一种地裂缝变形监测系统及监测方法与流程

文档序号:11944434阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:包括上位监测主机(3)、高程测量系统(1)和用于获取被监测地裂缝所处区域的GPS位置信息的GPS定位系统(2);所述高程测量系统(1)包括两组分别对被监测地裂缝上部两侧多个水准点的高程进行测量的水准仪(1-1),每组所述水准仪(1-1)均包括多个对被监测地裂缝同一侧上部的多个水准点的高程进行测量的水准仪(1-1),多个所述水准仪(1-1)沿被监测地裂缝的纵向延伸方向由前至后进行布设,前后相邻两个所述水准仪(1-1)之间的间距为10m~20m,多个所述水准仪(1-1)均与上位监测主机(3)连接;所述水准点为布设在地表上的测点;所述GPS定位系统(2)包括GPS基准站(2-1)和布设在被监测地裂缝所处区域上的GPS监测站(2-2),所述GPS基准站(2-1)与GPS监测站(2-2)之间以无线通信方式进行双向通信且二者与上位监测主机(3)之间均以无线通信方式进行双向通信。

2.按照权利要求1所述的一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:所述GPS监测站(2-2)的数量为多个,多个所述GPS监测站(2-2)沿被监测地裂缝的纵向延伸方向由前至后进行布设。

3.按照权利要求1或2所述的一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:所述GPS基准站(2-1)与GPS监测站(2-2)均布设于被监测地裂缝周侧的固定建筑物上。

4.按照权利要求1或2所述的一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:所述GPS基准站(2-1)包括第一GPS接收机(2-11)和与第一GPS接收机(2-11)连接的第一无线通信设备(2-12),所述GPS监测站(2-2)包括第二GPS接收机(2-21)以及分别与第二GPS接收机(2-21)连接的第二无线通信设备(2-22)和无线数据传输单元(2-23),所述第二GPS接收机(2-21)与第一GPS接收机(2-11)之间通过第二无线通信设备(2-22)与第一无线通信设备(2-12)进行通信,所述第二GPS接收机(2-21)与上位监测主机(3)之间通过无线数据传输单元(2-23)进行通信。

5.按照权利要求1或2所述的一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:还包括由钻探勘探人员手持的手持式终端(4),所述手持式终端(4)包括手持式外壳、安装在所述手持式外壳内的电子线路板、安装在所述手持式外壳上的图像采集装置(4-1)以及布设在所述手持式外壳上的显示单元(4-2)和参数输入单元(4-3),所述电子线路板上设置有数据处理器(4-4)和与数据处理器(4-4)连接的无线通信模块(4-5),所述图像采集装置(4-1)、显示单元(4-2)和参数输入单元(4-3)均与数据处理器(4-4)连接;所述数据处理器(4-4)通过无线通信模块(4-5)与上位监测主机(3)进行双向通信。

6.按照权利要求1或2所述的一种地裂缝变形监测系统,其特征在于:所述水准仪(1-1)为数字水准仪;所述水准仪(1-1)与上位监测主机(3)之间以无线通信方式进行双向通信。

7.一种利用如权利要求1所述监测系统对地裂缝进行变形监测的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤一、高程测量:采用高程测量系统(1)且按照预先设计的测量时间间隔,对被监测地裂缝上部两侧多个水准点的高程分别进行测量,并将所测量的高程信息同步传送至上位监测主机(3),获得多个不同测量时间被监测地裂缝的高程信息;

每个测量时间被监测地裂缝的高程信息均包括该测量时间采用高程测量系统(1)测量出的被监测地裂缝上部两侧多个水准点的高程信息;

步骤二、高程信息分析处理:所述上位监测主机(3)按照测量时间先后顺序对高程测量系统(1)测量出的高程信息分别进行处理;所述上位监测主机(3)对任一个测量时间被监测地裂缝的高程信息的分析处理方法均相同;

对任一个测量时间被监测地裂缝的高程信息进行分析处理时,过程如下:

步骤201、高程信息接收及同步存储:所述上位监测主机(3)接收到高程测量系统(1)测量出的当前测量时间被监测地裂缝的高程信息后,对所接收到的当前测量时间被监测地裂缝的高程信息进行同步存储;

步骤202、首次测量判断:所述上位监测主机(3)判断步骤201中所接收的被监测地裂缝的高程信息是否为被监测地裂缝的首次测量结果:当判断得出步骤201中所接收的被监测地裂缝的高程信息为被监测地裂缝的首次测量结果时,返回步骤201,对下一个测量时间被监测地裂缝的高程信息进行分析处理;否则,进入步骤203;

