CN109764801A - 位移监测站及地质监测预警*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移监测站及地质监测预警***，包括：传感装置，以及，数据处理终端；传感装置包括：跨设于地表不同表面位置之间、用于在该不同表面位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第一感应件，在地表以下不同深度位置延伸的、用于在该不同深度位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第二感应件，以及，与第一感应件及第二感应件相连接的、在第一感应件发生形变时产生相应第一电信号的、在第二感应件发生形变时产生相应第二电信号的信号发生件；信号发生件与数据处理终端相连以将第一电信号及第二电信号发至一地灾监测预警平台，达到可以实现同时监测地表及地表以下的地质异常情况的目的。

Description

位移监测站及地质监测预警***

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，特别涉及一种位移监测站及地质监测预警***。

背景技术

目前我国部分地区地质灾害频发，给当地人民的财产和生命安全带来严重威胁。

现有技术中通常使用表面位移监测站来监测地表的地质情况以及深部位移监测站来监测地表以下的地质情况，而在同一监测点同时部署表面位移监测站及深部位移监测站不仅会造成施工成本大，而且会较大程度破坏监测点的地质结构，可能会使本来岌岌可危的监测点更佳容易发生地质灾害，因此难以实现同时监测地表及地表以下的地质异常情况，不利于防灾工作的顺利进展，故有待改进。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种位移监测站及地质监测预警***，解决了常见监测站难以实现同时监测地表及地表以下的地质异常情况的问题。

本发明第一方面提供一种位移监测站，包括：传感装置，以及，数据处理终端；所述传感装置包括：跨设于地表不同表面位置之间、用于在该不同表面位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第一感应件，在地表以下不同深度位置延伸的、用于在该不同深度位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第二感应件，以及，与所述第一感应件及所述第二感应件相连接的、在所述第一感应件发生形变时产生相应第一电信号的、在所述第二感应件发生形变时产生相应第二电信号的信号发生件；所述信号发生件与所述数据处理终端相连以将所述第一电信号及所述第二电信号发至一地灾监测预警平台。

实现上述方案的位移监测站，当地表发生如裂缝、位移等异常时，由于第一感应件跨设于地表不同表面位置，且不同表面位置之间的相对位置发生变化，第一感应件发生形变以使信号发生件生成第一电信号，当地表以下发生如塌陷、滑坡等异常时，由于第二感应件在地表以下不同深度位置延伸，且不同深度位置之间的相对位置发生变化，第二感应件发生形变以使信号发生件生成第二电信号，数据处理终端将采集到的第一电信号和第二电信号发至地灾监测预警平台以便于人们查看监测点的实时地质情况；因此，该位移监测站与常见的监测站相比，不仅无需人工采集数据，而且可以同时实现监测地表及地表以下的地质情况，监测效果更好，对监测点的地质结构破坏小，有利于防灾工作的顺利进展。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一感应件包括：设于所述地表的可移动件，以及，连接于信号发生件和所述可移动件之间的、用于触发所述信号发生件以生成所述第一电信号的第一触发件；所述第二感应件包括：设于地表以下的柔性管，以及，设于所述柔性管内的、连接于所述信号发生件的、用于触发所述信号发生件以生成所述第二电信号的第二触发件。

实现上述方案的位移监测站，当地表发生如裂缝、位移等异常时，可移动件与信号发生件之间产生相对位移，以使第一触发件触发信号发生件并生成第一电信号；当地表以下发生如塌陷、滑坡等异常时，地表以下地基运动带动柔性管发生相应形变，进而带动第二触发件发生变化，通过第二触发件触发信号发生件并生成第二电信号；因此，有利于数据处理终端快速整理出地表及地表以下数据，更有利于同时监测地表及地表以下的地质异常情况。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一感应件的数量为多组且呈扇形状布置于所述地表上；所述第二感应件的数量为多组且呈锥形状布置于所述地表以下。

实现上述方案的位移监测站，呈扇形状布置的多组第一感应件扩大了该位移监测站的所监测的地表面积，从而该位移监测站的监测效果更佳；呈锥形状布置的多组第二感应件可实现在地表以下多点采集数据，进一步提升了该位移监测站的监测效果。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述数据处理终端包括：处理器、数据存储模块、显示屏、数据采集接口、数据收/发接口以及通讯装置，所述数据存储模块、所述显示屏、所述数据采集接口和所述数据收/发接口分别和所述处理器连接，所述数据采集接口与所述信号发生件连接，所述数据收/发接口与所述通讯装置连接，所述通讯装置包括：GPRS模块、CDMA模块、GSM模块、4G模块、蓝牙模块、3G模块和短信模块中的一种或几种。

