一种地表地质灾害安全风险自动监测设备的制作方法

本发明涉及地质灾害监测领域，具体涉及一种地表地质灾害安全风险自动监测设备。

背景技术：

1、地质灾害监测和预警是地质灾害防治工作的主要发展方向之一，其中监测设备是地质灾害监测的基础，监测数据是地质灾害监测的关键。

2、对于地质灾害安全监测，应当对其进行实时监测，但现有安全监测设备受制于实施成本高、施工周期长等因素影响，仅布设于重点地质灾害区域和风险可能性较高的局部区域，难以全面覆盖地质灾害易发点，因而当前地质灾害安全监测为群测群防和专业设备监测相结合的方式。其中，群测群防以宏观肉眼为主，简易方法有皮尺丈量、埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等，简易仪器有裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪等，预警依靠铜锣、口哨、喇叭等，隐患巡查缺乏相应的技术支撑，预警传递缺乏有效手段。群测群防需要耗费大量人力物力，且由于群测群防员专业知识薄弱，形变中前期的特征往往难以识别，从而错过最佳防治时间。现有技术中还有采用遥感监测和无人机巡视进行监测的技术，但是遥感监测只能用于大范围形变监测，无人机巡视无法达到全天候监测，更多用于定期巡视。

3、此外，现有技术中也出现了一些用于监测的专用设备，但是这些现有设备价格高昂，仅适合安装在地质灾害风险性较高区域，难以实现对地质灾害的全面监测。并且，由于地质灾害监测设备往往安装在土质地面上，现有的监测设备一般需要设置砼基础，导致安装工期较长、安装成本较高。

4、综上，安装便捷、成本低廉、技术成熟、可进行多参数微小形变监测的、适用于全面监测的地表地质灾害综合监测设备仍处于探索阶段。

技术实现思路

1、本发明提供一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，以解决现有技术中的监测设备一般需要设置砼基础，导致安装工期较长、安装成本较高等问题，实现降低安装难度、减少安装成本等目的。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，包括伸缩立杆、安装在伸缩立杆上的感应组件，还包括连接在伸缩立杆底端的底板、沿周向均匀分布在伸缩立杆侧壁的若干支撑组件，所述支撑组件位于伸缩立杆靠近底板的一端；所述支撑组件包括与伸缩立杆固定连接的连接板、与所述连接板可拆卸连接的延伸板，所述延伸板的两侧均可拆卸连接若干支撑网；所述连接板、延伸板均沿伸缩立杆的径向向外延伸。

4、针对现有技术中的监测设备一般需要设置砼基础，导致安装工期较长、安装成本较高的问题，本发明提出一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，本设备将感应组件集成安装在伸缩立杆上，伸缩立杆顾名思义能够伸缩调整其长度，进而满足不同的使用高度需求，其具体伸缩方式在此不做限定。本技术在伸缩立杆底端设置底板以用于稳固放置，在伸缩立杆底部的周围设置若干周向均布的支撑组件用于支撑。本技术的发明目的在于摒弃砼基础浇注的复杂工艺过程，因此特设置专用的支撑组件，其中每个支撑组件均包括一块固定在伸缩立杆上的连接板，再通过延伸板径向向外延伸，再在延伸板的两侧连接支撑网，通过上述支撑组件的设置，使得整个伸缩立杆的底部形成以伸缩立柱为中心，向径向和周向方向均向四周延展的庞大结构。

