一种基于北斗卫星与GPS融合的矿区三维形变监测及数据处理方法与流程

本发明涉及地质监测领域，具体的说是一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法。

背景技术：

现有的区域生态监测方法主要针对城市、流域、农业区等而设计的，缺乏系统的面向矿区生态监测的指标体系和模型方法，另外由于缺乏多时相定量的空间数据支持，很难探明矿业开发，复杂下垫面监测指标变化过程的复杂性，以致大多矿区生态监测由于缺乏过程机理分析，停留在定性分析上，缺乏可靠性。

现有技术中也出现了一项专利关于一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法的技术方案，如申请号为2014202166647的一项中国专利公开了一种地表形变空地一体化监测验证装置，包括固定台及安装在固定台上的人工角反射器，所述固定台上还竖直安装有gps观测杆，所述gps观测杆的顶端用于安装gps天线，且所述固定台上还埋设有高出固定台面的水准测量标志。

该技术方案的一种地表形变空地一体化监测验证装置，能够对地表形变进行监测。但是该技术方案中，人工角反射器的调节效果不佳，从而影响人工角反射器接受信号的效果；同时，不能将人工角反射器调节过程中的动力源进行利用，而是增加额外的动力源，从而影响资源的利用率；使得该技术方案受到限制。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，解决人工角反射器调节效果不佳和资源利用的问题；本发明提出了一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

s1：在矿区上布设三维形变监测装置，通过三维形变监测装置获取gps监测信息和三维图像信息；三维形变监测装置的数量为四个，且四个三维形变监测装置围成矩形；

s2：将gps监测信号与三维图像信息通过三维形变监测装置进行整合；将三维形变监测装置获取的四处三维图像信息整合成该矿区内完整的图像信息，并通过四处gps位置信号对该矿区进行精确的定位；

s3：通过计算机解算gps监测信号和整片矿区的三维图像信息，解算出该矿区的三维图像坐标信息，三维图像坐标信息包括：位置信息、高程信息和形变信息；通过gps监测信号获取该矿区的精确位置，利用三维图像信息获取该片矿区的实时图像，从而得到该矿区精确的三维图像坐标信息；通过实时监测该矿区的位置、高度及角度，同时对比该矿区不同时刻的位置、高度和角度变化，推算矿区的三维形变情况，并记录三维图像形变数据信息；