实现上述方案的位移监测站，数据存储模块用于储存采集到的数据信息，以便于地灾监测预警平台调用及查询，显示屏可以快速查询信号发生件上的获取的信号，便于维护及检查，数据处理终端可以通过通讯装置主动将数据信息发送到地灾监测预警平台，同时也可以根据地灾监测预警平台的指令随时提供存储于数据存储模块中的历史数据信息，因此，更有利于监测地质灾害情况；可实现数据处理终端将采集到的地质数据信息通过无线的方式传输给地灾监测预警平台，使用、安装，维护更加方便，数据传输效率更高。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述位移监测站还包括设于所述地表的立柱，所述数据处理终端设于所述立柱上，所述通讯装置设于所述立柱与所述地表相对的一端，所述立柱与所述地表相对的一端还设有避雷单元。

实现上述方案的位移监测站，立柱有利于数据处理终端安装，进而有利于提高数据处理终端的稳定性；通讯装置远离地表并安装于立柱，有利于通讯装置获取无线信号以使数据信息稳定传输；在雷雨天气时，避雷单元可以有效将雷电引导至地表或地表以下，进而对位移监测站具有较佳的保护作用。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述地表上设有供所述立柱固定安装的第一底座及供所述信号发生件固定安装的第二底座，所述第二底座上设有保护所述信号发生件的箱体。

实现上述方案的位移监测站，第一底座和第二底座增加位移监测站的稳定性，以使信号发生件获取的数据更加准确、精准；箱体对信号发生件具有保护作用，有效延长了信号发生件的使用寿命。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述信号发生件包括：与所述第一感应件相连的第一发生件，以及，与所述第二感应件相连的第二发生件；或者，所述第一发生件为电位计式位移计和/或振弦式裂缝计，所述第二发生件为双轴测斜站、振弦式位移传感装置、磁性位移计和柔性连续位移计中的一种或几种；或者，所述所述第一触发件和所述第二触发件为铟钢丝、玻璃纤维杆、铜丝或者尼龙丝。

实现上述方案的位移监测站，电位计式位移计、振弦式裂缝计、双轴测斜站、振弦式位移传感装置、磁性位移计和柔性连续位移计监测到的数据更加精确，而且受外界环境影响小不易损坏，使用寿命更长；铟钢丝、玻璃纤维杆、铜丝或者尼龙丝均不易受温度变化影响而形变，精度高，性能稳定，进而位移监测站的监测结果更加精确。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述位移监测站还包括用于提供电能的供电装置，所述供电装置采用蓄电池供电、太阳能发电和风能发电中的一种或几种。

实现上述方案的位移监测站，蓄电池通过自身储蓄的电能为位移监测站供电；供电装置还可以将太阳能、风能转化为电能以供位移监测站使用，进而位移监测站的有效工作时间更长。

本发明第二方面提供一种地质监测预警***，包括：如上述的位移监测站；通信网络；以及，地灾监测预警平台，所述位移监测站通过通信网络实现与所述地灾监测预警平台之间的物联网方式的物理链接。

实现上述方案的地质监测预警***，位移监测站采集的地基的表面地质信息和内部地质信息通过通信网络传输至地灾监测预警平台，在地灾监测预警平台上实现对地质数据信息的即时采集、即时交互、即时监控和管理，具有良好的预警功能，解决了传统的地质监测过程中工作条件和测量技术条件的限制，避免了人工监测数据不方便且数据采集、传输效率低下的问题。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述地灾监测预警平台包括：数据采集管理单元、信息监视预警单元、信息查询统计单元、设备监控管理单元、电子地图应用单元、平台管理单元及移动终端应用单元；所述数据采集管理单元包括：数据汇集模块、数据处理模块、数据整理模块及原始数据查询模块；所述信息监视预警单元包括：实时监视预警模块、告警信息处理模块及信息上报模块；所述信息查询统计单元包括：统计数据查询模块、统计数据分析模块、设备状态查询模块及监测站信息查询模块；所述设备监控管理单元包括：终端信息查询模块、终端控制管理模块、终端信息监控模块及设备工况查询模块；所述电子地图应用单元包括：地图浏览模块、动态标注模块及等值分析模块；所述平台管理单元包括：用户权限管理模块、日志管理模块及预警管理模块。