5、本技术在使用时，只需在待监测区域挖坑、将本设备底部装入坑内再覆土回填即可完成安装，由若干支撑组件组成的复杂庞大结构即可实现稳定支撑，并且大量延伸板、支撑网均与回填土之间形成接触面，进而产生较大的摩擦阻力，更加确保了本技术在野外安装使用的稳定性。可以看出，本技术以填埋方式即可完成在作业现场的快速安装，摒弃了现有技术需要浇注砼基础的复杂工序，实现了快捷高效的安装布设，适应各种工期要求；并且，由于本技术无需浇注砼基础，因此显著降低了安装成本，解决了现有技术因受工程成本制约而只在地质风险性较高的隐患点位进行监测的缺陷，创造了在线状地质灾害风险段沿线进行综合性、整体性监测的条件，更有利于对区域地质灾害风险的监控预警与分析，有利于制定更为科学合理、资源利用效率更高的地质灾害监测-防治方案措施；所以，本技术可实现全面覆盖线状地址风险区域、对其进行无缝监测的效果，而非现有技术仅对线状风险的重点区域和风险可能性较高的区域施行局部监测的模式，本技术能够助力对线状地质灾害风险段全线的安全风险感知全覆盖，从而全面掌控线状地质灾害风险，并支撑对线状地质灾害风险段的巡护管理和风险排查的科学调度。

6、此外，本技术中的延伸板与连接板、支撑网均可拆卸连接，不仅便于拆卸、收纳和运输等，还能够根据现场实际土质、岩性、地面遮挡物、地下阻碍物等实际工况在现场进行灵活组装，选择在合适的方位朝向等安装需要数量的连接板和支撑网，进而显著提高了本设备的使用灵活性、显著扩大了本设备的适用范围，保证了本设备的通用性。

7、进一步的，所述连接板上开设若干组沿伸缩立杆的径向分布的第一安装孔，所述延伸板在沿伸缩立杆径向的两侧均开设至少一组第二安装孔，所述支撑网上设置至少一组第三安装孔；所述第二安装孔与第一安装孔相匹配，所述第三安装孔与第一安装孔、第二安装孔均匹配。

8、本方案中，将延伸板靠近伸缩立杆一侧的第二安装孔与连接板上的第一安装孔正对，即可通过螺栓或插销等方式实现延伸板与连接板的装配。同理，将支撑网的第三安装孔与延伸板远离伸缩立杆一侧的第二安装孔正对，即可通过螺栓或插销等方式实现延伸板与支撑网的装配。

9、考虑到某些需监测的地表区域，受土质、岩性、地面遮挡物、地下阻碍物等干扰，某些朝向可能不便于加设延伸板径向向外延伸，某些朝向可能又比较适合于增大延伸距离，因此本方案将第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔均设置为相互匹配的状态；对于不便于加设延伸板的朝向而言，可直接在连接板上连接支撑网；对于比较适合增大延伸距离的朝向而言，可拼接两块或多块延伸板，再在两块或多块延伸板上安装支撑网，以此使得本设备的适用范围更加灵活。

10、进一步的，所述支撑网包括相互垂直的本体部、弯折部，所述第三安装孔开设在弯折部上。本方案在安装支撑网时，将弯折部贴靠在延伸板或连接板表面，此时支撑网的本体部能够相对于延伸板或连接板表面垂直向两侧延伸，进而充分保证扩大支撑组件的展开空间，有利于保证支撑组件的稳定性，确保整个自动监测设备填埋在土体内的稳定性。

11、进一步的，所述连接板远离伸缩立杆的一端开设插槽，所述延伸板的一端活动插设在所述插槽内。本方案使得延伸板滑动配合在连接板上的插槽内，进而可以根据需要调整延伸板插入至插槽内的深度，以此调整延伸板的延伸距离，更加拓宽本技术的适用范围、提高本技术的通用性。

12、进一步的，所述底板、延伸板和支撑网上均开设若干通孔。本方案通过底板、延伸板和支撑网上的通孔，使得支撑组件所在区域的土体与外界土体保持压力、温度、湿度的一致，保证了感应组件对地表土体内部的准确监测，防止由于支撑组件而导致监测设备对于下方土体内部的数据监测结果失真。

