一种大型危岩崩落实时监测预警系统的制作方法

本发明涉及危岩监测预警技术领域，尤其涉及一种大型危岩崩落实时监测预警系统。

背景技术：

我国是一个多山的国家，危岩崩落是山区常见的一种不良地质现象；危岩崩落具有突发性极强、破坏力大的特点，严重威胁着交通要道、山区居民正常生产生活；在我国，每年由于危岩崩落造成大量人员伤亡和重大经济损失。

由于危岩崩落突发性强的特点，无法用人工监测预警的方法对危岩体进行监测。

因此，我们提出一种大型危岩崩落实时监测预警系统及监测方法，实现对危岩的实时监测，解决现有技术所存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种大型危岩崩落实时监测预警系统。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：一种大型危岩崩落实时监测预警系统，包括公路、在公路一侧的大型危岩，所述大型危岩顶部设置有危岩横向崩裂监控装置，所述大型危岩底部与地面之间设置有竖向危岩崩塌监控装置，所述大型危岩上端还设置有土壤湿度传感器；所述危岩横向崩裂监控装置、竖向危岩崩塌监控装置以及土壤湿度传感器均与设置在大型危岩一侧安全区的数据收集装置连接；有大型危岩的所述公路较远的两侧设置有危岩坍塌预警装置，所述数据收集装置接收到所述危岩横向崩裂监控装置、竖向危岩崩塌监控装置以及土壤湿度传感器发出的信号，再将信号传递给危岩坍塌预警装置做出及时预警。

所述危岩横向崩裂监控装置包括混凝土立方体以及地表裂缝计，两个所述混凝土立方体按一定距离设置在大型危岩顶部，两个所述混凝土立方体之间水平设置有地表裂缝计。

所述竖向危岩崩塌监控装置包括激光反射板以及高精度相位式激光测距位移传感器，所述激光反射板贴附在大型危岩底部且镜面朝下，所述激光反射板下端的地面对应设置有可伸缩支撑平台，所述可伸缩支撑平台顶部设置有高精度相位式激光测距位移传感器。

所述数据收集装置包括支撑杆、gprs天线、数据收集盒和雨量传感器，所述支撑杆竖直插设在地面，所述数据收集盒以及雨量传感器分别设置在所述支撑杆两侧；所述支撑杆顶部设置有gprs天线，所述支撑杆上端一侧设置有太阳能光伏板，所述太阳能光伏板与埋设在支撑杆一侧的蓄电池连接。

所述地表裂缝计是由裂缝计本体、柔性芯钢丝、锚固头等组成，采用隔热薄膜包裹的柔性钢丝，其伸缩系数微小，量程为100mm，分辨率为0.01mm，精度为0.1mm，适用温度为-15～70℃。

所述危岩坍塌预警装置包括蜂鸣报警器以及led显示屏。

本发明的有益效果在于：

（1）系统设有高精度相位式激光测距位移传感器，实现对危岩竖向变形的精确实时监测；

（2）系统设有地表裂缝计，实现对危岩水平变形的精确实时监测；

（3）系统设有led显示屏、蜂鸣报警器将对危岩崩落提供及时预警；

（4）系统设有多种传感器，解决现有设备监测数据单一的限制；

（5）地表裂缝计由裂缝计本体、柔性芯钢丝、锚固头等组成，采用隔热薄膜包裹的柔性钢丝，防止因温度变化引起钢丝变形，降低了监测误差；

（6）可伸缩的激光测距位移传感器支撑平台使激光测距位移传感器在离监测点较近位置，保证高精度监测；

（7）在危岩下部设置激光反射板，减少激光在危岩表面发生漫反射，提高监测精度。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的监测系统的结构示意图；

图2为本发明监测系统装置示意图。

其中1地表裂缝计，2混凝土立方体，3土壤湿度传感器4激光反射板5高精度相位式激光测距位移传感器，6可伸缩支撑平台，7gprs天线8太阳能光伏板9数据收集盒，10蓄电池，11雨量传感器，12大型危岩，13公路，14危岩坍塌预警装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参见图1-2。

在本发明的描述中，需要进一步说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了方便、清晰的描述本发明，而非指定所指装置必须所在的方位或位置关系。

本发明公开了一种大型危岩崩落实时监测预警系统，包括公路13、在公路13一侧的大型危岩12，其特征在于：所述大型危岩12顶部设置有危岩横向崩裂监控装置，所述大型危岩12底部与地面之间设置有竖向危岩崩塌监控装置，所述大型危岩12上端还设置有土壤湿度传感器3；所述危岩横向崩裂监控装置、竖向危岩崩塌监控装置以及土壤湿度传感器3均与设置在大型危岩12一侧安全区的数据收集装置连接；有大型危岩12的所述公路13较远的两侧设置有危岩坍塌预警装置14，所述数据收集装置接收到所述危岩横向崩裂监控装置、竖向危岩崩塌监控装置以及土壤湿度传感器发出的信号，再将信号传递给危岩坍塌预警装置14做出及时预警。

