【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质灾害监测预警，具体是一种可对水石流的多种参数进行监测和预警的装置，以及该装置在沟谷型水石流地段的施工方法。
技术介绍
1、对水石流的监测和预警需考虑多种因素，这些因素包括降雨量、流量、流速、水位、撞击力等。现有的监测预警装置一般只能对某一个参数进行监测和预警，或者对少量的几个参数进行监测和预警，不能同时对多个参数同时进行监测，如果要得到水石流的全面监测数据，就需要种类繁多的监测装置。例如，授权公告号为cn 210295366 u的专利公开了一种一体化智能地灾监测预警系统，对滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、等地质灾害进行监测，具有多种监测手段，主要用于监测降雨量。再例如，授权公告号为cn 216246525 u的专利公开了一种边坡监测装置，包括桩体、降雨监测组件、土壤监测组件以及风速测量件。该装置采用降雨监测组件、土壤监测组件和风速测量件分别得到降雨量、土壤数据、风速数据。
2、监测装置在获得监测数据后，需要利用电能和通讯系统才能将监测数据实时传输至监测中心，监测装置往往布置于野外，还存在电力供应的问题。例如，授权公告号为cn218159270u的专利公开了一种山洪泥石流预警监控设备，通过具有自主式清洁刮拭功能的太阳能发电组件，能够定期对太阳能发电板上飘落的灰尘进行清洁擦拭，确保太阳能发电板高效光转化性能，使太阳能发电组件自主、长久的为预警监控设备提供电力输出。太阳能发电不稳定，发电量与天气、监测点的光照条件、发电板的清洁度密切相关，难以提供稳定可靠的电力供应。
技术实现思路
1、本专利技术首先提供一种水石流监测预警装置，目的在于实时、稳定、准确且全面地获取水石流的监测数据。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种水石流监测预警装置，包括管体，管体为中空结构且下端封闭，管体的内部设置蓄电池，管体的外侧固定设置至少一个支架，支架上安装太阳能板，管体的还安装风力发电机，太阳能板和风力发电机均与蓄电池相连并可以对蓄电池充电；管体安装摄像机、水流测速仪和雨水收集器，雨水收集器内设置雨量计；管体沿其长度方向且相对的两侧分别设置压力传感器和水位计，压力传感器与水流测速仪相对管体中心线的中心角为直角，压力传感器至少两个，各个压力传感器均位于管体的外侧并沿管体的长度方向间隔布置，水位计沿管体的长度方向布置；管体的内部还设置相互连接的控制模块和通讯模块，蓄电池与各个模块相连并可为各个模块供电，摄像机、水流测速仪、雨量计、压力传感器和水位计均与控制模块相连。
3、为了优化通讯模块的通行效果，并确保管体的强度，进一步的是：管体为金属材质，并作为通讯模块的天线。为了确保管体的强度并降低自重，管体为最好为轻质的金属材质，例如管体为铝合金材质。
4、为了提高管体的强度，并对管体内部进行分区，进一步的是：管体内部设置至少一层隔板，隔板对应的平面与管体的长度方向垂直，隔板预留孔洞。
5、为了提高风力发电机和太阳能板的发电效率，进一步的是：风力发电机安装于管体的上端，风力发电机可以绕竖直方向转动；管体外侧且靠近上端的位置沿周向设置至少三个支架，各个支架上分别安装太阳能板，太阳能板相对支架的安装角度可调。
6、为了扩大摄像机的可观测范围，进一步的是：摄像机安装于管体的顶部，摄像机的镜头可以360°转动；或者管体靠近上端的位置设置一圈呈圆环状的轨道，摄像机安装于轨道并且可以沿轨道运动。
7、为了便于管体固定安装于水石流地段，进一步的是：管体沿长度方向分为插入地下的固定段和位于地面以上的外露段，固定段的端部设置锥形尖端，水流测速仪位于外露段靠近固定段的位置，压力传感器和水位计均设置于外露段，水位计的下端位于外露段的最低处，位置最低的压力传感器的位于外露段的最低处。
8、具体的：管体的长度为6.0m，固定段的长度为2.0m，外露段的长度为4.0m，外径为外径100～300mm，管体内部每间隔2.0m设置一层隔板，隔板设置预留孔洞，压力传感器和水位计布置于距离管体上端1.5m至距离管体上端4.0m的管段，相邻两个压力传感器的间距为0.5m。
9、本专利技术一种水石流监测预警装置的有益效果是：太阳能板与风力发电机均可以发电并存储于蓄电池中，通过两种不同的获取电能的方式，保证水石流监测预警装置的电能供应，实现全天候24小时监控。控制模块可以将摄像机、水流测速仪、雨量计、压力传感器和水位计获取的视频及照片、水流速度速、降水量、水石流撞击力和水位这些监测数据通过通讯模块实时传输至监测中心。管体为空心结构，使水石流监测预警装置的整体质量较小，便于人工搬运，适用于交通不便的沟谷地段。水石流监测预警装置可以实时全面地获取水石流的监测数据，为水石流沟预警与防治提供参考。
10、本专利技术还提供一种水石流监测预警装置的施工方法，解决上述水石流监测预警装置在在沟谷型水石流地段如何布置的问题。一种水石流监测预警装置的施工方法，将水石流地段沿水流流向依次分为形成段、流通段和堆积段，堆积段呈堆积扇的形状，在形成段和流通段沿水流流向分别设置至少一个监测点，在堆积段设置至少一排监测点，同一排监测点的延伸方向与水流流向垂直，各个监测点分别设置上述任一水石流监测预警装置，并且压力传感器正对上游方向，水流测速仪与水流方向一致并位于水面以下。
11、具体的：堆积扇的扇顶沿水流方向设置三排监测点，排间距为3.0m，同一排相邻两个监测点的间距为2m，相邻两排监测点梅花形布置。
12、本专利技术一种水石流监测预警装置的施工方法的有益效果是：通过对水石流全流段的监测，可以全面、准确地监测水石流，提高对水石流的预警的准确性。
