本实用新型涉及监测设备技术领域，尤其是涉及一种垃圾填埋场沉降监测装置及系统。
背景技术：
城市生活垃圾种类多样，性质各异，疏密不均，具有较大孔隙，结构松散，压缩性大等特点。在自身重力作用下，垃圾体内部所含的大量有机物开始分解成小颗粒物质。受力骨架在酸液中会软化发生不同程度的压缩及体积减少，填埋场宏观表现为沉降不均，中间粘土隔层、最终覆盖层和填埋场地基也会产生沉降。过大的沉降变形会影响填埋场的衬垫系统、排水系统、气体收集系统的正常使用。进一步地，封场后产生的沉降变形可能会撕裂覆盖层，导致雨水渗入到垃圾中形成渗滤液，继而对整个填埋场气压、液压变化产生影响，甚至发生事故。
目前，沉降监测主要采用全站仪、沉降板、磁环沉降仪、各类静力水准仪(包括光纤光栅式、电容式、CCD式)等。由于垃圾填埋场面积和需要测量的范围大，这些监测设备效率低、误差大、成本高、测量参数不全面，安装十分复杂，难以实现对垃圾填埋场沉降的长期监测，若通过埋设电子测试元件测量时，测试元件的费用昂贵，受环境影响较大，且其稳定性和耐久性都比较差。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种垃圾填埋场沉降监测装置及系统，基于准直激光成像技术，通过布设于垃圾场的监测基准点和测量点，对垃圾填埋场填埋体沉降进行实时、准确地监测，安装简单、使用方便且监测效率高。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种垃圾填埋场沉降监测装置，包括：一个监测基准点、一个或者多个与监测基准点对应的测量点；
监测基准点，设置于垃圾填埋场中，向测量点发射激光束信号；
测量点接收激光束信号，并对激光束信号进行光斑成像和图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，监测基准点包括：激光源、固定支架；
固定支架的下端固定安装于垃圾填埋场中填埋体以下的基岩上；
激光源安装于固定支架的上端，向测量点发射激光束信号。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，监测基准点还包括：旋转装置、无线通信模块；
旋转装置安装于固定支架的上端，与激光源连接，通过无线通信模块接收数据中心服务器所发送的控制指令，根据控制指令，调节激光源的旋转角度和频率。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括GPS定位装置；
GPS定位装置设置于固定支架上，用于测量监测垃圾填埋体沉降的基准点初始位置信息，并将基准点初始位置信息通过无线通信模块发送至数据中心服务器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，测量点包括：激光靶、光斑成像及图像处理装置；
激光靶用于接收监测基准点所发射的激光束信号；
光斑成像及图像处理装置对激光靶上的激光束信号进行拍照，生成光斑图像，并对光斑图像进行图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，测量点还包括：数据缓存模块、数据采集传输装置；
数据缓存模块、数据采集传输装置分别与光斑成像及图像处理装置连接；
数据缓存模块根据光斑成像及图像处理装置所设定的存储时间，对填埋体沉降信息进行临时存储；
光斑成像及图像处理装置通过数据采集传输装置，将填埋体沉降信息传输至数据中心服务器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，测量点与监测基准点的布设距离为预设距离。
第二方面，本实用新型实施例提供一种垃圾填埋场沉降监测系统，包括数据中心服务器以及一个或者多个如第一方面所述的垃圾填埋场沉降监测装置；
垃圾填埋场沉降监测装置与数据中心服务器通信连接；
数据中心服务器对垃圾填埋场沉降监测装置所发送的监测数据进行存储；监测数据包括：填埋体沉降信息和/或基准点初始位置信息；
数据中心服务器根据基准点初始位置信息与填埋体沉降信息，得到测量点绝对位置信息。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：显示终端；
显示终端与数据中心服务器连接，对数据中心服务器所发送的监测数据进行显示。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：报警装置；
报警装置与数据中心服务器连接；
数据中心服务器根据监测数据进行分析，在判断垃圾填埋场的填埋体沉降信息超过预设阈值时，控制报警装置进行报警。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：
本实用新型实施例提供的垃圾填埋场沉降监测装置包括：一个监测基准点、一个或者多个与监测基准点对应的测量点；其中，监测基准点，设置于垃圾填埋场中，向测量点发射激光束信号；测量点接收激光束信号，并对激光束信号进行光斑成像和图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。本实用新型实施例所提供的垃圾场沉降监测装置，基于准直激光成像技术，通过布设于垃圾场的监测基准点和测量点，对垃圾填埋场的填埋体沉降情况进行实时、准确地监测，安装简单、使用方便且监测效率高。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