所述危岩横向崩裂监控装置包括混凝土立方体2以及地表裂缝计1，两个所述混凝土立方体2按一定距离设置在大型危岩12顶部，两个所述混凝土立方体2之间水平设置有地表裂缝计1。

所述竖向危岩崩塌监控装置包括激光反射板4以及高精度相位式激光测距位移传感器5，所述激光反射板4贴附在大型危岩底部且镜面朝下，所述激光反射板4下端的地面对应设置有可伸缩支撑平台6，所述可伸缩支撑平台6顶部设置有高精度相位式激光测距位移传感器5。

所述数据收集装置包括支撑杆、gprs天线7、数据收集盒9和雨量传感器11，所述支撑杆竖直插设在地面，所述数据收集盒9以及雨量传感器11分别设置在所述支撑杆两侧；所述支撑杆顶部设置有gprs天线7，所述支撑杆上端一侧设置有太阳能光伏板8，所述太阳能光伏板8与埋设在支撑杆一侧的蓄电池10连接。

所述地表裂缝计1是由裂缝计本体、柔性芯钢丝、锚固头等组成，采用隔热薄膜包裹的柔性钢丝，其伸缩系数微小，量程为100mm，分辨率为0.01mm，精度为0.1mm，适用温度为-15～70℃。

所述危岩坍塌预警装置14包括蜂鸣报警器以及led显示屏。

本发明的使用原理简述如下：

如图一所示一种大型危岩崩落实时监测预警系统及监测方法的示意图。所述裂缝监测模块为地表裂缝计1，设置在危岩体上部表面对危岩体裂缝进行监测；所述地表裂缝计固定于两个相距1.5米混凝土立方体2间；所述地表裂缝计是由裂缝计本体、柔性芯钢丝、锚固头等组成，采用隔热薄膜包裹的柔性钢丝，其伸缩系数微小，量程为100mm，分辨率为0.01mm，精度为0.1mm，适用温度为-15～70℃；所述周围环境信息监测模块设置在危岩体上部表面的土壤湿度传感器3、设置在混凝土柱上的雨量传感器11；所述激光位移测距模块设置于危岩体下方，包括高精度相位式激光测距位移传感器5激光反射板4及可伸缩的激光测距位移传感器支撑平台6；如图二所述数据收集及传输模块包括连接各传感器和蜂鸣报警器的电缆、数据收集盒9、在混凝土柱上gprs天线7；所述电源模块包括设置在混凝土柱上的太阳能发电板8、埋在地下的蓄电池10。

一种大型危岩崩落实时监测预警系统及监测方法：包括裂缝监测模块、激光位移测距模块、周围环境信息监测模块、数据收集及传输模块、报警模块、电源模块以及监测中心数据接收与数据处理系统；所述裂缝监测模块、周围环境信息监测模块设置危岩体上部，实现对危岩体水平变形监测和周围环境信息实时监测；所述激光位移测距模块包括高精度相位式激光测距位移传感器、激光反射板及可伸缩的激光测距位移传感器支撑平台；激光反射板固定在危岩体下部表面，可伸缩的激光测距位移传感器支撑平台设置危岩体下方的地面上，通过伸缩调整高精度相位式激光测距位移传感器到激光反射板的距离，保证监测精度，同时保证该系统在多地形情况下使用；高精度相位式激光测距位移传感器通过螺丝固定在支撑平台上；各传感器监测数据通过电缆传输到数据收集盒，通过gprs网络与监控中心建立无线连接，监测数据通过gprs天线发送给监测中心服务器，监测中心通过对危岩裂缝的变形量、变形速度、危岩竖向变形量、变形速度、降雨量及土壤湿度综合评价危岩发生崩落概率，评价结果通过gprs网络传输给led显示屏和蜂鸣报警器，led显示屏和蜂鸣报警器设置在危岩体两测各300米处，警示来往行人与车辆，相关人员也可通过评价结果采取相应的应急措施；

高精度相位式激光测距位移传感器测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c=299792458m/s和大气折射系数n计算出距离d。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。相位式激光测距仪精度可达到1毫米误差；

本发明还提供一种大型危岩崩落实时监测方法，包括以下步骤：

s1.实地勘察，在危岩体上部表面确定裂缝变形方向；

s2.沿裂缝变形方向设置地表裂缝计；

s3.在危岩体上部设置土壤湿度计、雨量传感器对危岩体周围环境信息实时监测；

s4.在危岩体下部设置高精度相位式激光测距位移传感器，位移传感器固定于可伸缩的支撑平台，在危岩体下表面水平设置激光反射板；

s5.在危岩体两测各300米处设置led显示屏和蜂鸣报警器；

s6.实时监测危岩体水平和竖向变形量、变形速度、土壤湿度及降雨量，测得数据实时通过gprs网络传输给监控中心，监测中心对危岩崩落可能性做出评价；

s7.一旦危岩体短时间发生大幅度变形，监测中心将启动预警信号发送给预警模块，led显示屏显示“前方危岩崩落，禁止通行”、蜂鸣报警器预警；同时相关部门启动应急预案。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。