一种边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统的制作方法

1.本发明属于边坡防治技术领域，尤其涉及一种边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统。


背景技术：

2.边坡是人工开挖或回填形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一。在我国基础设施建设过程中，存在着大量挖、填方形成的边坡，导致边坡存在自稳定性差、次生裸地多、水土流失严重及生态系统退化等问题。据不完全统计，我国边坡失稳坍塌造成的经济损失每年超40亿元。由此而生的边坡安全防护及监测系统就是现代化基础设施建设中不可缺少的重要技术保障。
3.传统的格构护坡工程需要对边坡表层岩土体进行沟槽开挖，然后架设模板、布设钢筋笼、浇筑混凝土，其施工周期长，且施工扰动对边坡稳定性造成不利影响；尤其针对高陡边坡，如果边坡防护工程未及时施做，导致开挖面长期暴露，在降雨等不利因素作用下，极易演变为滑坡灾害，造成工期延长、工程投资大幅增加，社会影响严重。此外，传统的格构护坡抵抗变形能力弱，边坡变形极易造成格构护坡被拉裂，导致护坡工程失效，从而可能引发更为严重的滑坡灾害事故；且不能与边坡的监测相结合，无法为滑坡的发生提供预警。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)现有的护坡工程施工周期长，施工扰动及降雨等不利因素可能导致边坡稳定性降低，进而引发滑坡灾害，造成工期延长、工程投资大幅增加。
6.(2)现有的护坡工程抵抗变形能力弱，不能与边坡的监测相结合，无法为滑坡的发生提供预警。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统。
8.本发明是这样实现的，一种边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统包括：
9.金属格栅和钢丝绳网；
10.所述金属格栅设置有均匀分布的若干个，所述钢丝绳网连接在相邻的金属格栅中间，所述钢丝绳网的接头位置下侧连接有小型的固定锚杆，所述钢丝绳网中间位置固定有监测装置；
11.所述监测装置内部设置有：
12.定位模块，用于通过gps定位装置对监测装置所处的位置坐标进行监测；
13.位移检测模块，用于通过位移监测传感器对监测装置所处的位置点的移动距离进行监测；
14.角度监测模块，用于通过倾角监测传感器对装置的倾角变化进行监测；
15.环境监测模块，用于通过多种不同功能的环境监测传感器对周边环境信息进行监
测；
16.主控模块，用于对监测装置的信息监测进行控制；
17.所述监测装置通过zigbee信号与zigbee信号处理模块连接，所述zigbee信号处理模块包括：
18.zigbee信号采集传输模块，用于通过zigbee信号传输器对监测装置各监测模块采集的信息进行传输和处理；
19.存储模块，用于存储处理后的监测装置各监测模块采集的信息；
20.远程信号传输模块，用于通过远程信号传输器与远程的监控中心进行信息交互。
21.进一步，所述信号处理装置还包括有报警模块，所述报警模块设置有声光报警器，用于在监测到异常信息时，通过声光报警器进行报警提醒。
22.进一步，所述环境监测模块包括：
23.土壤湿度监测单元，用于通过土壤湿度监测传感器对所处位置的土壤湿度进行监测；
24.空气湿度监测单元，用于通过湿度传感器对所处位置的空气湿度进行监测；
25.降雨量监测单元，用于通过雨量计对所处位置的降雨量进行监测。
26.进一步，所述位移监测模块的位移监测传感器连接有若干等距阵列分布的应力片，所述应力片贴于监测位置的边坡表面，用于监测边坡表面裂缝的空间变化量。
27.进一步，所述位移监测模块采用的位移监测方法具体包括：
28.将若干应力片进行编号，将各个应力片采集的监测数据按照编号进行排列；
29.根据相临时间段内采集的监测数据，计算各个应力片的监测数据差；
30.监测各个应力片相临时间段内的数据差是否超过预设阈值；
31.当超过预设阈值时，根据超出范围确定报警等级。
32.进一步，所述信号处理装置对监测装置各个模块进行编号，对监测装置各个模块采集的信息按照编号进行顺序排列。
33.进一步，所述监测装置和信号处理装置均通过连接线路与线路通断检测模块连接，所述线路通断检测模块对线路通断的检测方法包括：
34.将检测用供电单元通过电磁阀与监测装置和信号处理装置的连接线路断开；
35.每间隔一段设定时间t后，电磁阀闭合，将检测用供电单元与待检测的监测装置和信号处理装置的连接线路连通；
36.检测用供电单元中的储能电容向待检测的线路放电；
37.当检测到直流线路电压大于耐压定值时，则判断所连接的线路出现线路连接故障。
38.进一步，在判断所连接的线路出现线路连接故障后，向监控中心发送报警信息，提醒及时对线路进行维护。
39.进一步，所述金属格栅边沿开设有多个固定孔，所述固定孔内穿设有膨胀螺栓。
40.进一步，所述金属格栅外侧焊接有挂环，所述挂环与钢丝绳网之间通过花篮螺栓连接。
41.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