图1为本实用新型实施例一提供的一种垃圾填埋场沉降监测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的一种垃圾填埋场沉降监测装置的布设示意图；
图3为本实用新型实施例一提供的一种垃圾填埋场沉降监测装置的安装示意图；
图4为本实用新型实施例一提供的一种垃圾填埋场沉降监测装置中监测基准点的结构示意图；
图5为本实用新型实施例一提供的一种垃圾填埋场沉降监测装置中测量点的结构示意图；
图6为本实用新型实施例二提供的一种垃圾填埋场沉降监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前，现有的填埋体沉降监测主要采用全站仪、沉降板、磁环沉降仪、各类静力水准仪等，这些监测设备效率低、误差大、成本高、测量参数不全面，安装十分复杂，难以实现对垃圾填埋场沉降的长期监测。
基于此，本实用新型实施例提供了一种垃圾填埋场沉降监测装置及系统，基于准直激光成像技术，通过布设于垃圾场的监测基准点和测量点，对垃圾填埋场的填埋体沉降情况进行实时、准确地监测，安装简单、使用方便且监测效率高。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种垃圾填埋场沉降监测装置进行详细介绍。
实施例一：
本实用新型实施例提供了一种垃圾填埋场沉降监测装置，参见图1所示，该装置包括：一个监测基准点11、一个或者多个与监测基准点11对应的测量点12。
其中，监测基准点11，设置于垃圾填埋场中，向测量点12发射激光束信号；测量点12接收激光束信号，并对激光束信号进行光斑成像和图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。
具体应用时，设置于垃圾填埋场中的监测基准点11，用于向测量点12发射激光束信号，一个或多个与该监测基准点11对应的测量点12，用于接收识别激光束信号，具体的，通过对激光束信号的光斑成像和图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息，也就是相对于监测基准点11处的原始坐标的填埋体沉降改变量。
待监测的垃圾填埋场一般面积较大，应该分成不同的组分别进行监测，如图2所示，J1、J2、J3、J4表示监测基准点，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8表示测量点，测量点分布在监测基准点的周围，可以呈方形，也可以呈圆形。考虑到如果监测基准点11与测量点12之间的距离太大，激光束在经过太长的距离后就会使光斑扩大，影响测量精度。因此，一般情况下，监测基准点11与测量点12之间的布设距离应满足预设距离，即在一定的距离范围内，并且监测基准点11对应的激光源111应安装于垃圾填埋场地势稳定区域，有利于填埋体沉降的准确监测。
需要说明的是，监测基准点11及测量点12组成的测量系统的点位布设图，不仅限于本实施例所提供的图形，还可以有其他布点形式，只要测量点12与监测基准点11的布设距离满足预设距离范围即可。
参见图3所示，在本实施例中，监测基准点11具体包括：激光源111、固定支架112、旋转装置113、无线通信模块114。其中，固定支架112的下端固定安装于垃圾填埋场中填埋体以下的基岩上；激光源111安装于固定支架112的上端，向测量点12发射激光束信号；旋转装置113安装于固定支架112的上端，与激光源111连接，通过无线通信模块114接收数据中心服务器所发送的控制指令，根据控制指令，调节激光源111的旋转角度和频率。
具体应用时，固定支架112可以为简单的固定杆(如图4所示)，固定支架112最下端固定安装在垃圾填埋体以下的基岩上，视为不会发生沉降变形的基准点；激光源111与旋转装置113相连，通过无线通信模块114接收远程设定的旋转角度及频率，调整激光源111发射激光束的方向和频率，从而把激光束定向、定时发射到设置的测量点12位置。
上述旋转装置113包括：电机、减速箱、齿轮盘、限位栓、微动开关。其中固定杆利用钻孔打入基准点基岩以下，保持水平稳定；电机由数据中心服务器远程控制开启，当电机接收到电压时，电机转动经减速箱带动齿轮盘转动，当转动角度达到预先设定的限位栓时，微动开关动作切断电源，激光源111停止转动。
作这一种优选实施方式，本实用新型实施例所提供的装置还包括GPS定位装置13。GPS定位装置13设置于固定支架112上，用于测量监测填埋体沉降的基准点初始位置信息，并将基准点初始位置信息通过无线通信模块114发送至数据中心服务器。
具体应用时，GPS定位装置13，用于测量基准点绝对空间坐标，并作为测量初始值，也就是基准点初始绝对位置。在测量点12上读取的沉降信息是基于基准点的相对沉降量，利用基准点绝对位置坐标可获得测量点12绝对位置信息。