s4：将计算机解算出的信息通过发射器发射给北斗卫星，再通过北斗卫星将该矿区实时监测的三维图像形变数据发送给总控制室；

本发明采用的三维形变监测装置包括固定台面、水平测量标志、gps观测杆、强制归心装置、基板、一号箱体、二号箱体和人工角反射器；还包括驱动单元、俯仰角调节单元、水平旋转调节单元、位置调节单元、双头气缸、储气箱和控制器；所述控制器用于控制三维形变监测装置的工作；所述固定台面安装在地面上，固定台面上设有水平测量标志、基板、储气箱、一号箱体和gps观测杆，固定台面的左侧壁上设有影像仪，影像仪用于采集三维图像；所述水平测量标志为四个，高出固定台面两厘米，四个水平测量标志构成方形的四个顶点，人工角反射器与gps观测杆均位于四个点构成的方形内；所述一号箱体位于gps观测杆的左侧，且均固连在固定台面上，一号箱体上设有一号槽；所述强制归心装置固连在gps观测杆顶部，gps观测杆上连接有gps天线；所述二号箱体通过基板固连在固定台面上；所述人工角反射器底部通过一号轴与二号箱体转动安装，人工角反射器一侧面与俯仰角调节单元铰接，人工角反射器包括反射锅、一号安装座、二号安装座、一号杆、二号杆和三号杆；所述一号安装座一端和二号安装座间相互铰接，一号安装座另一端与反射锅固连，二号安装座另一端与一号轴转动安装；所述一号杆、二号杆和三号杆间的一端相互铰接，一号杆另一端铰接在反射锅上，二号杆另一端铰接在二号安装座上，三号杆另一端与俯仰角调节单元铰接；所述驱动单元位于一号箱体内部，驱动单元包括电机、一号轮、二号轮、一号皮带、三号轮、四号轮、二号皮带、弧形板和固定板；所述一号轮和二号轮分别通过转轴转动安装在一号箱体的侧壁上；所述一号皮带用于一号轮和二号轮的啮合传动，一号皮带上设有均匀分布的凸齿；所述三号轮与电机输出轴转动安装，电机固连在一号箱体上；所述四号轮套设在转轴上，四号轮通过二号皮带与三号轮啮合传动，二号皮带设有与一号皮带相啮合的凸齿；所述固定板固连在一号箱体内壁上，固定板上设有弧形槽；所述弧形板一端位于弧形槽中，弧形板另一端与一号皮带上的凸齿接触，通过一号皮带、二号皮带和凸齿间的相互配合，实现弧形板在弧形槽中滑动；所述双头气缸一端铰接在弧形板上，双头气缸另一端铰接在四号轮的转轴上，通过弧形板在弧形槽中的滑动，实现四号轮的摆动；所述俯仰角调节单元位于一号箱体内，俯仰角调节单元包括四号杆、五号杆和六号杆；所述四号杆位于一号槽处，且四号杆、五号杆和六号杆一端相互铰接，四号杆另一端伸出一号箱体且与三号杆铰接，五号杆另一端铰接在四号轮的转轴上，六号杆另一端通过位置调节单元与一号箱体侧壁固连，通过驱动单元、双头气缸和俯仰角调节单元间的相互配合，实现反射锅竖直方向上角度的调节。矿区的环境常常发生变化，因此，需要对矿区进行实时的监测；现有技术中存在一种监测验证装置，但是现有的监测验证装置存在不足，一方面，现有技术中对于人工角反射器的调节效果不佳，在有障碍物遮挡时，人工角反射器不能获得检测点的高程值，从而影响人工角反射器接受信号的效果；另一方面，不能将人工角反射器调节过程中的动力源进行利用，而是增加额外的动力源，从而影响资源的利用率；本发明通过设置驱动单元、俯仰角调节单元、水平旋转调节单元、位置调节单元、双头气缸和控制器，一方面，通过一号皮带、二号皮带、凸齿和弧形板间的配合，实现弧形板在弧形槽中的滑动，由于俯仰角调节单元通过双头气缸铰接在弧形板上，使得四号杆、五号杆和六号杆进行相应的运动，从而实现反射锅竖直方向上角度的调节；同时，利用水平旋转调节单元作用，使得人工角反射器进行水平方向上的转动；通过俯仰角调节单元和水平旋转调节单元作用，对人工角反射器进行全方位的调节，避免检测死点，从而提高了三维形变监测装置的实用性；另一方面，将人工角反射器位置调节过程中产生的动力源进行利用，避免增加额外的动力源，从而提高了资源的利用率。

首先，将水平测量标志、gps观测杆和人工角反射器安装在固定台面上，此时，驱动电机，电机带动三号轮顺时针转动，由于四号轮通过双头气缸铰接在弧形板上，在三号轮顺时针转动中，二号皮带顺时针转动，通过二号皮带上的凸齿和一号皮带上凸齿间的啮合传动，使得一号皮带逆时针转动；由于一号皮带上的凸齿与弧形板端部接触，在一号皮带上凸齿逆时针转动中，一号皮带上的凸齿推动弧形板在弧形槽中滑动，同时，弧形板通过双头气缸带动四号轮向右上方运动；由于五号杆一端铰接在四号轮的转轴上，且四号杆、五号杆和六号杆相互铰接，在四号轮向右上方运动中，五号杆和六号杆的另一端向右下方运动，使得四号杆向靠近固定台面一侧运动，同时，由于四号杆与三号杆铰接，在四号杆的作用下，从而实现反射锅向上方仰起；当停止电机的转动时，三号轮、一号皮带和二号皮带不发生转动，弧形板失去一号皮带上凸齿的推动，弧形板通过双头气缸向左下方运动，使得五号杆和六号杆向左上方运动，使得四号杆向远离固定台面一侧运动，从而实现反射锅向下方转动；利用弧形板通过双头气缸带动四号轮的摆动，实现反射锅俯仰角度的调节。

