滑坡检测装置及滑坡监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种地质灾害预警领域,更具体地说，它涉及一种滑坡检测装置及滑坡监测系统。

背景技术：

滑坡是山区、丘陵地区常见的病害。它与地震、崩塌、泥石流一样，是一种危害很大的不良自然地质现象。我国幅员辽阔，有70％的地区，地质地理条件十分复杂，滑坡分布尤为广泛，西南、西北、华东、中南和华北的山区，丘陵以及黄土高原地区都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比较严重的国家之一。滑坡为整体或几大块相继滑动，一般为缓慢地、长期地、间歇性地沿滑动方向向下滑动，它可以延缓几年、几十年以至百年以上。滑坡滑动的土体或岩体，可大可小，小的百十立方米，大的可达几十万甚至数百万立方米。滑坡具有很大的破坏力，大规模的滑坡会掩埋村镇、摧毁工矿、中断交通、堵塞江河、破坏农田和森林，给国家建设和人民的生命财产造成严重的损失。

为了能够提前预警以减小滑坡带给人们的危害，国家和社会投入大量人力物力研究和开发了滑坡预警系统。例如申请号为CN201310540814.X的中国专利公开了一种滑坡应力监测装置，它包括一个机架，机架的前端为盈应力板，应力板可以向后滑动，在机架的后端为应力监测装置，将机架置于滑坡危险地段的土层中，当滑坡应力增加，应力板发生轻微的位移，应力监测装置检测到应力变化，得出相应的检测数据。

这种滑坡监测装置虽然能够通过检测嵌入土层中的应力板发生位移所反映的应力变化来实现对滑坡灾害的检测，但由于滑坡时，虽然应力的力很大，但应力形变引起应力板的位移非常微小，则会出现滑坡所引起的土层位移不能将应力的大小传递至应力监测装置，甚至出现检测精度不够造成漏检情况的发生，因此亟需改善。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种可以精确检测滑坡应力的滑坡检测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种滑坡检测装置，包括壳体，还包括用于放大土层应力形变位移量的应力形变放大机构，所述应力形变放大机构包括铰接于壳体上的旋臂以及嵌入土层中的应力板，所述应力板的一侧壁与土层相抵且另一侧壁与旋臂的力臂较小的一端相抵。

采用上述技术方案，在土层发生应力形变时，应力板收集其外围的大量土层挤压的压力，又由于应力板相抵于旋臂的一端，继而应力板将采集到压力传递至旋臂，旋臂的中部铰接于壳体上，且旋臂靠近应力板一端的力臂小于另一端的力臂，根据杠杆原理，极其微小的应力形变的位移量经过旋臂的传递后将会成比例的增大，继而更加容易的被检测到，使得检测精度更高，避免一些漏检情况的发生。

优选的，所述应力形变放大机构还包括设置于旋臂的力臂较大一端且用于传递应力的弹性件。

采用上述技术方案，当土层发生应力形变时，应力板相抵于旋臂使其发生相对应的位移，继而旋臂挤压其上的弹性件使其形变，弹性件在发生形变的同时将应力传递至弹性件未于旋臂相抵的一端；通过弹性件的传递，可以改变旋臂传递过来的力的方向，使不同方向的力转化为统一的方向，能够避免由于施加力的方向的原因引起的检测误差。

优选的，还包括用于检测应力大小以进行预警的应力检测电路，所述应力检测电路包括

压力检测模块，相抵于弹性件远离旋臂的一端，检测弹性件施加压力的大小以输出压力检测信号；

控制模块，具有与基准压力对应的基准值信号，耦接于压力检测模块以接收压力检测信号，并比较压力检测信号与基准值信号的大小以输出控制信号；

执行模块，耦接于控制模块以接收控制信号并响应于控制信号；

当压力检测模块检测到的应力大于基准压力时，执行模块响应于此时的控制信号发送无线通信报警信号。

采用上述技术方案，当发生应力形变时，压力检测模块检测到此时的应力的大小大于基准压力，与此同时，相应的压力检测模块输出的压力检测信号大于控制模块的基准值信号，故而控制模块输出的控制信号令执行模块发送无线通信报警信号；通过应力检测电路的检测，将应力的物理量转化为模拟的电信号与基准信号比较，当压力检测信号的大小大于基准信号时，执行模块进行发送无线通信报警信号，从而根据应力大小的变化判断是否发生滑坡灾害，且在发生滑坡灾害后自动发送无线通信报警信号通知监测人员，快捷智能，且检测精度高，运行稳定可靠。