在本实用新型实施例中，测量点12包括：激光靶121、光斑成像及图像处理装置123、数据缓存模块122、数据采集传输装置124。
具体的，激光靶121用于接收监测基准点11所发射的激光束信号；光斑成像及图像处理装置123对激光靶121上的激光束信号进行拍照，生成光斑图像，并对光斑图像进行图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。数据缓存模块122、数据采集传输装置124分别与光斑成像及图像处理装置123连接；数据缓存模块122根据光斑成像及图像处理装置123所设定的存储时间，对填埋体沉降信息进行临时存储；光斑成像及图像处理装置123通过数据采集传输装置124，将填埋体沉降信息传输至数据中心服务器。
实际应用时，激光靶121接收由激光源111发射的激光束信号；激光源111远程接收数据中心服务器所发送的控制指令，根据该控制指令向测量点12的激光靶121发射特定速率和角度的激光束，光斑成像及图像处理模块123可对激光靶121上的光斑进行拍照，从而得到光斑图像，然后经过图像处理确定出激光光斑的中心位置，进而得到填埋体沉降信息，即基于监测基准点11的相对沉降量。数据采集传输装置124与光斑成像及图像处理模块123相连，把数据处理结果通过有线或无线的方式传输到数据中心服务器；数据缓存模块122按照预设的存储时间，对监测数据进行原位临时存储，其作为数据交换的缓冲区，在数据采集传输装置124或其他环节发生异常时，可以保证测量数据连续不中断，防止因现场断电或远程传输信号不通而造成数据丢失的结果。
数据采集传输装置124，进一步将采集到的GPS数据，即基准点初始位置信息，及填埋体沉降信息，通过有线或无线的方式传输到数据中心服务器，以使数据中心服务器将基准点绝对位置坐标以及基于基准点的相对沉降量两个数据对比，得到测量点12绝对位置信息。
上述数据采集传输装置124应根据现场情况进行选择，比如：通过有线RS-485或无线Zigbee、LoRa、NB-IOT等方式进行通信，上述数据采集传输装置124应布设于测量点12附近且不受附近磁场及无线电干扰区域。
本实用新型实施例提供的垃圾填埋场沉降监测装置包括：一个监测基准点11、一个或者多个与监测基准点11对应的测量点12；其中，监测基准点11，设置于垃圾填埋场中，向测量点12发射激光束信号；测量点12接收激光束信号，并对激光束信号进行光斑成像和图像处理，得到垃圾填埋场的填埋体沉降信息。本实用新型实施例所提供的垃圾场沉降监测装置，基于准直激光成像技术，通过布设于垃圾场的监测基准点11和测量点12，对垃圾填埋场的填埋体沉降情况进行实时、准确地监测，安装简单、使用方便且监测效率高。
实施例二：
本实用新型实施例提供一种垃圾填埋场沉降监测系统，包括数据中心服务器21以及一个或者多个如实施例一所述的垃圾填埋场沉降监测装置22。
其中，垃圾填埋场沉降监测装置22与数据中心服务器21通信连接；数据中心服务器21对垃圾填埋场沉降监测装置22所发送的监测数据进行存储；监测数据包括：填埋体沉降信息和/或基准点初始位置信息；数据中心服务器21根据基准点初始位置信息与填埋体沉降信息，得到测量点绝对位置信息。
数据中心服务器21作为数据中心，具有数据分析及计算功能，允许用户以数据图表的形式对测量系统获取的数据进行分析；同时数据中心服务器21允许用户设置报警阈值，系统根据阈值大小，自动分析测量系统获取数据是否异常并进行报警。
作为一种优选实施方式，上述系统还包括：显示终端23、报警装置24。
具体的，显示终端23与数据中心服务器21连接，对数据中心服务器21所发送的监测数据进行显示。报警装置24与数据中心服务器21连接；数据中心服务器21根据监测数据进行分析，在判断填埋体沉降信息超过预设阈值时，控制报警装置24进行报警。
所述显示终端23作为最终展示平台，允许用户通过二维图表或三维矢量图的方式查看垃圾填埋场沉降情况。
需要说明的是，数据中心服务器21采用云服务器，基于B/S构架，主要由Java语言开发，用户只需有网络链路即可远程登录数据中心服务器21，进行权限内管理操作；数据中心服务器21具有阈值设置，在超过阈值时可通过平台网站，短信、智慧电话向预设用户进行报警。
显示终端23，可以通过电脑、大屏、手机等多种方式实现数据展示及监控。显示终端23是一个系统管理平台，包括地图显示、数据显示、远程控制、信息化管理等功能模块，可以实现对监测设备的远程控制，数据展示效果包括垃圾填埋场(或其他应用场景)二维或三维变形的可视化动态显示等。
本实施例提供的垃圾填埋场沉降监测系统中，垃圾填埋场沉降变形监测装置，用于采集垃圾填埋场测量点的相对沉降数据，并利用数据采集传输装置，在垃圾填埋场沉降变形监测装置和数据中心服务器21之间建立网络通讯，接收、发送网络数据以及传递数据和控制命令；数据中心服务器21用于将接收到的数据进行计算并判定是否发出报警信号，以控制报警装置24进行报警；所述显示终端23用于实时动态显示垃圾填埋场沉降数据变化。该系统采用GPS定位技术、准直激光、光电成像技术、图像处理技术、无线通讯技术实现实时在线监测，实时预警，具有安装简单，易联网等优点。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。