一种海底滑坡监测的装置的制作方法

本发明涉及海底监测领域，特别涉及一种海底滑坡监测的装置。

背景技术：

海底滑坡通常指海底未固结的松软沉积物或存在软弱结构面的岩石，在重力作用下沿斜坡发生的快速滑动过程，包括平移滑坡、旋转滑坡；广义的海底滑坡一般涵盖海底沉积物搬运的各种过程，还包括蠕动、崩塌与重力流(碎屑流、颗粒流、液化流、浊流)现象。一般而言，海底滑坡是不同类型、不同时期滑坡的复合体。而且搬运过程中，其结构特征与力学性质具有时变性，伴随类型转变。

海底滑坡属于海洋灾害的一种。发生海底滑坡的原因,一方面是由于沉积物内部结构和动力条件，如海底沉积物中粘土物质的含量较多、天然气产生的高压等；另一方面是某些外部诱发，如地震、海浪等。海底滑坡除直接危害钻井平台、海底光缆、海底管道、港口、码头等设施外，大型海底滑坡还会引起海底泥石流，甚至会引发海啸，造成严重的破坏损失。

目前对于滑坡监测的研究多用在陆地上，而应用于海底滑坡的研究较少。对海底滑坡的探测多是事后定性分析认识，缺少相应海底监测的装置。由于海底环境的复杂性，海底滑坡发生的过程可能是缓慢而细微的，目前并没有有效的方式来对海底滑坡进行监测，采用目前事后的定点调查和记录，工作量大，耗资高，且不具有实时性和长期观测性。随着人们海底工程的不断建设，海洋地质灾害的监测研究越来越具有重要的作用和意义，又急需一种有效的方式来对海底滑坡进行监测。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种海底滑坡监测的装置，用以克服现有技术中的缺陷，实现对海底的滑坡进行监测。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

本发明实施例提出了一种海底滑坡监测的装置，包括：用于对海底的滑坡状态进行监测的监测端，对所获取的数据进行处理以分析海底滑坡情况的处理端，以及连接所述监测端与处理端的连接端；其中，

所述监测端的外部设置有多层密封不透水的保护层，所述监测端的内部设有空腔，所述空腔内设置有MEMS传感器、声呐以及减震片；所述MEMS传感器、和所述声呐通过所述减震片固定在所述空腔内；

所述连接端包括电缆；所述电缆的一端连接监测端中的所述MEMS传感器、所述声呐，另一端连接处理端，将从监测端获取到的数据传递给处理端，且所述电缆还用于给监测端供电；