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1.一种水石流监测预警装置，包括管体(1)，管体(1)为中空结构且下端封闭，其特征在于：管体(1)的内部设置蓄电池(2)，管体(1)的外侧固定设置至少一个支架，支架上安装太阳能板(3)，管体(1)的还安装风力发电机(4)，太阳能板(3)和风力发电机(4)均与蓄电池(2)相连并可以对蓄电池(2)充电；管体(1)安装摄像机(5)、水流测速仪(6)和雨水收集器(7)，雨水收集器(7)内设置雨量计(8)；管体(1)沿其长度方向且相对的两侧分别设置压力传感器(9)和水位计(10)，压力传感器(9)与水流测速仪(6)相对管体(1)中心线的中心角为直角，压力传感器(9)至少两个，各个压力传感器(9)均位于管体(1)的外侧并沿管体(1)的长度方向间隔布置，水位计(10)沿管体(1)的长度方向布置；管体(1)的内部还设置相互连接的控制模块和通讯模块，蓄电池(2)与各个模块相连并可为各个模块供电，摄像机(5)、水流测速仪(6)、雨量计(8)、压力传感器(9)和水位计(10)均与控制模块相连。
2.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)为金属材质，并作为通讯模块的
3.如权利要求2所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)为铝合金材质。
4.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)内部设置至少一层隔板，隔板对应的平面与管体(1)的长度方向垂直，隔板预留孔洞。
5.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：风力发电机(4)安装于管体(1)的上端，风力发电机(4)可以绕竖直方向转动；管体(1)外侧且靠近上端的位置沿周向设置至少三个支架，各个支架上分别安装太阳能板(3)，太阳能板(3)相对支架的安装角度可调。
6.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：摄像机(5)安装于管体(1)的顶部，摄像机(5)的镜头可以360°转动；或者管体(1)靠近上端的位置设置一圈呈圆环状的轨道，摄像机(5)安装于轨道并且可以沿轨道运动。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)沿长度方向分为插入地下的固定段和位于地面以上的外露段，固定段的端部设置锥形尖端，水流测速仪(6)位于外露段靠近固定段的位置，压力传感器(9)和水位计(10)均设置于外露段，水位计(10)的下端位于外露段的最低处，位置最低的压力传感器(9)的位于外露段的最低处。
8.如权利要求7所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)的长度为6.0m，固定段的长度为2.0m，外露段的长度为4.0m，外径为外径100～300mm，管体(1)内部每间隔2.0m设置一层隔板，隔板设置预留孔洞，压力传感器(9)和水位计(10)布置于距离管体(1)上端1.5m至距离管体(1)上端4.0m的管段，相邻两个压力传感器(9)的间距为0.5m。
9.一种水石流监测预警装置的施工方法，其特征在于：将水石流地段沿水流流向依次分为形成段(11)、流通段(12)和堆积段(13)，堆积段(13)呈堆积扇的形状，在形成段(11)和流通段(12)沿水流流向分别设置至少一个监测点(14)，在堆积段(13)设置至少一排监测点(14)，同一排监测点(14)的延伸方向与水流流向垂直，各个监测点(14)分别安装上述权利要求1～8任一项所述的一种水石流监测预警装置，并且压力传感器(9)正对上游方向，水流测速仪(6)与水流方向一致并位于水面以下。
10.如权利要求9所述的一种水石流监测预警装置的施工方法，其特征在于：堆积扇的扇顶沿水流方向设置三排监测点(14)，排间距为3.0m，同一排相邻两个监测点(14)的间距为2m，相邻两排监测点(14)梅花形布置。
...【技术特征摘要】
1.一种水石流监测预警装置，包括管体(1)，管体(1)为中空结构且下端封闭，其特征在于：管体(1)的内部设置蓄电池(2)，管体(1)的外侧固定设置至少一个支架，支架上安装太阳能板(3)，管体(1)的还安装风力发电机(4)，太阳能板(3)和风力发电机(4)均与蓄电池(2)相连并可以对蓄电池(2)充电；管体(1)安装摄像机(5)、水流测速仪(6)和雨水收集器(7)，雨水收集器(7)内设置雨量计(8)；管体(1)沿其长度方向且相对的两侧分别设置压力传感器(9)和水位计(10)，压力传感器(9)与水流测速仪(6)相对管体(1)中心线的中心角为直角，压力传感器(9)至少两个，各个压力传感器(9)均位于管体(1)的外侧并沿管体(1)的长度方向间隔布置，水位计(10)沿管体(1)的长度方向布置；管体(1)的内部还设置相互连接的控制模块和通讯模块，蓄电池(2)与各个模块相连并可为各个模块供电，摄像机(5)、水流测速仪(6)、雨量计(8)、压力传感器(9)和水位计(10)均与控制模块相连。
2.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)为金属材质，并作为通讯模块的天线。
3.如权利要求2所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)为铝合金材质。
4.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：管体(1)内部设置至少一层隔板，隔板对应的平面与管体(1)的长度方向垂直，隔板预留孔洞。
5.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：风力发电机(4)安装于管体(1)的上端，风力发电机(4)可以绕竖直方向转动；管体(1)外侧且靠近上端的位置沿周向设置至少三个支架，各个支架上分别安装太阳能板(3)，太阳能板(3)相对支架的安装角度可调。
6.如权利要求1所述的一种水石流监测预警装置，其特征在于：摄像机(...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈习文，李国庆，王丽君，刘先华，周其伟，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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