优选的，所述凸齿的截面为梯形，凸齿均采用间隙配合安装在一号皮带和二号皮带的槽中，且相邻凸齿间通过弹簧连接，避免一号皮带上的凸齿和二号皮带上的凸齿啮合时发生脱齿。本发明通过将凸齿设置为梯形，且将相邻间的凸齿用弹簧固连，一方面，避免一号皮带上的凸齿与二号皮带上的凸齿啮合传动中，一号皮带和二号皮带上的凸齿发生脱落，影响人工角发射器的调节，从而提高了三维形变监测装置的实用性；另一方面，由于凸齿均采用间隙配合安装在一号皮带和二号皮带的槽中，在一号皮带和二号皮带上凸齿的啮合传动中，凸齿在槽中可发生移动，通过凸齿的移动带动一号箱体内部的空气流动，对其进行降温，从而提高了一号箱体内部的散热效果；同时，移动的凸齿可以对一号皮带和二号皮带进行除尘清理，避免一号皮带和二号皮带的啮合传动中发生卡顿，影响人工角反射器的调节，从而提高了三维形变监测装置的实用性。

优选的，所述双头气缸中的活塞板上开设有一号通道，双头气缸伸缩时产生的气体通过一号通道输出，输出的气体用于弧形槽的清理，避免弧形槽出现杂质的堆积。由于三维形变监测装置是安装在矿区的，矿区中存在许多的灰尘杂质，灰尘杂质堆积在弧形槽中，影响弧形板的滑动，从而影响人工角反射器的调节；本发明通过在双头气缸中的活塞板上开设一号通道，由于弧形板与四号轮间通过双头气缸连接，在弧形板带动四号轮的摆动中，双头气缸会产生气体，将双头气缸产生的气体通过一号通道输向弧形槽，通过气体对弧形槽中的灰尘杂质进行清理，避免弧形板的滑动发生卡顿，从而提高了弧形板滑动的顺畅性。

优选的，所述位置调节单元包括一号板和一号气囊；所述一号板通过一号气囊固连在一号箱体的侧壁上，且六号杆铰接在一号板上，通过一号板和一号气囊间的配合，使得四号杆沿一号槽滑动，一号气囊产生的气体输向储气箱储存。本发明通过将位置调节单元设为一号板和一号气囊，一方面，通过活动的一号板，使得四号杆在一号槽的竖直方向上进行运动，保证了四号杆运动的顺畅性；另一方面，将一号气囊产生的气体作用于水平旋转调节单元上，实现人工角反射器在水平方向上的转动，从而提高了资源的利用率。

优选的，所述水平旋转调节单元沿一号轴中心对称设置，水平旋转调节单元包括绳子、一号气缸、七号杆、八号杆、二号气囊、固定杆和转动环；所述一号气缸一端固连在二号箱体侧壁上，一号气缸另一端通过转动环与七号杆转动连接；所述七号杆的外圈上套设固定杆，接触处螺纹连接，且固定杆固连在二号箱体上；所述八号杆一端转动安装在二号箱体侧壁上，八号杆另一端通过二号气囊与七号杆连接；所述绳子缠绕在一号轴的外圈上，绳子的两端分别套设在中心对称的八号杆上，通过一号气缸作用，实现一号轴的转动。本发明通过将水平旋转调节单元设置为绳子、一号气缸、七号杆、八号杆、二号气囊、固定杆和转动环；一方面，绳子价格便宜、易获取，同时通过一号气缸将一号气囊产生的气体进行利用，避免资源的浪费；在绳子、七号杆、八号杆、二号气囊和一号气缸间相互配合下，实现了一号轴的转动，从而实现了人工角反射器在水平方向上的转动；另一方面，通过将七号杆和八号杆通过二号气囊连接，而不采用长杆直接与一号气缸连接，保持了绳子缠绕中的稳定性；同时，制造长杆，耗时、费料，增加了制造成本。