所述处理端包括数据处理器和电源模块；其中，所述数据处理器用于处理获取到的数据，所述电源模块用于给所述数据处理器供电，且连接所述电缆以给所述监测端供电。

在一个具体的实施例中，所述监测端有多个，各监测端分别通过电缆连接所述处理端的数据处理器。

在一个具体的实施例中，所述减震片为硅胶垫片。

在一个具体的实施例中，所述MEMS传感器中内置有智能加速度传感器、角速度传感、磁阻传感器、双轴倾角传感器、SCM和位置定位模块。

在一个具体的实施例中，所述监测端还包括锂离子电池，其中所述锂离子电池分别连接MEMS传感器以及所述声呐。

所述锂离子电池的电量大于预设值；所述锂离子电池的数量为一个或多个。

在一个具体的实施例中，该设备还包括：用于对数据进行可视化处理，并进行显示的显示端；其中，所述显示端连接所述处理端。

在一个具体的实施例中，所述显示端通过光纤连接所述处理端。

在一个具体的实施例中，所述处理端包括用于存储所获取的原始数据以及处理后生成的分析数据的存储器，其中所述存储器定时将所存储的原始数据和分析数据上传至显示端。

在一个具体的实施例中，所述保护层从外到内依次包括聚乙烯层、聚酯树酯、沥青层。

在一个具体的实施例中，所述监测端安装在预设的海床底的钻孔中，当海床面及以下各地层发生变动时，MEMS传感器以及声呐会感应到其变化，分别产生传感数据和声呐数据。

所述处理端分析获取的数据包括以下步骤：

获取MEMS传感器得到的传感数据，以及由声呐得到的声呐数据；

根据声呐数据进行海底地形的造像，生成海底地层的地形数据；

根据所述地形数据判断一定时间内海底的坡度变化角度a；

此外，根据声呐数据以及传感数据确定海底沿顺坡方向的剪切力强度b；

具体的，传感数据中包括有海底地形的物质的有效粘合力q，作用于海底坡面的总应力e，海底地址的物质的孔隙压力r，以及有效正应力t；声呐数据中包含有海底地形的摩擦角y¹；其中，a＝q+t×tan(y¹)；其中，t＝e-r；

若a>k1，且b>k2；则海底的滑坡可能性为J1＝S₁a+W₁b；

其中，所述k1为根据海底滑坡的历史数据得到的坡度变化阈值；

所述k2为提前测量好的对应海域的所在地形的抗剪切力；

所述S₁为坡度变化角度在海底滑坡中的权重系数；

所述W₁为剪切力在海底滑坡中的权重系数；

若a<k1，且b>k2；则海底的滑坡可能性为J2＝W₁b+p；

其中，所述p为第一修正值；

若a>k1，且b<k2，则海底的滑坡的可能性为J3＝S₁a+n；

其中，所述n为第二修正值。

本发明实施例提出了一种海底滑坡监测的装置，包括：用于对海底的滑坡状态进行监测的监测端，对所获取的数据进行处理以分析海底滑坡情况的处理端，以及连接所述监测端与处理端的连接端；其中，所述监测端的外部设置有多层密封不透水的保护层，所述监测端的内部设有空腔，所述空腔内设置有MEMS传感器、声呐以及减震片；所述MEMS传感器、和所述声呐通过所述减震片固定在所述空腔内；所述连接端包括电缆；所述电缆的一端连接监测端中的所述MEMS传感器、所述声呐，另一端连接处理端，将从监测端获取到的数据传递给处理端，且所述电缆还用于给监测端供电；所述处理端包括数据处理器和电源模块；其中，所述数据处理器用于处理获取到的数据，所述电源模块用于给所述数据处理器供电，且连接所述电缆以给所述监测端供电。通过本申请的装置可以有效对海底的滑坡情况进行监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提出的一种海底滑坡监测的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的一种海底滑坡监测的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提出的一种海底滑坡监测的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提出的一种海底滑坡监测的装置的结构示意图。

图例说明：

1：监测端

2：处理端 21：数据处理器 22：电源模块

3：连接端 4：显示端

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

本发明实施例1公开了一种海底滑坡监测的装置，如图1以及图2所示，包括：用于对海底的滑坡状态进行监测的监测端1，对所获取的数据进行处理以分析海底滑坡情况的处理端2，以及连接所述监测端与处理端的连接端3；其中，

所述监测端1的外部设置有多层密封不透水的保护层，所述监测端的内部设有空腔，所述空腔内设置有MEMS传感器、声呐以及减震片；所述MEMS传感器、和所述声呐通过所述减震片固定在所述空腔内；

所述连接端3包括电缆；所述电缆的一端连接监测端中的所述MEMS传感器、所述声呐，另一端连接处理端，将从监测端获取到的数据传递给处理端，且所述电缆还用于给监测端供电；

所述处理端2包括数据处理器21和电源模块22；其中，所述数据处理器21用于处理获取到的数据，所述电源模块22用于给所述数据处理器供电，且连接所述电缆以给所述监测端1供电。

在一个具体的实施例中，所述监测端有多个，各监测端分别通过电缆连接所述处理端的数据处理器。

在一个具体的实施例中，所述减震片为硅胶垫片。

硅胶垫片是采用硅胶制成，其中硅胶(Silica gel；Silica)别名：硅酸凝胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O；除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶等。

在一个具体的实施例，所述MEMS传感器中内置有智能加速度传感器、角速度传感、磁阻传感器、双轴倾角传感器、SCM和位置定位模块。

具体的，考虑到海底的情况复杂，通过角速度传感、磁阻传感器、双轴倾角传感器、SCM和位置定位模块来综合对所监测的海底位置进行精确的定位，进而后续可以结合地理位置对在对应海底的滑坡进行监测；而通过智能加速度传感器来对各种海底的力进行监测。

