專利名稱：基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塌方監(jiān)測(cè)裝置，屬于傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)在泥石流、塌方等自然災(zāi)害監(jiān) 測(cè)方面的應(yīng)用，主要適用于穿越泥石流、塌方頻發(fā)地區(qū)的人群居住地區(qū)等自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
地球的溫暖化帶來(lái)的極端氣象現(xiàn)象日趨增多，泥石流、塌方等自然災(zāi)害給人民的 生活造成的危害性也在日益增大；因此如何及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)泥石流、塌方的發(fā)生，對(duì)減少人 民生命財(cái)產(chǎn)的損失具有十分重要的意義。中國(guó)發(fā)明專利號(hào)為200580028027. 0發(fā)明了一種測(cè)量和分析塌方的方法和傳感 器，從而基于斜坡表面的測(cè)量能精確地監(jiān)測(cè)斜坡地下塌方的危險(xiǎn)。這種測(cè)量和分析塌方的 方法包括以下步驟通過(guò)直接測(cè)量對(duì)相鄰斜坡分段和分組；打下包括地下變化測(cè)量裝置的 至少一根基準(zhǔn)樁；打下每根都包括測(cè)量裝置的多根樁；對(duì)相鄰斜坡重新分段和分組，并將 基準(zhǔn)樁坐標(biāo)、各個(gè)組的樁的坐標(biāo)和各個(gè)組虛弱部分的坐標(biāo)輸入控制單元；以及分析和預(yù)測(cè) 各個(gè)組的斜坡的塌方危險(xiǎn)。中國(guó)發(fā)明專利號(hào)為200810071107. X公開(kāi)了一種牽拉觸發(fā)式滑 坡、滾石自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，它包括信號(hào)監(jiān)測(cè)電路和信號(hào)傳輸電路，信號(hào)監(jiān)測(cè)電路包括牽拉 觸發(fā)式傳感器；傳感器包括殼體和動(dòng)作桿，殼體一側(cè)固定于監(jiān)測(cè)地地表，動(dòng)作桿外端由殼體 另一側(cè)伸出后由牽拉繩固定于另一監(jiān)測(cè)地地表；殼體內(nèi)腔設(shè)工作監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)、觸發(fā)報(bào)警觸點(diǎn)、 活動(dòng)觸頭、拉伸報(bào)警觸點(diǎn)及斷線報(bào)警觸點(diǎn)，活動(dòng)觸頭的固定端連接觸發(fā)報(bào)警觸點(diǎn)，活動(dòng)端固 接動(dòng)作桿內(nèi)端；動(dòng)作桿上設(shè)推桿、彈簧擋塊及彈簧；斷線及拉伸報(bào)警觸點(diǎn)接地，觸發(fā)報(bào)警觸 點(diǎn)接高電平并與信號(hào)傳輸電路的塌方信號(hào)輸入端連接。上述這些發(fā)明的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)比較復(fù) 雜、制造成本比較高、需要經(jīng)常性的維護(hù)和消耗電能。由于泥石流、塌方發(fā)生地區(qū)往往是一些通信條件差、電力供應(yīng)比較困難、外部環(huán) 境條件比較惡劣的區(qū)域，因此所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝置必須采用具備在惡劣外部環(huán)境的影響下 (如高溫、高濕、沙塵、雷電等)能長(zhǎng)期可靠工作的、低功耗以及自供電的設(shè)計(jì)；另外，泥石 流、塌方的發(fā)生往往區(qū)域廣、發(fā)生時(shí)間具有不確定性，因此所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝置必須滿足廣區(qū) 域的監(jiān)測(cè)范圍、事件觸發(fā)報(bào)警等要求；從安裝維護(hù)角度考慮，所設(shè)計(jì)的塌方監(jiān)測(cè)裝置必須滿 足安裝維護(hù)方便的要求；從實(shí)施和維護(hù)運(yùn)行成本考慮，所設(shè)計(jì)的塌方監(jiān)測(cè)裝置必須滿足買 得起、用得起和維護(hù)得起，同時(shí)也要考慮山區(qū)居民能用得好。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的泥石流、塌方監(jiān)測(cè)手段主要依賴于人工排查、發(fā)現(xiàn)不及時(shí)等的不 足，本發(fā)明提供一種全方位感知監(jiān)測(cè)方法的、維護(hù)調(diào)整簡(jiǎn)單的、實(shí)時(shí)性和安全可靠性強(qiáng)的、 低功耗的、事件觸發(fā)的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題 所采用的技術(shù)方案是一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，包括力傳感網(wǎng)、全方位傾斜傳感器、 聲光報(bào)警單元和供電單元；所述的全方位傾斜傳感器包括透明上圓錐體、導(dǎo)電圓環(huán)、絕緣線、透明下圓錐體、導(dǎo)線、導(dǎo)電空心管、外殼和水銀；導(dǎo)電圓環(huán)嵌入在透明上圓錐體內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)的邊緣離透明上圓錐體的底部的距離為△，絕緣線焊接在導(dǎo)電圓環(huán)，透明下 