13、进一步的，相邻两个支撑组件内的支撑网通过拉杆组件连接；所述拉杆组件包括连杆、通过万向接头连接在所述连杆两端的套筒、与所述套筒相连的螺杆、连接在所述螺杆上的至少两个螺母；所述套筒远离万向接头的一端开设与所述螺杆相匹配的螺纹孔，所述螺杆的一端旋入对应的螺纹孔内；所述支撑网上开设有用于所述螺杆穿过的定位孔。

14、本方案通过拉杆组件对相邻的支撑组件进行现场连接，可显著提高自动监测设备底部的整体性，更加保证了在不设置砼基础的前提下，设备埋于土体内的稳定性。但是，由于本技术中相邻两个支撑组件内的支撑网无法保持相互平行，且其夹角可能在不同使用工况下具有差异，因此现有的工程拉杆无法适用；为了解决这一问题，本方案设计了一种专用的拉杆组件，其中连杆呈刚性，在其两端通过万向接头连接套筒，由于万向接头的存在，因此套筒能够绕连杆转动，套筒的端部旋入螺杆，通过正向或反向旋转螺杆，即可调整螺杆伸出套筒部分的长度；螺杆上至少两个螺母，螺母无法穿过定位孔，连接时使支撑网的两侧各自至少具有一个螺母，可实现有效锁定。

15、本方案在现场连接安装好所有的支撑组件后，首先收短拉杆组件的整体长度使其能够进入相邻两个支撑组件内的支撑网之间，然后将拉杆组件上的一根螺杆穿过一侧支撑网上的定位孔，再旋转调节两根螺杆的长度，使拉杆组件上的另一根螺杆穿过另一侧支撑网上对应的定位孔；再从两侧支撑网的外侧分别向外拉动两根螺杆直至明显受阻，之后在支撑网两侧旋紧螺母，此时螺杆无法再沿定位孔轴向做移动。

16、进一步的，所述感应组件包括时钟模块、定位模块、姿态传感器、加速度传感器、雨量传感器、土壤温湿度传感器、土壤压力传感器；还包括安装在所述伸缩立杆上的电控柜、太阳能发电装置、通信模块。

17、其中：时钟模块用于设备的本地记时；定位模块用于设备的定位和地表或构筑物位移数据的采集；姿态传感器用于监测设备的角度姿态，以此辅助判断地表或构筑物是否发生倾斜、坡度变化等情况；加速度传感器用于监测设备加速度，通过计算加速度矢量的变化即可实现对地表振动的监测；雨量传感器用于获取当前区域的实际降雨量，进而为判断滑坡泥石流等地质灾害风险提供参考；土壤温湿度传感器、土壤压力传感器分别用于监测土壤内部的温湿度、压力。

18、此外，本方案还通过电控柜实现对数据的就地处理、储存和各模块、传感器的控制，通过通信模块实现对实时监测的数据的远程传输，便于后台实时获取现场监测数据；太阳能发电装置用于为设备内的所有用电设备辅助供电。

19、可以看出，本方案可实现对地表或构筑物表面的多参数微小变化监测、具有较强的监测全面性和综合性。

20、进一步的，所述电控柜、太阳能发电装置均安装在伸缩立杆顶部，所述电控柜上方具有顶板，所述定位模块、雨量传感器、通信模块均安装在顶板上；

21、所述姿态传感器安装在太阳能发电装置背部；

22、所述土壤温湿度传感器、土壤压力传感器安装在伸缩立杆表面，且位于相邻两块连接板之间；在所述土壤温湿度传感器和/或土壤压力传感器上方还设置有固定在伸缩立杆表面的挡泥板。

23、其中电控柜位于伸缩立杆顶部以便于安装时的调控和操作，同时避免埋于地面而受潮等，顶板用于为电控柜遮雨、同时为定位模块、雨量传感器、通信模块提供稳定宽敞且便于信号收发、准确测量的安装工位；太阳能发电装置也安装在伸缩立杆顶部，避免受设备自身遮挡阳光。姿态传感器安装在太阳能发电装置背部，不仅可以通过太阳能发电装置的角度姿态变化来判断设备整体的角度姿态，还能够为太阳能发电装置的倾角提供准确的判断依据，若采用的是自动追光的太阳能发电装置，还能为其提供角度反馈。