优选的，所述压力检测模块包括相抵于弹性件远离旋臂的一端的检测单元，所述检测单元用于检测弹性件施加的压力大小以输出检测信号，所述压力检测模块还包括耦接于检测单元以接收检测信号并将检测信号放大以输出压力检测信号的放大单元。

采用上述技术方案，检测单元检测弹性件施加的压力并将压力信号转化为模拟的电信号输出检测信号，放大单元接收到检测单元输出的检测信号后将其进行放大并输出压力检测信号；放大单元能够将无法识别的微弱信号进行放大，使得压力检测模块对微弱信号的检测更加准确，增强了检测精度，进一步降低了漏检的可能性，使检测更加稳定可靠。

优选的，所述放大单元包括用于稳定零状态下输出的调零部。

采用上述技术方案，运算放大器在零输出状态下其输出有时不为零，这时就需要连接有调零部对其零输出状态下进行调整，使此时的输出为零，从而使压力的检测更加准确。

优选的，所述放大单元还耦接有用于消除压力检测信号低频噪声的滤波部。

采用上述技术方案，由于连接有运算放大器，其在对有效信号进行放大的同时也会对无效的噪声信号进行放大，因此设有滤波部将无效的干扰信号进行滤除，从而使放大部输出的压力检测信号更加精确、干扰信号更少。

优选的，所述控制模块包括用于调节基准值信号大小的调节部。

采用上述技术方案，由于基准信号与基准压力对应，通过设有调节部可以调节基准信号的大小，继而根据实际情况设定进行报警的基准压力的大小，更加智能的满足使用的实际需要，给使用人员带来方便。

优选的，所述执行模块包括耦接于控制模块以接收控制信号并响应于控制信号以发送无线通信报警信号的GPRS无线数传单元。

采用上述技术方案，当滑坡产生应力形变时，GPRS无线数传单元响应于此时的控制信号进行发送无线通信报警信号；通过GPRS无线数传单元将发生滑坡的无线通信报警信号发送至监测人员处，使得监测人员能够及时知晓滑坡灾情，以便第一时间做出灾情处理，从检测到发送整个过程迅速，为抢险救灾争取了时间。

优选的，所述执行模块包括耦接于控制模块以接收控制信号并响应于控制信号进行开闭的开关单元以及耦接于开关单元并受控于开关单元以发送无线通信报警信号的GPRS无线数传单元。

采用上述技术方案，当滑坡产生应力形变时，控制模块发出的控制信号令开关单元闭合，从而使GPRS无线数传单元开始工作，即发送无线通信报警信号至监测人员；通过设有开关单元从而能够驱动更大功率的GPRS无线数传单员进行工作，使得发送的无线通信报警信号更强更加稳定。

本实用新型的次要目的在于提供一种可以精确监测滑坡险情的滑坡监测系统。

一种滑坡监测系统，包括如上所述的若干滑坡检测装置，还包括无线通讯基站以及监控终端，所述无线通讯基站接收滑坡检测装置发出的无线通信报警信号并将滑坡险情发送至监控终端。

采用上述技术方案，当发生滑坡灾情时，滑坡检测装置发出无线通信报警信号，无线通信基站接收到无线通信报警信号后并将无线通信报警信号转发至监控终端，增加了无线信号的传输距离，监测人员使用监控终端可以同时监测多个地区的滑坡险情，且检测准确，通信迅速，快速处理从而能够有效降低滑坡造成的危害。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.极其微小的应力形变的位移量经过应力形变放大机构的传递后将会成比例的增大，继而更加容易的被应力监测电路检测到，使得检测精度更高，有效避免了一些漏检情况的发生；

2.根据应力大小的变化判断是否发生滑坡灾害，且在发生滑坡灾害后自动发送无线通信报警信号通知监测人员，快捷智能，且检测精度高，运行稳定可靠；

3.通过GPRS无线数传单元将发生滑坡的无线通信报警信号发送至监测人员处，使得监测人员能够及时知晓滑坡灾情，以便第一时间做出灾情处理，从检测到发送整个过程迅速，为抢险救灾争取了时间；

4.当发生滑坡灾情时，滑坡检测装置发出无线通信报警信号，无线通信基站接收到无线通信报警信号后并将无线通信报警信号转发至监控终端，增加了无线信号的传输距离，监测人员使用监控终端可以同时监测多个地区的滑坡险情，且检测准确，通信迅速，快速处理从而能够有效降低滑坡造成的危害。