实现上述方案的地质监测预警***，通过合理运用位移监测站及位移监测站采集的数据，对地质灾害、建筑物、地面沉降、地下管线、基坑、施工现场进行实时监测，运用无线通信技术，借助地灾监测预警平台实现对危险地基变形位移及辅助参数信息的自动化监测、数据采集和传输，及时发现监测地基的变化变形迹象，掌握地质灾害的发生发展趋势，实现第一时间监测、第一时间发现、第一时间预警；地灾监测预警平台具有监测信息的采集及时、迅速的优点，同时监测数据的分析简便实用、快速准确。

综上所述，本发明实施例具有以下有益效果：

其一，数据处理终端将采集到的第一电信号和第二电信号反馈给地灾监测预警平台，与常见的位移监测站相比，本发明获取到的地质信息更加全面，对地质灾害的预见性更高；

其二，位移监测站采集的地基的表面地质信息和内部地质信息通过通信网络传输至地灾监测预警平台，在地灾监测预警平台上实现对地质数据信息的即时采集、即时交互、即时监控和管理，具有良好的预警功能。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一中第一感应件的布置示意图；

图3是本发明实施例二的结构示意图；

图4是本发明实施例二中地灾监测平台的框架图。

附图标记：1、传感装置；11、第一感应件；111、可移动件；112、第一触发件；12、第二感应件；121、柔性管；122、第二触发件；13、信号发生件；131、第一发生件；132、第二发生件；2、数据处理终端；21、显示屏；22、通讯装置；3、立柱；4、避雷单元；5、第一底座；6、第二底座；7、箱体；8、供电装置；101、位移监测站；102、通信网络；103、地灾监测预警平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：一种位移监测站，如图1所示，包括：传感装置1，以及，数据处理终端2。

传感装置1包括：第一感应件11、第二感应件12以及信号发生件13。第一感应件11跨设于地表不同表面位置之间且用于在该不同表面位置之间的相对位置发生变化时发生形变，第二感应件12在地表以下不同深度位置延伸且用于在该不同深度位置之间的相对位置发生变化时发生形变，信号发生件13与第一感应件11及第二感应件12相连接，且在第一感应件11发生形变时产生相应第一电信号、在第二感应件12发生形变时产生相应第二电信号的信号发生件13。信号发生件13与数据处理终端2相连以将第一电信号及第二电信号发至一地灾监测预警平台。

第一感应件11包括：可移动件111以及第一触发件112。可移动件111固定安装于地表且可移动件111具体为浇筑于地表的石墩，第一触发件112连接于信号发生件13和可移动件111之间且用于触发信号发生件13以生成第一电信号。当地表发生如裂缝、位移等异常时，可移动件111与信号发生件13之间产生相对位移，以使第一触发件112触发信号发生件13并生成第一电信号。

第二感应件12包括：柔性管121以及第二触发件122。柔性管121设于地表以下，第二触发件122设于柔性管121内且连接于信号发生件13的、用于触发信号发生件13以生成第二电信号的第二触发件122。当地表以下发生如塌陷、滑坡等异常时，地表以下地基运动带动柔性管121发生相应形变，进而带动第二触发件122发生变化，通过第二触发件122触发信号发生件13并生成第二电信号。

上述结构有利于数据处理终端2快速整理出地表及地表以下数据，更有利于同时监测地表及地表以下的地质异常情况。且第一触发件112具体为铟钢丝，在其他实施例中第一触发件112还可以为玻璃纤维杆、铜丝或者尼龙丝；第二触发件122具体为玻璃纤维杆，在其他实施例中第二触发件122还可以为铟钢丝、铜丝或者尼龙丝；铟钢丝、玻璃纤维杆、铜丝或者尼龙丝均不易受温度变化影响而形变，精度高，性能稳定，进而位移监测站的监测结果更加精确。

