所述采集部件还包括棱条，所述棱条设有四根，四根所述棱条环绕一周均匀分布在所述空心圆管的外壁上，每条所述棱条与所述空心圆管的轴线平行，所述棱条和所述空心圆管均为硅胶材质。
25、本专利技术所要解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种分布式岩溶塌陷位移监测方法，包括如下步骤：
26、制作采集部件：将预设的空心圆管的上端打开，将多个mems芯片和光纤布设在所述空心圆管的内部，布设完成后将所述空心圆管的上端封闭，且所述空心圆管的两端设有开口，完成采集部件的制作；
27、将每个所述mems芯片的监测管线从所述空心圆管的任意一端开口向外伸出并与所述计算机设备电连接，并将所述光纤的两端分别从所述空心圆管的两端向外伸出，并根据应变分析仪的型号选择光纤的一端或两端与应变分析仪连接，并将所述应变分析仪与所述计算机设备电连接；
28、将所述采集部件预埋在待监测岩溶塌陷区域；
29、多个所述mems芯片分别对所在布设点位进行点位移监测，得到点位移数据，将所述点位移数据发送至计算机设备中；
30、所述光纤用于对整段光纤上任一点进行应变监测，得到电信号，将所述电信号发送至应变分析仪中；
31、所述应变分析仪将所述电信号转换成应变数据发送至所述计算机设备中；
32、所述计算机设备的处理器建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，包括采集部件、应变分析仪和计算机设备，将所述采集部件预埋在待监测岩溶塌陷区域；
2.根据权利要求1所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述空心圆管底部的内壁处设有圆弧状凹槽，所述圆弧状凹槽从一端开口延伸至另一端开口，所述圆弧状凹槽的直径大于所述光纤的直径，所述光纤通过粘合的方式固定在所述圆弧状凹槽内。
3.根据权利要求1所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述采集部件还包括多个卡槽组，所述卡槽组的数量和所述MEMS芯片的数量相同；
4.根据权利要求3所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述计算机设备中，建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移，具体为：
5.根据权利要求3所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述卡块为硅胶材质。
6.根据权利要求1至5任一项所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述光纤为分布式应变感测光缆。
7.根据权利要
8.一种分布式岩溶塌陷位移监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的分布式岩溶塌陷位移监测方法，其特征在于，所述建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移，具体为：
10.根据权利要求8所述的分布式岩溶塌陷位移监测方法，其特征在于，所述将多个所述MEMS芯片和所述光纤布设在所述空心圆管的内部，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，包括采集部件、应变分析仪和计算机设备，将所述采集部件预埋在待监测岩溶塌陷区域；
2.根据权利要求1所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述空心圆管底部的内壁处设有圆弧状凹槽，所述圆弧状凹槽从一端开口延伸至另一端开口，所述圆弧状凹槽的直径大于所述光纤的直径，所述光纤通过粘合的方式固定在所述圆弧状凹槽内。
3.根据权利要求1所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述采集部件还包括多个卡槽组，所述卡槽组的数量和所述mems芯片的数量相同；
4.根据权利要求3所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所述计算机设备中，建立位移及应变线性关系式，通过所述位移及应变线性关系式、所述点位移数据和所述应变数据得出待监测岩溶塌陷区域相应点的位移，具体为：
5.根据权利要求3所述的分布式岩溶塌陷位移监测装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，苏子灵，吴建建，贾龙，程峰，陈俊桦，杨柏，易超雄，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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