附图说明

图1为本实用新型滑坡监控系统的流程示意图；

图2为本实用新型滑坡检测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的电路原理图；

图4为本实用新型实施例二的电路原理图。

图中：1、壳体；2、应力形变放大机构；21、旋臂；22、应力板；23、弹性件；3、应力监测电路；31、压力检测模块；311、检测单元；312、放大单元；3121、调零部；3122、滤波部；32、控制模块；321、调节部；4、执行模块；41、开关单元；42、GPRS无线数传单元；5、土层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例一：

一种滑坡监测系统，参照图1以及图2，包括滑坡检测装置，而滑坡检测装置包括壳体1、用于放大土层5应力形变位移量的应力形变放大机构2以及用于检测应力大小以进行预警的应力监测电路3。其中，应力形变放大机构2包括铰接于壳体1上的旋臂21以及嵌入土层5中的应力板22，旋臂21的中部铰接于壳体1上，且旋臂21靠近应力板22一端的力臂小于另一端的力臂，应力板22的一侧壁与土层5相抵且另一侧壁与旋臂21的力臂较小的一端相抵，应力形变放大机构2还包括设置于旋臂21的力臂较大的一端的弹性件23，当发生滑坡产生应力形变时，弹性件23用于传递应力。

参照图3，滑坡检测装置还包括用于检测应力大小以进行预警的应力检测电路，其中，应力检测电路包括相抵于弹性件23远离旋臂21的一端的压力检测模块31，压力检测模块31检测弹性件23施加压力的大小以输出压力检测信号。其中，压力检测模块31包括相抵于弹性件23远离旋臂21的一端的检测单元311，检测单元311检测弹性件23施加的压力的大小以输出检测信号，压力检测模块31还包括耦接于检测单元311以接收检测信号并将检测信号放大以输出压力检测信号的放大单元312。

参照图3，放大单元312包括用于稳定零状态下输出的调零部3121，运算放大器在零输出状态下其输出有时不为零，这时就需要连接有调零部3121对其零输出状态下进行调整，使此时的输出为零，从而使压力的检测更加准确；此外，放大单元312还耦接有用于消除压力检测信号低频噪声的滤波部3122，由于连接有运算放大器，其在对有效信号进行放大的同时也会对无效的噪声信号进行放大，因此设有滤波部3122将无效的干扰信号进行滤除，从而使放大部输出的压力检测信号更加精确、干扰信号更少。

参照图3，压力检测模块31的具体电路连接为：

检测单元311为力敏电阻惠更斯电桥电路。检测单元311包括力敏电阻RF1、力敏电阻RF2、力敏电阻RF3、力敏电阻RF4、电阻R1、电阻R2以及电阻R3，其中，力敏电阻RF1、力敏电阻RF2、力敏电阻RF3、力敏电阻RF4依次首尾串接成圈，力敏电阻RF1与力敏电阻RF3相连端同时连接于电源，力敏电阻RF2与力敏电阻RF4相连端同时接地，力敏电阻RF1与力敏电阻RF2的相连端连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端串联电阻R3后接地，力敏电阻RF3与力敏电阻RF4的相连端连接于电阻R2的一端，电阻R1的另一端以及电阻R2的另一端输出检测信号；

放大单元312包括运算放大器U1、滑动变阻器RW以及电阻R4，运算放大器U1的同相输入端3管脚连接于电阻R1且反相输入端2管脚连接于电阻R2以接收检测信号，运算放大器U1的7管脚连接于电源，同时运算放大器U1的7管脚连接于滑动变阻器RW的移动端，运算放大器U1的1管脚、8管脚分别连接于滑动变阻器RW的固定端，运算放大器U1的4管脚接地，运算放大器U1的6管脚输出压力检测信号；

滤波部3122包括电阻R5以及电容C1，其中电阻R5的一端连接于运算放大器U1的输出端以接收压力检测信号，电阻R5的另一端串联电容C1后接地，同时电阻R5的另一端输出滤波后的压力检测信号。

此外，参照图3，应力检测电路还包括耦接于压力检测模块31以接收压力检测信号的控制模块32，控制模块32具有与基准压力对应的基准值信号，控制模块32比较压力检测信号与基准值信号的大小以输出控制信号，此外，为了调节基准信号的大小，控制模块32设有调节部321。