数据处理终端2包括：处理器、数据存储模块、显示屏21、数据采集接口、数据收/发接口以及通讯装置22，数据存储模块、显示屏21、数据采集接口和数据收/发接口分别和处理器连接，数据采集接口与信号发生件13连接，数据收/发接口与通讯装置22连接。数据存储模块用于储存采集到的数据信息，以便于地灾监测预警平台调用及查询，显示屏21可以快速查询信号发生件13上的获取的信号，便于维护及检查，数据处理终端2可以通过通讯装置22主动将数据信息发送到地灾监测预警平台，同时也可以根据地灾监测预警平台的指令随时提供存储于数据存储模块中的历史数据信息，因此，更有利于监测地质灾害情况。

通讯装置22包括：4G模块和短信模块，在其他实施例中通信装置还可以包括：GPRS模块、CDMA模块、GSM模块、蓝牙模块或者3G模块。可实现数据处理终端2将采集到的地质数据信息通过无线的方式传输给地灾监测预警平台，使用、安装，维护更加方便，数据传输效率更高。

位移监测站还包括设于地表的立柱3，数据处理终端2设于立柱3上，通讯装置22设于立柱3的顶端，立柱3的顶端还设有避雷单元4。立柱3有利于数据处理终端2安装，进而有利于提高数据处理终端2的稳定性；通讯装置22远离地表并安装于立柱3，有利于通讯装置22获取无线信号以使数据信息稳定传输；在雷雨天气时，避雷单元4可以有效将雷电引导至地表或地表以下，进而对位移监测站具有较佳的保护作用。

地表上设有供立柱3固定安装的第一底座5及供信号发生件13固定安装的第二底座6，第一底座5和第二底座6具体由混凝土材料浇筑于地表上的不同位置，第一底座5和立柱3的下端通过多组膨胀螺栓固定安装，第二底座6上安装有保护信号发生件13的箱体7。

信号发生件13包括：与第一感应件11相连的第一发生件131，以及，与第二感应件12相连的第二发生件132；第一发生件131为具体为振弦式裂缝计，在其他实施例中第一发生件131还可以为电位计式位移计，第二发生件132具体为振弦式位移传感装置，在其他实施例中第二发生件132还可以为双轴测斜站、磁性位移计和柔性连续位移计。电位计式位移计、振弦式裂缝计、双轴测斜站、振弦式位移传感装置、磁性位移计和柔性连续位移计监测到的数据更加精确，而且受外界环境影响小不易损坏，使用寿命更长。

位移监测站还包括用于提供电能的供电装置8，供电装置8采用蓄电池供电及太阳能发电，在其他实施例中供电装置8还可以采用风能发电，因此供电装置8使得位移监测站的有效工作时间更长。

结合图1和图2所示，第一感应件11的数量为三组且呈扇形状布置于地表上；第二感应件12的数量为五组且呈锥形状布置于地表以下。呈扇形状布置的多组第一感应件11扩大了该位移监测站的所监测的地表面积，从而该位移监测站的监测效果更佳；呈锥形状布置的多组第二感应件12可实现在地表以下多点采集数据，进一步提升了该位移监测站的监测效果。

工作过程及原理：当地表发生如裂缝、位移等异常时，由于第一感应件11跨设于地表不同表面位置，且不同表面位置之间的相对位置发生变化，第一感应件11发生形变以使信号发生件13生成第一电信号，当地表以下发生如塌陷、滑坡等异常时，由于第二感应件12在地表以下不同深度位置延伸，且不同深度位置之间的相对位置发生变化，第二感应件12发生形变以使信号发生件13生成第二电信号，数据处理终端2将采集到的第一电信号和第二电信号发至地灾监测预警平台以便于人们查看监测点的实时地质情况；因此，该位移监测站与常见的监测站相比，不仅无需人工采集数据，而且可以同时实现监测地表及地表以下的地质情况，监测效果更好，对监测点的地质结构破坏小，有利于防灾工作的顺利进展。

实施例二：一种地质监测预警***，如图3所示，包括：多个实施例一中描述的位移监测站101，各位移监测站101安装于不同监测点；通信网络102；以及，地灾监测预警平台103，位移监测站101通过通信网络102实现与地灾监测预警平台103之间的物联网方式的物理链接。位移监测站101采集的地基的表面地质信息和内部地质信息通过通信网络102传输至地灾监测预警平台103，在地灾监测预警平台103上实现对地质数据信息的即时采集、即时交互、即时监控和管理，具有良好的预警功能，解决了传统的地质监测过程中工作条件和测量技术条件的限制，避免了人工监测数据不方便且数据采集、传输效率低下的问题。