圓錐體的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管，導(dǎo)電空心管的一段進(jìn)入透明下圓錐體的內(nèi)部，絕緣線 穿過(guò)導(dǎo)電空心管的內(nèi)部將絕緣線引到透明下圓錐體的外部，導(dǎo)電空心管和透明下圓錐體固 定密封，絕緣線與透明下圓錐體的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管保持絕緣狀態(tài)，水銀填滿圓錐體，將透 明上圓錐體和透明下圓錐體固定在一起形成密閉的空間；與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕 緣線連接的導(dǎo)線分別引線到外殼上，所述與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線 與聲光報(bào)警單元報(bào)警的主動(dòng)觸發(fā)信號(hào)端連接。進(jìn)一步，所述的力傳感網(wǎng)為埋設(shè)在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上的一排立 桿，各立桿之間用纜索進(jìn)行連接，纜索與纜索之間以編織方式進(jìn)行連接，將所述的全方位傾 斜傳感器安置在各立桿的最中間的一根立桿上。再進(jìn)一步，所述的全方位傾斜傳感器安置在地表內(nèi)，所述地表的坡度> 30°，且地 表為軟質(zhì)地表；在30平方米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個(gè)所述的全方位傾斜傳感器。所述塌方監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)全方位傾斜傳感器，多個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān) 測(cè)網(wǎng)，每個(gè)所述的全方位傾斜傳感器各自配置一個(gè)所述的聲光報(bào)警單元，所述聲光報(bào)警單 元的位置要安置在山坡的高處。所述塌方監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)全方位傾斜傳感器，多個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān) 測(cè)網(wǎng)，將多個(gè)所述的全方位傾斜傳感器的與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線 分別連接在一起，然后接入到所述的聲光報(bào)警單元。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在(1)泥石流、塌方發(fā)生區(qū)域的監(jiān)測(cè)范圍廣，實(shí)現(xiàn)了 全方位的監(jiān)測(cè)；(2)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平高，采用事件觸發(fā)的方式，能克服人工排查、發(fā)現(xiàn)不 及時(shí)等的不足等問(wèn)題；(3)建設(shè)和維護(hù)方便，在建設(shè)期間只要在泥石流、塌方容易發(fā)生區(qū)域 埋設(shè)幾根立桿，或者埋設(shè)幾個(gè)全方位傾斜傳感器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的要求不高；(4)實(shí)施成 本低、免維護(hù)、可靠性高；(5)可擴(kuò)展性好，一個(gè)全方位傾斜傳感器能成為無(wú)線傳感網(wǎng)的一 個(gè)節(jié)點(diǎn)，能為構(gòu)成泥石流、塌方自動(dòng)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。


圖1為全方位傾斜傳感器的示意圖。圖2為泥石流、塌方監(jiān)測(cè)方法的示意圖。圖3為單個(gè)全方位傾斜傳感器與聲光報(bào)警單元的連接圖。圖4為多個(gè)全方位傾斜傳感器與聲光報(bào)警單元的連接圖。圖5為將全方位傾斜傳感器埋入易發(fā)塌方區(qū)域地表內(nèi)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1參照?qǐng)D1 圖4，一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，以下簡(jiǎn)稱為監(jiān)測(cè) 裝置，監(jiān)測(cè)裝置包括全方位傾斜傳感器、聲光報(bào)警單元；監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)泥石流、塌方的工作 原理是利用檢測(cè)被監(jiān)測(cè)地地表的位移來(lái)監(jiān)測(cè)泥石流、塌方是否發(fā)生；本發(fā)明中檢測(cè)被監(jiān)測(cè)地地表的位移用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)方法是做一個(gè)力傳感網(wǎng)，使得泥石流、塌方發(fā) 生時(shí)的力能作用在力傳感網(wǎng)上，具體做法是在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上埋設(shè)一 排立桿，立桿采用水泥鋼筋制成，立桿的埋設(shè)深度為0. 