参照图3，控制模块32为三极管开关电路，具体电路连接为：

包括NPN型的三极管VT1、电阻R6以及滑动变阻器RW2，其中，三极管VT1的基极连接于电阻R5的另一端以接收压力检测信号，三极管VT1的基极同时连接于滑动变阻器RW2的一固定端以及滑动端，滑动变阻器RW2的另一固定端连接于电源，三极管VT1的集电极串联电阻R6后连接于电源，三极管VT1的发射极输出控制信号。

参照图3，应力检测电路还包括耦接于控制模块32以接收控制信号并响应于控制信号以发送无线通信报警信号的执行模块4，执行模块4包括耦接于控制模块以接收控制信号并响应于控制信号以发送无线通信报警信号的GPRS无线数传单元42，GPRS无线数传单元42一端连接于三极管VT1的发射极以接收控制信号同时另外一端接地。

此外，参照图1，滑坡监测系统还包括无线通讯基站以及监控终端，所述无线通讯基站接收滑坡检测装置发出的无线通信报警信号并将滑坡险情发送至监控终端。

本实施例的工作原理以及工作过程：

当发生滑坡灾害时，土层5收到应力形变，随着压力检测模块31受到的压力不断增大，四个力敏电阻的阻值相应的减小，同时又由于电源经力敏电阻RF1、电阻R1、电阻R3后接地这条通路的影响，即电阻R1和电阻R3之和与力敏电阻RF2并联后的等效电阻与力敏电阻RF1进行分压，力敏电阻RF1受压力增大的影响后阻值直接减小，而等效电阻受压力增大的影响后其阻值减小的相对更小，所以力敏电阻RF2两端的电压升高，即输出的检测信号增大，之后检测信号经运算放大器U1的同相输入端输入，同相放大电路将检测信号放大后输出精确度更高的压力检测信号，此外，运算放大器U1还连接有调零电路进行稳定零状态下的输出。

紧接着，运算放大器U1输出的压力检测信号通过滤波部3122消除低频噪声，去除干扰信号后输出最终的压力检测信号；而随着三极管VT1的基极接收到的压力检测信号的增大，三极管VT1的静态工作点对应于基准信号以及基准压力大小，至压力检测信号大于三极管VT1的静态工作点时，三极管VT1开始导通，继而GPRS无线数传单元42开始工作，向无线通讯基站发送无线通信报警信号，无线通讯基站接收滑坡检测装置发出的无线通信报警信号并将滑坡险情发送至监控终端，使得监测人员能够及时知晓滑坡灾情，以便第一时间做出灾情处理，从检测到发送整个过程迅速，为抢险救灾争取了时间。

实施例二：

一种滑坡监测系统，参照图4，基于实施例一且与实施例一不同的地方在于，执行模块4包括耦接于控制模块32以接收控制信号并响应于控制信号开闭的开关单元41以及耦接于开关单元41并受控于开关单元41以发送无线通信报警信号的GPRS无线数传单元42，其中，控制模块32为比较器电路，开关单元41为三极管开关电路。

参照图4，控制模块32以及开关单元41的具体电路连接为：

比较器电路包括运算放大器U2、电阻R7以及以及滑动变阻器RW3，其中，运算放大器U2的同相输入端连接于电阻R5的另一端以接收压力检测信号，运算放大器U2的反相输入端串联电阻R7后连接于电源且同时连接于滑动变阻器RW3的一固定端，滑动变阻器RW3的另一固定端以及滑动端连接于电源，运算放大器U2的输出端输出控制信号；

开关模块包括NPN型的三极管VT2、电阻R8，其中，三极管VT2的基极连接于运算放大器U2的输出端以接收控制信号，三极管VT2的集电极串联电阻R8后连接于电源，三极管VT2的发射极串联GPRS无线数传单元42后接地。

本实施例的工作原理以及工作过程：

滑动变阻器RW3以及电阻R7连接于电源和地之间，由于分压关系，R7的一端提供给运算放大器U2一个基准信号，此基准信号与进行预警的基准压力对应，当压力检测信号的大小大于基准信号的大小时，运算放大器U2输出高电平的控制信号，三极管VT2的基极接收到高电平的控制信号后导通，从而使GPRS无线数传单元42工作，向无线通讯基站发送无线通信报警信号，无线通讯基站接收滑坡检测装置发出的无线通信报警信号并将滑坡险情发送至监控终端，监测人员使用监控终端可以同时监测多个地区的滑坡险情，且检测准确，通信迅速，快速处理从而能够有效降低滑坡造成的危害。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。