当将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸时，一号气缸推动七号杆向靠近八号杆一侧运动，由于七号杆和固定杆处螺纹连接，且七号杆通过二号气囊与八号杆连接，使得七号杆带动八号杆逆时针转动，c处的绳子被拉紧，d处的绳子松开，由于绳子缠绕在一号轴上，使得一号轴顺时针转动，同时，二号气囊受挤压产生气体；当停止将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸时，一号气缸拉动七号杆向远离八号杆一侧运动，使得八号杆顺时针转动，c处的绳子松开，d处的绳子被拉紧，从而实现一号轴逆时针转动；通过控制一号气缸的伸缩,实现人工角反射器在水平方向上的旋转。

优选的，所述二号箱体内设有散热单元；所述散热单元沿一号轴对称设置，散热单元包括转动盘、摆动板和一号弹簧；所述转动盘通过转轴转动安装在二号箱体的侧壁上；所述摆动板铰接在转动盘上，摆动板在转动盘上呈圆周分布，摆动板两侧面为弧形面，且摆动板的两侧面通过一号弹簧与转动盘固连，通过二号气囊的气体作用于摆动板，实现二号箱体内部的散热。本发明通过设置散热单元，一方面，将二号气囊产生的气体进行利用，避免资源的损失，从而提高了资源的利用率；另一方面，通过将气体作用于侧面为弧形面的摆动板上，增大了气体与摆动板接触面积，使得转动盘发生转动，转动的转动盘和摆动板配合，对二号箱体内部进行散热；同时，由于摆动板两侧面通过一号弹簧连接，在停止气体提给时，摆动板在一号弹簧的作用下，继续发生摆动，从而提高了散热效率。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法，通过将三维形变监测装置四点围成矩形，在人工角反射器调节完成后，能够对矿区的位置进行定位和监控，从而提高了实时性。

2.本发明所述的一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法，该方法采用的三维形变监测装置可将人工角反射器、gps和水平测量的数据进行有效的集成，相互配合，对矿区的地表形变在监测精度和时空分辨率方面具有很大的突破。

3.本发明所述的一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法，该方法采用的三维形变监测装置通过一号皮带、二号皮带、凸齿和弧形板间的配合，实现弧形板在弧形槽中的滑动，由于俯仰角调节单元通过双头气缸铰接在弧形板上，使得四号杆、五号杆和六号杆进行相应的运动，从而实现反射锅竖直方向上角度的调节；同时，利用水平旋转调节单元作用，使得人工角反射器进行水平方向上的转动；通过俯仰角调节单元和水平旋转调节单元作用，对人工角反射器进行全方位的调节，避免检测死点，从而提高了三维形变监测装置的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明数据处理方法的流程图；

图2是三维形变监测装置的主视图；

图3是图2中a-a的剖视图；

图4是图2中b处的向视图；

图5是图3中c处的局部放大图；

图6是驱动单元和俯仰角调节单元正常状态下的剖视图；

图7是驱动单元和俯仰角调节单元工作状态下的剖视图；

图8是图6中d处的局部放大图；

图9是双头气缸的剖视图；

图中：固定台面1、水平测量标志11、gps观测杆12、强制归心装置13、基板14、一号箱体15、一号槽151、二号箱体16、人工角反射器2、一号轴21、反射锅22、一号安装座23、二号安装座24、一号杆25、二号杆26、三号杆27、驱动单元3、一号轮31、二号轮32、一号皮带33、三号轮34、四号轮35、二号皮带36、弧形板37、固定板38、弧形槽381、凸齿39、俯仰角调节单元4、四号杆41、五号杆42、六号杆43、水平旋转调节单元5、绳子51、一号气缸52、七号杆53、八号杆54、二号气囊55、位置调节单元6、一号板61、一号气囊62、双头气缸7、一号通道71、散热单元8、转动盘81、摆动板82、一号弹簧83。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图9所示，本发明所述的一种基于北斗卫星与gps融合的矿区三维形变监测及数据处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

