专利名称：基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种塌方监测装置，属于倾斜监测技术在泥石流、塌方等自然灾害监 测方面的应用，主要适用于穿越泥石流、塌方频发地区的人群居住地区等自然灾害的监测。
背景技术：
地球的温暖化带来的极端气象现象日趋增多，泥石流、塌方等自然灾害给人民的 生活造成的危害性也在日益增大；因此如何及时监测和预报泥石流、塌方的发生，对减少人 民生命财产的损失具有十分重要的意义。中国发明专利号为200580028027. 0发明了一种测量和分析塌方的方法和传感 器，从而基于斜坡表面的测量能精确地监测斜坡地下塌方的危险。这种测量和分析塌方的 方法包括以下步骤通过直接测量对相邻斜坡分段和分组；打下包括地下变化测量装置的 至少一根基准桩；打下每根都包括测量装置的多根桩；对相邻斜坡重新分段和分组，并将 基准桩坐标、各个组的桩的坐标和各个组虚弱部分的坐标输入控制单元；以及分析和预测 各个组的斜坡的塌方危险。中国发明专利号为200810071107. X公开了一种牵拉触发式滑 坡、滚石自动监测报警系统，它包括信号监测电路和信号传输电路，信号监测电路包括牵拉 触发式传感器；传感器包括壳体和动作杆，壳体一侧固定于监测地地表，动作杆外端由壳体 另一侧伸出后由牵拉绳固定于另一监测地地表；壳体内腔设工作监测开关、触发报警触点、 活动触头、拉伸报警触点及断线报警触点，活动触头的固定端连接触发报警触点，活动端固 接动作杆内端；动作杆上设推杆、弹簧挡块及弹簧；断线及拉伸报警触点接地，触发报警触 点接高电平并与信号传输电路的塌方信号输入端连接。上述这些发明的监测机构比较复 杂、制造成本比较高、需要经常性的维护和消耗电能。由于泥石流、塌方发生地区往往是一些通信条件差、电力供应比较困难、外部环 境条件比较恶劣的区域，因此所设计的监测装置必须采用具备在恶劣外部环境的影响下 (如高温、高湿、沙尘、雷电等)能长期可靠工作的、低功耗以及自供电的设计；另外，泥石 流、塌方的发生往往区域广、发生时间具有不确定性，因此所设计的监测装置必须满足广区 域的监测范围、事件触发报警等要求；从安装维护角度考虑，所设计的塌方监测装置必须满 足安装维护方便的要求；从实施和维护运行成本考虑，所设计的塌方监测装置必须满足买 得起、用得起和维护得起，同时也要考虑山区居民能用得好。
发明内容
为了克服已有的泥石流、塌方监测手段主要依赖于人工排查、发现不及时等的不 足，本发明提供一种全方位感知监测方法的、维护调整简单的、实时性和安全可靠性强的、 低功耗的、事件触发的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置。本发明解决其技术问题 所采用的技术方案是一种基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，包括力传感网、全方位倾斜传感器、 声光报警单元和供电单元；所述的全方位倾斜传感器包括透明上圆锥体、导电圆环、绝缘线、透明下圆锥体、导线、导电空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在透明上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离透明上圆锥体的底部的距离为△，绝缘线焊接在导电圆环，透明下 圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空心管的一段进入透明下圆锥体的内部，绝缘线 穿过导电空心管的内部将绝缘线引到透明下圆锥体的外部，导电空心管和透明下圆锥体固 定密封，绝缘线与透明下圆锥体的内部和导电空心管保持绝缘状态，水银填满圆锥体，将透 明上圆锥体和透明下圆锥体固定在一起形成密闭的空间；与导电空心管连接的导线和与绝 缘线连接的导线分别引线到外壳上，所述与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线 与声光报警单元报警的主动触发信号端连接。进一步，所述的力传感网为埋设在泥石流、塌方可能发生区域的地面上的一排立 杆，各立杆之间用缆索进行连接，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，将所述的全方位倾 斜传感器安置在各立杆的最中间的一根立杆上。再进一步，所述的全方位倾斜传感器安置在地表内，所述地表的坡度> 30°，且地 表为软质地表；在30平方米 100平方米的区域内埋设一个所述的全方位倾斜传感器。所述塌方监测装置包括多个全方位倾斜传感器，多个全方位倾斜传感器构成的监 测网，每个所述的全方位倾斜传感器各自配置一个所述的声光报警单元，所述声光报警单 元的位置要安置在山坡的高处。