42.本发明将若干金属格栅通过钢丝绳网串联连接，组成柔性结构铺设在边坡表面，
便于安装，省去了对边坡的大量施工；金属格栅重量轻，避免采用钢筋混凝土结构增加边坡表层的外荷载；而且通过膨胀螺栓和钻头钻设的通孔与边坡固定，避免采用大型锚杆框架防护结构施工时对边坡岩土体造成敲击扰动，通过花篮螺栓便于在金属格栅固定后对钢丝绳网的松紧度进行调节。
43.本发明通过若干监测装置可以对边坡进行多点位系统监测，通过zigbee信号处理模块可以对监测点位的位置信息、位移信息、角度信息及环境信息进行采集处理，便于根据边坡的综合信息对监测点位进行稳定性监测及滑坡预警。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1是本发明实施例提供的边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统的结构示意图。
46.图2是本发明实施例提供的固定孔的结构示意图。
47.图3是本发明实施例提供的监测装置的结构示意图。
48.图4是本发明实施例提供的位移监测模块采用的位移监测方法的流程图。
49.图5是本发明实施例提供的线路通断检测模块对线路通断的检测方法的流程图。
50.图中：1、金属格栅；2、钢丝绳网；3、固定锚杆；4、监测装置；41、定位模块；42、位移监测模块；43、角度监测模块；44、环境监测模块；45、主控模块；46、zigbee信号处理模块；5、固定孔；6、膨胀螺栓。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
53.如图1和图2所示，本发明实施例提供的边坡轻质防护结构与多元感知监测一体化系统包括：金属格栅1和钢丝绳网2；
54.本发明实施例中的金属格栅1设置有均匀分布的若干个，钢丝绳网2连接在相邻的金属格栅1中间，钢丝绳网2的接头位置下侧连接有小型的固定锚杆3，钢丝绳网2中间位置固定有监测装置4；
55.本发明实施例中的金属格栅1边沿开设有多个固定孔5，固定孔5内穿设有膨胀螺栓6。
56.本发明实施例中的金属格栅1外侧焊接有挂环，所述挂环与钢丝绳网之间通过花篮螺栓连接。
57.监测装置4内部设置有：
58.定位模块41，用于通过gps定位装置对监测装置所处的位置坐标进行监测；
59.位移检测模块42，用于通过位移监测传感器对监测装置所处的位置点的移动距离进行监测；
60.角度监测模块43，用于通过倾角监测传感器对装置的倾角变化进行监测；
61.环境监测模块44，用于通过多种不同功能的环境监测传感器对周边环境信息进行监测；
62.主控模块45，用于对监测装置的信息监测进行控制；
63.所述监测装置4通过zigbee信号与zigbee信号处理模块46连接，所述zigbee信号处理模块46包括：
64.zigbee信号采集传输模块，用于通过zigbee信号传输器对监测装置各监测模块采集的信息进行传输和处理；
65.存储模块，用于存储处理后的监测装置各监测模块采集的信息；
66.远程信号传输模块，用于通过远程信号传输器与远程的监控中心进行信息交互。
67.本发明实施例中的信号处理装置还包括有报警模块，所述报警模块设置有声光报警器，用于在监测到异常信息时，通过声光报警器进行报警提醒。
68.本发明实施例中的环境监测模块包括：
69.土壤湿度监测单元，用于通过土壤湿度监测传感器对所处位置的土壤湿度进行监测；
70.空气湿度监测单元，用于通过湿度传感器对所处位置的空气湿度进行监测；
71.降雨量监测单元，用于通过雨量计对所处位置的降雨量进行监测。
72.本发明实施例中的位移监测模块的位移监测传感器连接有若干等距阵列分布的应力片，所述应力片贴于监测位置的边坡表面，用于监测边坡表面裂缝的空间变化量。
73.如图4所示，本发明实施例中的位移监测模块采用的位移监测方法具体包括：
74.s101，将若干应力片进行编号，将各个应力片采集的监测数据按照编号进行排列；
75.s102，根据相临时间段内采集的监测数据，计算各个应力片的监测数据差；
76.s103，监测各个应力片相临时间段内的数据差是否超过预设阈值；
77.s104，当超过预设阈值时，根据超出范围确定报警等级。
78.本发明实施例中的信号处理装置对监测装置各个模块进行编号，对监测装置各个模块采集的信息按照编号进行顺序排列。
79.本发明实施例中的监测装置和信号处理装置均通过连接线路与线路通断检测模块连接，如图5所示，本发明实施例中的线路通断检测模块对线路通断的检测方法包括：
80.s201，将检测用供电单元通过电磁阀与监测装置和信号处理装置的连接线路断开；
81.s202，每间隔一段设定时间t后，电磁阀闭合，将检测用供电单元与待检测的监测装置和信号处理装置的连接线路连通；
82.s203，检测用供电单元中的储能电容向待检测的线路放电；
83.s204，当检测到直流线路电压大于耐压定值时，则判断所连接的线路出现线路连接故障。
84.本发明实施例在判断所连接的线路出现线路连接故障后，向监控中心发送报警信
息，提醒及时对线路进行维护。
85.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
86.以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。