s1：在矿区上布设三维形变监测装置，通过三维形变监测装置获取gps监测信息和三维图像信息；三维形变监测装置的数量为四个，且四个三维形变监测装置围成矩形；

s2：将gps监测信号与三维图像信息通过三维形变监测装置进行整合；将三维形变监测装置获取的四处三维图像信息整合成该矿区内完整的图像信息，并通过四处gps位置信号对该矿区进行精确的定位；

s3：通过计算机解算gps监测信号和整片矿区的三维图像信息，解算出该矿区的三维图像坐标信息，三维图像坐标信息包括：位置信息、高程信息和形变信息；通过gps监测信号获取该矿区的精确位置，利用三维图像信息获取该片矿区的实时图像，从而得到该矿区精确的三维图像坐标信息；通过实时监测该矿区的位置、高度及角度，同时对比该矿区不同时刻的位置、高度和角度变化，推算矿区的三维形变情况，并记录三维图像形变数据信息；

s4：将计算机解算出的信息通过发射器发射给北斗卫星，再通过北斗卫星将该矿区实时监测的三维图像形变数据发送给总控制室；

本发明采用的三维形变监测装置包括固定台面1、水平测量标志11、gps观测杆12、强制归心装置13、基板14、一号箱体15、二号箱体16和人工角反射器2；还包括驱动单元3、俯仰角调节单元4、水平旋转调节单元5、位置调节单元6、双头气缸7、储气箱和控制器；所述控制器用于控制三维形变监测装置的工作；所述固定台面1安装在地面上，固定台面1上设有水平测量标志11、基板14、储气箱、一号箱体15和gps观测杆12，固定台面1的左侧壁上设有影像仪，影像仪用于采集三维图像；所述水平测量标志11为四个，高出固定台面1两厘米，四个水平测量标志11构成方形的四个顶点，人工角反射器2与gps观测杆12均位于四个点构成的方形内；所述一号箱体15位于gps观测杆12的左侧，且均固连在固定台面1上，一号箱体15上设有一号槽151；所述强制归心装置13固连在gps观测杆12顶部，gps观测杆12上连接有gps天线；所述二号箱体16通过基板14固连在固定台面1上；所述人工角反射器2底部通过一号轴21与二号箱体16转动安装，人工角反射器2一侧面与俯仰角调节单元4铰接，人工角反射器2包括反射锅22、一号安装座23、二号安装座24、一号杆25、二号杆26和三号杆27；所述一号安装座23一端和二号安装座24间相互铰接，一号安装座23另一端与反射锅22固连，二号安装座24另一端与一号轴21转动安装；所述一号杆25、二号杆26和三号杆27间的一端相互铰接，一号杆25另一端铰接在反射锅22上，二号杆26另一端铰接在二号安装座24上，三号杆27另一端与俯仰角调节单元4铰接；所述驱动单元3位于一号箱体15内部，驱动单元3包括电机、一号轮31、二号轮32、一号皮带33、三号轮34、四号轮35、二号皮带36、弧形板37和固定板38；所述一号轮31和二号轮32分别通过转轴转动安装在一号箱体15的侧壁上；所述一号皮带33用于一号轮31和二号轮32的啮合传动，一号皮带33上设有均匀分布的凸齿39；所述三号轮34与电机输出轴转动安装，电机固连在一号箱体15上；所述四号轮35套设在转轴上，四号轮35通过二号皮带36与三号轮34啮合传动，二号皮带36设有与一号皮带33相啮合的凸齿39；所述固定板38固连在一号箱体15内壁上，固定板38上设有弧形槽381；所述弧形板37一端位于弧形槽381中，弧形板37另一端与一号皮带33上的凸齿39接触，通过一号皮带33、二号皮带36和凸齿39间的相互配合，实现弧形板37在弧形槽381中滑动；所述双头气缸7一端铰接在弧形板37上，双头气缸7另一端铰接在四号轮35的转轴上，通过弧形板37在弧形槽381中的滑动，实现四号轮35的摆动；所述俯仰角调节单元4位于一号箱体15内，俯仰角调节单元4包括四号杆41、五号杆42和六号杆43；所述四号杆41位于一号槽151处，且四号杆41、五号杆42和六号杆43一端相互铰接，四号杆41另一端伸出一号箱体15且与三号杆27铰接，五号杆42另一端铰接在四号轮35的转轴上，六号杆43另一端通过位置调节单元6与一号箱体15侧壁固连，通过驱动单元3、双头气缸7和俯仰角调节单元4间的相互配合，实现反射锅22竖直方向上角度的调节。矿区的环境常常发生变化，因此，需要对矿区进行实时的监测；现有技术中存在一种监测验证装置，但是现有的监测验证装置存在不足，一方面，现有技术中对于人工角反射器2的调节效果不佳，在有障碍物遮挡时，人工角反射器2不能获得检测点的高程值，从而影响人工角反射器2接受信号的效果；另一方面，不能将人工角反射器2调节过程中的动力源进行利用，而是增加额外的动力源，从而影响资源的利用率；本发明通过设置驱动单元3、俯仰角调节单元4、水平旋转调节单元5、位置调节单元6、双头气缸7和控制器，一方面，通过一号皮带33、二号皮带36、凸齿39和弧形板37间的配合，实现弧形板37在弧形槽381中的滑动，由于俯仰角调节单元4通过双头气缸7铰接在弧形板37上，使得四号杆41、五号杆42和六号杆43进行相应的运动，从而实现反射锅22竖直方向上角度的调节；同时，利用水平旋转调节单元5作用，使得人工角反射器2进行水平方向上的转动；通过俯仰角调节单元4和水平旋转调节单元5作用，对人工角反射器2进行全方位的调节，避免检测死点，从而提高了三维形变监测装置的实用性；另一方面，将人工角反射器2位置调节过程中产生的动力源进行利用，避免增加额外的动力源，从而提高了资源的利用率。