24、土壤温湿度传感器、土壤压力传感器位于相邻两块连接板之间，因此两者均位于伸缩立杆埋于土体内部的下部区域，由两侧的连接板提供横向保护，同时由上方的挡泥板降低回填覆土压实时传感器受损风险。

25、进一步的，还包括套设在伸缩立杆外的接水盘，所述接水盘位于太阳能发电装置的下方，接水盘底面铰接若干环形均布的伸缩杆，所述伸缩杆的底端与伸缩立杆铰接；所述接水盘上设置有水平仪，所述接水盘表面开设若干均匀分布的滴水孔。

26、本案发明人在研究过程中发现，由于伸缩立杆顶部安装有电控柜、太阳能发电装置等设施，会对雨水有遮挡和引导作用，导致雨水会在这些设施边缘集中向下滴落，以及沿太阳能电池板的坡度下滑并在底端集中滴落，这可能会导致本设备下方土体内的湿度、温度等短期内不均，进而导致土壤温湿度传感器的测量结果在雨天暂时失真。为了克服这一问题，本方案在伸缩立杆外设置接水盘，接水盘位于伸缩立杆的顶部设施之下，尤其需要保证其位于太阳能发电装置之下。接水盘下方通过若干环形均布的伸缩杆实现与伸缩立杆的连接和支撑，由水平仪判断接水盘是否水平。

27、本方案使用时，通过调节各伸缩杆的长度，使得接水盘保持水平，当雨水沿伸缩立杆顶端的设施边缘集中向下滴落时，向下滴落至接水盘上，再从接水盘上的滴水孔中逐渐向下滴落；由于接水盘保持水平，因此可对滴落的雨水进行二次承接和分配，减轻雨水集中滴落至地面某一区域的情况，进而降低由于雨水集中滴落而对土壤温湿度传感器测量结果的干扰。

28、进一步的，还包括铰接在所述电控柜上的无人机起落板，所述无人机起落板内设置无线充电装置。

29、本方案在电控柜上铰接无人机起落板，通过其上的无线充电装置为无人机巡视作业过程中的无人机提供落脚充电的位置，更加有利于大面积的无人机巡视作业。其中，无人机起落板在常态下可以翻转折叠纸电控柜表面，当有无人机需要停靠时，再翻转打开无人机起落板，以此可提高对其上的无线充电装置的保护效果。

30、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

31、1、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，以填埋方式即可完成在作业现场的快速安装，摒弃了现有技术需要浇注砼基础的复杂工序，实现了快捷高效的安装布设，适应各种工期要求。

32、2、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，显著降低了安装成本，解决了现有技术因受工程成本制约而只在地质风险性较高的隐患点位进行监测的缺陷，创造了在线状地质灾害风险段沿线进行综合性、整体性监测的条件，更有利于对区域地质灾害风险的监控预警与分析，有利于制定更为科学合理、资源利用效率更高的地质灾害监测-防治方案措施。

33、3、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，可实现全面覆盖线状地址风险区域、对其进行无缝监测的效果，而非现有技术仅对线状风险的重点区域和风险可能性较高的区域施行局部监测的模式，能够助力对线状地质灾害风险段全线的安全风险感知全覆盖，从而全面掌控线状地质灾害风险，并支撑对线状地质灾害风险段的巡护管理和风险排查的科学调度。

34、4、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，适用范围非常灵活，通用性极高。

35、5、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，设计了一种专用的拉杆组件实现对相邻支撑网的有效连接。

36、6、本发明一种地表地质灾害安全风险自动监测设备，可对滴落的雨水进行二次承接和分配，减轻雨水集中滴落至地面某一区域的情况，进而降低由于雨水集中滴落而对土壤温湿度传感器测量结果的干扰。