5米以上，立桿的上端離地面2米左 右，立桿之間的間距為3 5米，各立桿之間用纜索進(jìn)行連接，纜索材料采用直徑為2cm呢 絨線材，纜索與纜索之間以編織方式進(jìn)行連接，纜索之間的孔徑面積不大于0. 25平方米， 將監(jiān)測(cè)裝置安置在各立桿的最中間的一根立桿上，如果各立桿之間的埋設(shè)距離超過(guò)100米 以上，考慮增加監(jiān)測(cè)裝置，即對(duì)于有多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的情況，各監(jiān)測(cè)裝置之間的距離約為100 米；這里要注意的是力傳感網(wǎng)對(duì)12級(jí)以下臺(tái)風(fēng)情況下不會(huì)引起立桿的搖晃和傾斜；當(dāng)泥石 流、塌方發(fā)生時(shí)，山體的滑坡、泥石流的流體運(yùn)動(dòng)對(duì)力傳感網(wǎng)產(chǎn)生作用力，使得監(jiān)測(cè)裝置能 監(jiān)測(cè)到立桿的傾斜，這時(shí)全方位傾斜傳感器工作，接通聲光報(bào)警單元，達(dá)到塌方發(fā)生的聲、 光報(bào)警目的； 所述的全方位傾斜傳感器安置在立桿上，用于監(jiān)測(cè)立桿是否發(fā)生傾斜；所述的立 桿固定在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上，為了大面積全方位的監(jiān)測(cè)泥石流、塌方的發(fā) 生，在本發(fā)明中采用了多立桿加纜索的方案，通過(guò)纜索將各個(gè)立桿連接在一起，一旦任何一 根纜索上或者任何一根立桿上受到泥石流、塌方發(fā)生的外力后，所有立桿就會(huì)發(fā)生不同程 度的傾斜，從而使得安置在立桿上的全方位傾斜傳感器感知到立桿的傾斜而報(bào)警，其原理 如附圖2所示；所述的全方位傾斜傳感器包括上圓錐體1、導(dǎo)電圓環(huán)2、絕緣線3、下圓錐體 4、導(dǎo)線5、導(dǎo)電空心管6、外殼7和水銀8所構(gòu)成，如附圖1所示；導(dǎo)電圓環(huán)2嵌入在上圓錐 體1內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)2的邊緣離上圓錐體1的底部的距離為Δ，絕緣線3焊接在導(dǎo)電 圓環(huán)2，下圓錐體4的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管6，導(dǎo)電空心管6的一段進(jìn)入下圓錐體4的 內(nèi)部，絕緣線3穿過(guò)導(dǎo)電空心管6的內(nèi)部將絕緣線3引到下圓錐體4的外部，填入粘結(jié)劑使 得導(dǎo)電空心管6和下圓錐體4固定和密封，絕緣線3與下圓錐體4的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管6 保持絕緣狀態(tài)，在下圓錐體4中添加水銀8，水銀8的容量正好填滿下圓錐體4，然后將上圓 錐體1和下圓錐體4固定在一起形成密閉的空間，最后用外殼7將整個(gè)全方位傾斜傳感器 固定在一起；上圓錐體1和下圓錐體4采用透明塑料壓制而成，與導(dǎo)電空心管6連接的導(dǎo)線 A和與絕緣線3連接的導(dǎo)線B分別引線到外殼7上，在全方位傾斜傳感器沒(méi)有傾斜時(shí)，導(dǎo)線 A和導(dǎo)線B是不相通的；當(dāng)全方位傾斜傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，在下圓錐體4內(nèi)部的水銀8有一 部分流入到上圓錐體1內(nèi)，并與嵌入在圓錐體1內(nèi)的導(dǎo)電圓環(huán)2接觸，因此只要任何一個(gè)方 位出現(xiàn)傾斜都會(huì)使得導(dǎo)線A和導(dǎo)線B相通；利用該原理可以將全方位傾斜傳感器作為聲光 報(bào)警單元的主動(dòng)觸發(fā)信號(hào)；對(duì)于由若干個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，每個(gè)全方位傾斜傳感器各自配置 一個(gè)聲光報(bào)警單元，如附圖3所示，即有多少個(gè)全方位傾斜傳感器就配置相應(yīng)數(shù)目的聲光 報(bào)警單元，全方位傾斜傳感器的A導(dǎo)線和B導(dǎo)線接入到聲光報(bào)警單元；聲光報(bào)警單元的位置 要安置的高處，以便能使更遠(yuǎn)的居民也能聽(tīng)見(jiàn)報(bào)警聲音；對(duì)于由若干個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，將多個(gè)全方位傾斜傳感器的A導(dǎo) 線和B導(dǎo)線分別連接在一起，然后接入到聲光報(bào)警單元，如附圖4所示；這樣只要某一個(gè)全 方位傾斜傳感器的A導(dǎo)線和B導(dǎo)線導(dǎo)通，就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。實(shí)施例2參照?qǐng)D1 圖5，其余與實(shí)施例1相同，所不同的是全方位傾斜傳感器的安置方式，在實(shí)施例2中將全方位傾斜傳感器9安置在被監(jiān)測(cè)地地表內(nèi)，如附圖5所示，安置深度在 IOcm 60cm，安置被監(jiān)測(cè)地地表全方位傾斜傳感器的埋設(shè)點(diǎn)的選擇需要考慮其坡的傾斜 度和地表的軟土情況，一股來(lái)說(shuō)，對(duì)于坡度> 30°和軟質(zhì)地表，尤其是在歷史季節(jié)、月、日降雨量超過(guò)規(guī)定的閾值的地區(qū)，全方位傾斜傳感器埋設(shè)點(diǎn)的密度要適當(dāng)增加，考慮在30平方 米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個(gè)全方位傾斜傳感器；當(dāng)塌方發(fā)生時(shí)，被監(jiān)測(cè)地地表發(fā)生 位移使得埋入在地表內(nèi)的全方位傾斜傳感器發(fā)生傾斜，導(dǎo)致全方位傾斜傳感器的導(dǎo)線A和 導(dǎo)線B導(dǎo)通，這時(shí)電流通過(guò)聲光報(bào)警單元，使得聲光報(bào)警單元發(fā)出警報(bào)聲音和閃爍燈光，以 便居民能快速轉(zhuǎn)移到安全地帶。