首先，将水平测量标志11、gps观测杆12和人工角反射器2安装在固定台面1上，此时，驱动电机，电机带动三号轮34顺时针转动，由于四号轮35通过双头气缸7铰接在弧形板37上，在三号轮34顺时针转动中，二号皮带36顺时针转动，通过二号皮带36上的凸齿39和一号皮带33上凸齿39间的啮合传动，使得一号皮带33逆时针转动；由于一号皮带33上的凸齿39与弧形板37端部接触，在一号皮带33上凸齿39逆时针转动中，一号皮带33上的凸齿39推动弧形板37在弧形槽381中滑动，同时，弧形板37通过双头气缸7带动四号轮35向右上方运动；由于五号杆42一端铰接在四号轮35的转轴上，且四号杆41、五号杆42和六号杆43相互铰接，在四号轮35向右上方运动中，五号杆42和六号杆43的另一端向右下方运动，使得四号杆41向靠近固定台面1一侧运动，同时，由于四号杆41与三号杆27铰接，在四号杆41的作用下，从而实现反射锅22向上方仰起；当停止电机的转动时，三号轮34、一号皮带33和二号皮带36不发生转动，弧形板37失去一号皮带33上凸齿39的推动，弧形板37通过双头气缸7向左下方运动，使得五号杆42和六号杆43向左上方运动，使得四号杆41向远离固定台面1一侧运动，从而实现反射锅22向下方转动；利用弧形板37通过双头气缸7带动四号轮35的摆动，实现反射锅22俯仰角度的调节。

作为本发明的一种实施方式，所述凸齿39的截面为梯形，凸齿39均采用间隙配合安装在一号皮带33和二号皮带36的槽中，且相邻凸齿39间通过弹簧连接，避免一号皮带33上的凸齿39和二号皮带36上的凸齿39啮合时发生脱齿。本发明通过将凸齿39设置为梯形，且将相邻间的凸齿39用弹簧固连，一方面，避免一号皮带33上的凸齿39与二号皮带36上的凸齿39啮合传动中，一号皮带33和二号皮带36上的凸齿39发生脱落，影响人工角发射器的调节，从而提高了三维形变监测装置的实用性；另一方面，由于凸齿39均采用间隙配合安装在一号皮带33和二号皮带36的槽中，在一号皮带33和二号皮带36上凸齿39的啮合传动中，凸齿39在槽中可发生移动，通过凸齿39的移动带动一号箱体15内部的空气流动，对其进行降温，从而提高了一号箱体15内部的散热效果；同时，移动的凸齿39可以对一号皮带33和二号皮带36进行除尘清理，避免一号皮带33和二号皮带36的啮合传动中发生卡顿，影响人工角反射器2的调节，从而提高了三维形变监测装置的实用性。