具体的，MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

在一个具体的实施例中，所述监测端1还包括锂离子电池，其中所述锂离子电池分别连接MEMS传感器以及所述声呐。

所述锂离子电池的电量大于预设值；所述锂离子电池的数量为一个或多个。

具体的，可以为大容量的锂离子电池，例如电量大于10000mAh的电池，当然具体的可以根据不同的需要来选择不同的电量，还可以采用多个电池并连的方式来进行。

在一个具体的实施例中，如图3以及图4所示，还包括：用于对数据进行可视化处理，并进行显示的显示端4；其中，所述显示端4连接所述处理端2。

在一个具体的实施例中，所述显示端通过光纤连接所述处理端。

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是利用光的全反射来进行的。

在一个具体的实施例中，所述处理端包括用于存储所获取的原始数据以及处理后生成的分析数据的存储器，其中所述存储器定时将所存储的原始数据和分析数据上传至显示端。

在一个具体的实施例中，所述保护层从外到内依次包括聚乙烯层、聚酯树酯、沥青层。

在一个具体的实施例中，所述监测端安装在预设的海床底的钻孔中，当海床面及以下各地层发生变动时，MEMS传感器以及声呐会感应到其变化，分别产生传感数据和声呐数据；

所述处理端分析获取的数据包括以下步骤：

获取MEMS传感器得到的传感数据，以及由声呐得到的声呐数据；

根据声呐数据进行海底地形的造像，生成海底地层的地形数据；具体的，地形数据可以为3维立体影像数据，因此可以对所在海底的地形有一个直观地判断，进而后续可以对需要检测的位置的坡度进行监测，判断坡度变化的角度。

根据所述地形数据判断一定时间内海底的坡度变化角度a；

此外，根据声呐数据以及传感数据确定海底沿顺坡方向的剪切力强度b；

具体的，传感数据中包括有海底地形的物质的有效粘合力q，作用于海底坡面的总应力e，海底地址的物质的孔隙压力r，以及有效正应力t；声呐数据中包含有海底地形的摩擦角y¹；其中，a＝q+t×tan(y¹)；其中，t＝e-r；

若a>k1，且b>k2；则海底的滑坡可能性为J1＝S₁a+W₁b；

其中，所述k1为根据海底滑坡的历史数据得到的坡度变化阈值；

所述k2为提前测量好的对应海域的所在地形的抗剪切力；

所述S₁为坡度变化角度在海底滑坡中的权重系数；

所述W₁为剪切力在海底滑坡中的权重系数；

若a<k1，且b>k2；则海底的滑坡可能性为J2＝W₁b+p；

其中，所述p为第一修正值；

若a>k1，且b<k2，则海底的滑坡的可能性为J3＝S₁a+n；

其中，所述n为第二修正值。

以此，通过对海底地形的坡度变化和抗剪切力的来判断海底的滑坡可能性，具体的，这是考虑到海底地形的坡度变化越大，滑坡的可能性越高；而抗剪切力越大，滑坡的可能性越高。

本发明实施例提出了一种海底滑坡监测的装置，包括：用于对海底的滑坡状态进行监测的监测端，对所获取的数据进行处理以分析海底滑坡情况的处理端，以及连接所述监测端与处理端的连接端；其中，所述监测端的外部设置有多层密封不透水的保护层，所述监测端的内部设有空腔，所述空腔内设置有MEMS传感器、声呐以及减震片；所述MEMS传感器、和所述声呐通过所述减震片固定在所述空腔内；所述连接端包括电缆；所述电缆的一端连接监测端中的所述MEMS传感器、所述声呐，另一端连接处理端，将从监测端获取到的数据传递给处理端，且所述电缆还用于给监测端供电；所述处理端包括数据处理器和电源模块；其中，所述数据处理器用于处理获取到的数据，所述电源模块用于给所述数据处理器供电，且连接所述电缆以给所述监测端供电。通过本申请的装置可以有效对海底的滑坡情况进行监测。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。