所述塌方监测装置包括多个全方位倾斜传感器，多个全方位倾斜传感器构成的监 测网，将多个所述的全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线 分别连接在一起，然后接入到所述的声光报警单元。本发明的有益效果主要表现在(1)泥石流、塌方发生区域的监测范围广，实现了 全方位的监测；(2)监测的自动化水平高，采用事件触发的方式，能克服人工排查、发现不 及时等的不足等问题；(3)建设和维护方便，在建设期间只要在泥石流、塌方容易发生区域 埋设几根立杆，或者埋设几个全方位倾斜传感器，对现场施工人员的要求不高；(4)实施成 本低、免维护、可靠性高；(5)可扩展性好，一个全方位倾斜传感器能成为无线传感网的一 个节点，能为构成泥石流、塌方自动监测无线传感网奠定了基础。
图1为全方位倾斜传感器的示意图。图2为泥石流、塌方监测方法的示意图。图3为单个全方位倾斜传感器与声光报警单元的连接图。图4为多个全方位倾斜传感器与声光报警单元的连接图。图5为将全方位倾斜传感器埋入易发塌方区域地表内的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例1参照图1 图4，一种基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，以下简称为监测 装置，监测装置包括全方位倾斜传感器、声光报警单元；监测装置监测泥石流、塌方的工作 原理是利用检测被监测地地表的位移来监测泥石流、塌方是否发生；本发明中检测被监测地地表的位移用两种方法来实现，其中一个方法是做一个力传感网，使得泥石流、塌方发 生时的力能作用在力传感网上，具体做法是在泥石流、塌方可能发生区域的地面上埋设一 排立杆，立杆采用水泥钢筋制成，立杆的埋设深度为0. 5米以上，立杆的上端离地面2米左 右，立杆之间的间距为3 5米，各立杆之间用缆索进行连接，缆索材料采用直径为2cm呢 绒线材，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，缆索之间的孔径面积不大于0. 25平方米， 将监测装置安置在各立杆的最中间的一根立杆上，如果各立杆之间的埋设距离超过100米 以上，考虑增加监测装置，即对于有多个监测装置的情况，各监测装置之间的距离约为100 米；这里要注意的是力传感网对12级以下台风情况下不会引起立杆的摇晃和倾斜；当泥石 流、塌方发生时，山体的滑坡、泥石流的流体运动对力传感网产生作用力，使得监测装置能 监测到立杆的倾斜，这时全方位倾斜传感器工作，接通声光报警单元，达到塌方发生的声、 光报警目的； 所述的全方位倾斜传感器安置在立杆上，用于监测立杆是否发生倾斜；所述的立 杆固定在泥石流、塌方可能发生区域的地面上，为了大面积全方位的监测泥石流、塌方的发 生，在本发明中采用了多立杆加缆索的方案，通过缆索将各个立杆连接在一起，一旦任何一 根缆索上或者任何一根立杆上受到泥石流、塌方发生的外力后，所有立杆就会发生不同程 度的倾斜，从而使得安置在立杆上的全方位倾斜传感器感知到立杆的倾斜而报警，其原理 如附图2所示；所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体1、导电圆环2、绝缘线3、下圆锥体 4、导线5、导电空心管6、外壳7和水银8所构成，如附图1所示；导电圆环2嵌入在上圆锥 体1内，嵌入后的导电圆环2的边缘离上圆锥体1的底部的距离为Δ，绝缘线3焊接在导电 圆环2，下圆锥体4的圆锥尖处插入导电空心管6，导电空心管6的一段进入下圆锥体4的 内部，绝缘线3穿过导电空心管6的内部将绝缘线3引到下圆锥体4的外部，填入粘结剂使 得导电空心管6和下圆锥体4固定和密封，绝缘线3与下圆锥体4的内部和导电空心管6 保持绝缘状态，在下圆锥体4中添加水银8，水银8的容量正好填满下圆锥体4，然后将上圆 锥体1和下圆锥体4固定在一起形成密闭的空间，最后用外壳7将整个全方位倾斜传感器 固定在一起；上圆锥体1和下圆锥体4采用透明塑料压制而成，与导电空心管6连接的导线 A和与绝缘线3连接的导线B分别引线到外壳7上，在全方位倾斜传感器没有倾斜时，导线 A和导线B是不相通的；当全方位倾斜传感器发生倾斜时，在下圆锥体4内部的水银8有一 部分流入到上圆锥体1内，并与嵌入在圆锥体1内的导电圆环2接触，因此只要任何一个方 位出现倾斜都会使得导线A和导线B相通；利用该原理可以将全方位倾斜传感器作为声光 报警单元的主动触发信号；对于由若干个全方位倾斜传感器构成的监测网，每个全方位倾斜传感器各自配置 一个声光报警单元，如附图3所示，即有多少个全方位倾斜传感器就配置相应数目的声光 报警单元，全方位倾斜传感器的A导线和B导线接入到声光报警单元；声光报警单元的位置 要安置的高处，以便能使更远的居民也能听见报警声音；对于由若干个全方位倾斜传感器构成的监测网，将多个全方位倾斜传感器的A导 线和B导线分别连接在一起，然后接入到声光报警单元，如附图4所示；这样只要某一个全 方位倾斜传感器的A导线和B导线导通，就会发出报警声。