作为本发明的一种实施方式，所述双头气缸7中的活塞板上开设有一号通道71，双头气缸7伸缩时产生的气体通过一号通道71输出，输出的气体用于弧形槽381的清理，避免弧形槽381出现杂质的堆积。由于三维形变监测装置是安装在矿区的，矿区中存在许多的灰尘杂质，灰尘杂质堆积在弧形槽381中，影响弧形板37的滑动，从而影响人工角反射器2的调节；本发明通过在双头气缸7中的活塞板上开设一号通道71，由于弧形板37与四号轮35间通过双头气缸7连接，在弧形板37带动四号轮35的摆动中，双头气缸7会产生气体，将双头气缸7产生的气体通过一号通道71输向弧形槽381，通过气体对弧形槽381中的灰尘杂质进行清理，避免弧形板37的滑动发生卡顿，从而提高了弧形板37滑动的顺畅性。

作为本发明的一种实施方式，所述位置调节单元6包括一号板61和一号气囊62；所述一号板61通过一号气囊62固连在一号箱体15的侧壁上，且六号杆43铰接在一号板61上，通过一号板61和一号气囊62间的配合，使得四号杆41沿一号槽151滑动，一号气囊62产生的气体输向储气箱储存。本发明通过将位置调节单元6设为一号板61和一号气囊62，一方面，通过活动的一号板61，使得四号杆41在一号槽151的竖直方向上进行运动，保证了四号杆41运动的顺畅性；另一方面，将一号气囊62产生的气体作用于水平旋转调节单元5上，实现人工角反射器2在水平方向上的转动，从而提高了资源的利用率。

作为本发明的一种实施方式，所述水平旋转调节单元5沿一号轴21中心对称设置，水平旋转调节单元5包括绳子51、一号气缸52、七号杆53、八号杆54、二号气囊55、固定杆和转动环；所述一号气缸52一端固连在二号箱体16侧壁上，一号气缸52另一端通过转动环与七号杆53转动连接；所述七号杆53的外圈上套设固定杆，接触处螺纹连接，且固定杆固连在二号箱体16上；所述八号杆54一端转动安装在二号箱体16侧壁上，八号杆54另一端通过二号气囊55与七号杆53连接；所述绳子51缠绕在一号轴21的外圈上，绳子51的两端分别套设在中心对称的八号杆54上，通过一号气缸52作用，实现一号轴21的转动。本发明通过将水平旋转调节单元5设置为绳子51、一号气缸52、七号杆53、八号杆54、二号气囊55、固定杆和转动环；一方面，绳子51价格便宜、易获取，同时通过一号气缸52将一号气囊62产生的气体进行利用，避免资源的浪费；在绳子51、七号杆53、八号杆54、二号气囊55和一号气缸52间相互配合下，实现了一号轴21的转动，从而实现了人工角反射器2在水平方向上的转动；另一方面，通过将七号杆53和八号杆54通过二号气囊55连接，而不采用长杆直接与一号气缸52连接，保持了绳子51缠绕中的稳定性；同时，制造长杆，耗时、费料，增加了制造成本。

当将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸52时，一号气缸52推动七号杆53向靠近八号杆54一侧运动，由于七号杆53和固定杆处螺纹连接，且七号杆53通过二号气囊55与八号杆54连接，使得七号杆53带动八号杆54逆时针转动，c处的绳子51被拉紧，d处的绳子51松开，由于绳子51缠绕在一号轴21上，使得一号轴21顺时针转动，同时，二号气囊55受挤压产生气体；当停止将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸52时，一号气缸52拉动七号杆53向远离八号杆54一侧运动，使得八号杆54顺时针转动，c处的绳子51松开，d处的绳子51被拉紧，从而实现一号轴21逆时针转动；通过控制一号气缸52的伸缩,实现人工角反射器2在水平方向上的旋转。