權(quán)利要求
一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述塌方監(jiān)測(cè)裝置包括力傳感網(wǎng)、全方位傾斜傳感器、聲光報(bào)警單元和供電單元；所述的全方位傾斜傳感器包括透明上圓錐體、導(dǎo)電圓環(huán)、絕緣線、透明下圓錐體、導(dǎo)線、導(dǎo)電空心管、外殼和水銀；導(dǎo)電圓環(huán)嵌入在透明上圓錐體內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)的邊緣離透明上圓錐體的底部的距離為Δ，絕緣線焊接在導(dǎo)電圓環(huán)，透明下圓錐體的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管，導(dǎo)電空心管的一段進(jìn)入透明下圓錐體的內(nèi)部，絕緣線穿過(guò)導(dǎo)電空心管的內(nèi)部將絕緣線引到透明下圓錐體的外部，導(dǎo)電空心管和透明下圓錐體固定密封，絕緣線與透明下圓錐體的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管保持絕緣狀態(tài)，水銀填滿圓錐體，將透明上圓錐體和透明下圓錐體固定在一起形成密閉的空間；與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線分別引線到外殼上，所述與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線與聲光報(bào)警單元報(bào)警的主動(dòng)觸發(fā)信號(hào)端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的 力傳感網(wǎng)為埋設(shè)在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上的一排立桿，各立桿之間用纜索進(jìn) 行連接，纜索與纜索之間以編織方式進(jìn)行連接，將所述的全方位傾斜傳感器安置在各立桿 的最中間的一根立桿上。
3.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的 全方位傾斜傳感器安置在地表內(nèi)，所述地表的坡度> 30°，且地表為軟質(zhì)地表；在30平方 米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個(gè)所述的全方位傾斜傳感器。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于 所述塌方監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)全方位傾斜傳感器，多個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，每 個(gè)所述的全方位傾斜傳感器各自配置一個(gè)所述的聲光報(bào)警單元，所述聲光報(bào)警單元的位置 要安置在山坡的高處。
5.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述塌 方監(jiān)測(cè)裝置包括多個(gè)全方位傾斜傳感器，多個(gè)全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，將多個(gè)所 述的全方位傾斜傳感器的與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線分別連接在一 起，然后接入到所述的聲光報(bào)警單元。
全文摘要
一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置，包括全方位傾斜傳感器、聲光報(bào)警單元；監(jiān)測(cè)泥石流、塌方的工作原理是利用全方位傾斜傳感器來(lái)檢測(cè)被監(jiān)測(cè)地地表的位移從而判斷泥石流、塌方發(fā)生前兆和狀態(tài)。提供了一種全方位感知監(jiān)測(cè)方法的、維護(hù)調(diào)整簡(jiǎn)單的、實(shí)時(shí)性和安全可靠性強(qiáng)的、低功耗的、事件觸發(fā)的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測(cè)裝置。具有監(jiān)測(cè)范圍廣、建設(shè)和維護(hù)方便、實(shí)施成本低、免維護(hù)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于廣大頻發(fā)泥石流和塌方的山區(qū)的安全監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101858987SQ20101019583
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者俞立, 楊仲元, 湯一平, 湯曉燕 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)