实施例2参照图1 图5，其余与实施例1相同，所不同的是全方位倾斜传感器的安置方式，在实施例2中将全方位倾斜传感器9安置在被监测地地表内，如附图5所示，安置深度在 IOcm 60cm，安置被监测地地表全方位倾斜传感器的埋设点的选择需要考虑其坡的倾斜 度和地表的软土情况，一股来说，对于坡度> 30°和软质地表，尤其是在历史季节、月、日降雨量超过规定的阈值的地区，全方位倾斜传感器埋设点的密度要适当增加，考虑在30平方 米 100平方米的区域内埋设一个全方位倾斜传感器；当塌方发生时，被监测地地表发生 位移使得埋入在地表内的全方位倾斜传感器发生倾斜，导致全方位倾斜传感器的导线A和 导线B导通，这时电流通过声光报警单元，使得声光报警单元发出警报声音和闪烁灯光，以 便居民能快速转移到安全地带。
权利要求
一种基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，其特征在于所述塌方监测装置包括力传感网、全方位倾斜传感器、声光报警单元和供电单元；所述的全方位倾斜传感器包括透明上圆锥体、导电圆环、绝缘线、透明下圆锥体、导线、导电空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在透明上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离透明上圆锥体的底部的距离为Δ，绝缘线焊接在导电圆环，透明下圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空心管的一段进入透明下圆锥体的内部，绝缘线穿过导电空心管的内部将绝缘线引到透明下圆锥体的外部，导电空心管和透明下圆锥体固定密封，绝缘线与透明下圆锥体的内部和导电空心管保持绝缘状态，水银填满圆锥体，将透明上圆锥体和透明下圆锥体固定在一起形成密闭的空间；与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线分别引线到外壳上，所述与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线与声光报警单元报警的主动触发信号端连接。
2.如权利要求1所述的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，其特征在于所述的 力传感网为埋设在泥石流、塌方可能发生区域的地面上的一排立杆，各立杆之间用缆索进 行连接，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，将所述的全方位倾斜传感器安置在各立杆 的最中间的一根立杆上。
3.如权利要求1所述的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，其特征在于所述的 全方位倾斜传感器安置在地表内，所述地表的坡度> 30°，且地表为软质地表；在30平方 米 100平方米的区域内埋设一个所述的全方位倾斜传感器。
4.如权利要求1 3之一所述的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，其特征在于 所述塌方监测装置包括多个全方位倾斜传感器，多个全方位倾斜传感器构成的监测网，每 个所述的全方位倾斜传感器各自配置一个所述的声光报警单元，所述声光报警单元的位置 要安置在山坡的高处。
5.如权利要求1所述的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，其特征在于所述塌 方监测装置包括多个全方位倾斜传感器，多个全方位倾斜传感器构成的监测网，将多个所 述的全方位倾斜传感器的与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线分别连接在一 起，然后接入到所述的声光报警单元。
全文摘要
一种基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置，包括全方位倾斜传感器、声光报警单元；监测泥石流、塌方的工作原理是利用全方位倾斜传感器来检测被监测地地表的位移从而判断泥石流、塌方发生前兆和状态。提供了一种全方位感知监测方法的、维护调整简单的、实时性和安全可靠性强的、低功耗的、事件触发的基于全方位倾斜传感器的塌方监测装置。具有监测范围广、建设和维护方便、实施成本低、免维护、可靠性高等优点，尤其适合于广大频发泥石流和塌方的山区的安全监测。
文档编号G01V1/00GK101858987SQ20101019583
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者俞立, 杨仲元, 汤一平, 汤晓燕 申请人:浙江工业大学