步骤203、高程信息对比:所述上位监测主机(3)根据步骤201中所接收的被监测地裂缝的高程信息中各水准仪(1-1)测量出的高程信息分别与上一个测量时间被监测地裂缝的高程信息中该水准仪(1-1)测量出的高程信息,计算得出各水准仪(1-1)所测量水准点的高程变化率;再根据预先设定的高程变化判断阈值H0,对各水准点的高程变化率分别进行阈值判断:当判断得出所有水准点的高程变化率均小于H0时,说明此时被监测地裂缝的变形程度为不强烈,再返回步骤201,对下一个测量时间被监测地裂缝的高程信息进行分析处理;否则,判断为此时被监测地裂缝的变形程度为强烈,进入步骤204;其中,H0=18mm/年~22mm/年;

步骤204、GPS位置信息获取:采用GPS定位系统(2)获取被监测地裂缝所处区域的GPS位置信息,并将所获得的GPS位置信息同步传送至上位监测主机(3);

所获取的被监测地裂缝所处区域的GPS位置信息中包括被监测地裂缝所处区域上多个测点的地理位置信息,所述测点布设在地表上;

步骤205、变形监测结果输出:采用上位监测主机(3)从步骤204中所获取被监测地裂缝所处区域的GPS位置信息中找出被监测地裂缝上部两侧多个测点的地理位置信息,并根据所找出的被监测地裂缝上部两侧多个测点的地理位置信息,调用图形绘制软件绘制出此时被监测地裂缝上部两侧的曲线图,并对绘制出的曲线图与绘制时间进行同步存储;

步骤206,返回步骤201,对下一个测量时间被监测地裂缝的高程信息进行分析处理。

8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤203中对各水准点的高程变化率分别进行阈值判断时,所述上位监测主机(3)还需根据阈值判断结果,找出此时变形强烈的水准点;其中变形强烈的水准点为高程变化率不小于H0的水准点;

步骤205中进行变形监测结果输出时,所述上位监测主机(3)还需调用曲线绘制模块得出各水准测点的高程随时间变化的曲线;

所述水准仪(1-1)为数字水准仪;步骤一中所述测量时间间隔为所述数字水准仪的采样时间间隔。

9.按照权利要求7或8所述的方法,其特征在于:步骤二中进行高程信息分析处理之前,先对高程测量系统(1)中各水准仪(1-1)所测量的水准点分别进行编号;

步骤203中对各水准点的高程变化率分别进行阈值判断时,还需根据阈值判断结果,对此时被监测地裂缝的变形程度进行确定:当判断得出所有水准点的高程变化率均小于H1时,说明此时被监测地裂缝的变形程度为微弱;否则,从找出所有水准点的高程变化率中高程变化率最大值,记作Hmax;再根据所述的Hmax,对此时被监测地裂缝的变形程度进行确定:当H1≤Hmax<H0时,说明此时被监测地裂缝的变形程度为中等;当H0≤Hmax<H2时,说明此时被监测地裂缝的变形程度为较强烈;当Hmax>H2时,说明此时被监测地裂缝的变形程度为强烈;其中,H1和H2均为预先设定的高程变化率判断阈值,H1=3mm/年~7mm/年,H2=28mm/年~32mm/年。

10.按照权利要求7或8所述的方法,其特征在于:步骤203中对此时被监测地裂缝的变形程度进行确定后,还需根据变形程度确定结果,判断是否需对被监测地裂缝进行钻探测量:当得出此时被监测地裂缝的变形程度为较强烈或强烈时,需对被监测地裂缝进行钻探测量;否则,无需对被监测地裂缝进行钻探测量;

所述地裂缝变形监测系统还包括由钻探勘探人员手持的手持式终端(4),所述手持式终端(4)包括手持式外壳、安装在所述手持式外壳内的电子线路板、安装在所述手持式外壳上的图像采集装置(4-1)以及布设在所述手持式外壳上的显示单元(4-2)和参数输入单元(4-3),所述电子线路板上设置有数据处理器(4-4)和与数据处理器(4-4)连接的无线通信模块(4-5),所述图像采集装置(4-1)、显示单元(4-2)和参数输入单元(4-3)均与数据处理器(4-4)连接;所述数据处理器(4-4)通过无线通信模块(4-5)与上位监测主机(3)进行双向通信;

对被监测地裂缝进行钻探测量时,钻探勘探人员先采用钻探机对被监测地裂缝周侧地层钻取钻探孔,并采用图像采集装置(4-1)获得钻探孔周侧图像与所钻取岩芯图像,同时采用参数输入单元(4-3)输入所述钻探孔的剖面图和孔内地层结构信息,并将图像采集装置(4-1)所获取信息和通过参数输入单元(4-3)所输入信息同步传送至上位监测主机(3),上位监测主机(3)对所接收的信息进行同步存储。

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