作为本发明的一种实施方式，所述二号箱体16内设有散热单元8；所述散热单元8沿一号轴21对称设置，散热单元8包括转动盘81、摆动板82和一号弹簧83；所述转动盘81通过转轴转动安装在二号箱体16的侧壁上；所述摆动板82铰接在转动盘81上，摆动板82在转动盘81上呈圆周分布，摆动板82两侧面为弧形面，且摆动板82的两侧面通过一号弹簧83与转动盘81固连，通过二号气囊55的气体作用于摆动板82，实现二号箱体16内部的散热。本发明通过设置散热单元8，一方面，将二号气囊55产生的气体进行利用，避免资源的损失，从而提高了资源的利用率；另一方面，通过将气体作用于侧面为弧形面的摆动板82上，增大了气体与摆动板82接触面积，使得转动盘81发生转动，转动的转动盘81和摆动板82配合，对二号箱体16内部进行散热；同时，由于摆动板82两侧面通过一号弹簧83连接，在停止气体提给时，摆动板82在一号弹簧83的作用下，继续发生摆动，从而提高了散热效率。

使用时，首先，将水平测量标志11、gps观测杆12和人工角反射器2安装在固定台面1上，此时，驱动电机，电机带动三号轮34顺时针转动，由于四号轮35通过双头气缸7铰接在弧形板37上，在三号轮34顺时针转动中，二号皮带36顺时针转动，通过二号皮带36上的凸齿39和一号皮带33上凸齿39间的啮合传动，使得一号皮带33逆时针转动；由于一号皮带33上的凸齿39与弧形板37端部接触，在一号皮带33上凸齿39逆时针转动中，一号皮带33上的凸齿39推动弧形板37在弧形槽381中滑动，同时，弧形板37通过双头气缸7带动四号轮35向右上方运动；由于五号杆42一端铰接在四号轮35的转轴上，且四号杆41、五号杆42和六号杆43相互铰接，在四号轮35向右上方运动中，五号杆42和六号杆43的另一端向右下方运动，使得四号杆41向靠近固定台面1一侧运动，同时，由于四号杆41与三号杆27铰接，在四号杆41的作用下，从而实现反射锅22向上方仰起；当停止电机的转动时，三号轮34、一号皮带33和二号皮带36不发生转动，弧形板37失去一号皮带33上凸齿39的推动，弧形板37通过双头气缸7向左下方运动，使得五号杆42和六号杆43向左上方运动，使得四号杆41向远离固定台面1一侧运动，从而实现反射锅22向下方转动；利用弧形板37通过双头气缸7带动四号轮35的摆动，实现反射锅22俯仰角度的调节；同时，在将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸52时，一号气缸52推动七号杆53向靠近八号杆54一侧运动，由于七号杆53和固定杆处螺纹连接，且七号杆53通过二号气囊55与八号杆54连接，使得七号杆53带动八号杆54逆时针转动，c处的绳子51被拉紧，d处的绳子51松开，由于绳子51缠绕在一号轴21上，使得一号轴21顺时针转动，同时，二号气囊55受挤压产生气体；当停止将储气箱中的气体作用于a处和b处的一号气缸52时，一号气缸52拉动七号杆53向远离八号杆54一侧运动，使得八号杆54顺时针转动，c处的绳子51松开，d处的绳子51被拉紧，从而实现一号轴21逆时针转动；通过控制一号气缸52的伸缩,实现人工角反射器2在水平方向上的旋转；通过人工角反射器2在水平方向上的旋转和竖直方向上俯仰角的调节，人工角反射器2进行全方位的信息监测，并通过影像仪进行拍摄，将拍摄到的三维图像和监测的信息汇报到总控制室。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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保护范围的限制。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。