结合图3和图4所示，地灾监测预警平台103包括：数据采集管理单元、信息监视预警单元、信息查询统计单元、设备监控管理单元、电子地图应用单元、平台管理单元及移动终端应用单元；数据采集管理单元包括：数据汇集模块、数据处理模块、数据整理模块及原始数据查询模块；信息监视预警单元包括：实时监视预警模块、告警信息处理模块及信息上报模块；信息查询统计单元包括：统计数据查询模块、统计数据分析模块、设备状态查询模块及监测站信息查询模块；设备监控管理单元包括：终端信息查询模块、终端控制管理模块、终端信息监控模块及设备工况查询模块；电子地图应用单元包括：地图浏览模块、动态标注模块及等值分析模块；平台管理单元包括：用户权限管理模块、日志管理模块及预警管理模块。

通过合理运用位移监测站101及位移监测站101采集的数据，对地质灾害、建筑物、地面沉降、地下管线、基坑、施工现场进行实时监测，运用无线通信技术，借助地灾监测预警平台103实现对危险地基变形位移及辅助参数信息的自动化监测、数据采集和传输，及时发现监测地基的变化变形迹象，掌握地质灾害的发生发展趋势，实现第一时间监测、第一时间发现、第一时间预警；地灾监测预警平台103具有监测信息的采集及时、迅速的优点，同时监测数据的分析简便实用、快速准确。

以上的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种位移监测站，其特征在于，包括：

传感装置(1)，以及，数据处理终端(2)；

所述传感装置(1)包括：跨设于地表不同表面位置之间、用于在该不同表面位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第一感应件(11)，在地表以下不同深度位置延伸的、用于在该不同深度位置之间的相对位置发生变化时发生形变的第二感应件(12)，以及，与所述第一感应件(11)及所述第二感应件(12)相连接的、在所述第一感应件(11)发生形变时产生相应第一电信号的、在所述第二感应件(12)发生形变时产生相应第二电信号的信号发生件(13)；

所述信号发生件(13)与所述数据处理终端(2)相连以将所述第一电信号及所述第二电信号发至一地灾监测预警平台。

2.根据权利要求1所述的位移监测站，其特征在于，所述第一感应件(11)包括：设于所述地表的可移动件(111)，以及，连接于信号发生件(13)和所述可移动件(111)之间的、用于触发所述信号发生件(13)以生成所述第一电信号的第一触发件(112)；

所述第二感应件(12)包括：设于地表以下的柔性管(121)，以及，设于所述柔性管(121)内的、连接于所述信号发生件(13)的、用于触发所述信号发生件(13)以生成所述第二电信号的第二触发件(122)。

3.根据权利要求1所述的位移监测站，其特征在于，所述第一感应件(11)的数量为多组且呈扇形状布置于所述地表上；所述第二感应件(12)的数量为多组且呈锥形状布置于所述地表以下。

4.根据权利要求1所述的位移监测站，其特征在于，所述数据处理终端(2)包括：处理器、数据存储模块、显示屏(21)、数据采集接口、数据收/发接口以及通讯装置(22)，所述数据存储模块、所述显示屏(21)、所述数据采集接口和所述数据收/发接口分别和所述处理器连接，所述数据采集接口与所述信号发生件(13)连接，所述数据收/发接口与所述通讯装置(22)连接，所述通讯装置(22)包括：GPRS模块、CDMA模块、GSM模块、4G模块、蓝牙模块、3G模块和短信模块中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的位移监测站，其特征在于，所述位移监测站还包括设于所述地表的立柱(3)，所述数据处理终端(2)设于所述立柱(3)上，所述通讯装置(22)设于所述立柱(3)与所述地表相对的一端，所述立柱(3)与所述地表相对的一端还设有避雷单元(4)。

6.根据权利要求5所述的位移监测站，其特征在于，所述地表上设有供所述立柱(3)固定安装的第一底座(5)及供所述信号发生件(13)固定安装的第二底座(6)，所述第二底座(6)上设有保护所述信号发生件(13)的箱体(7)。

7.根据权利要求2所述的位移监测站，其特征在于，所述信号发生件(13)包括：与所述第一感应件(11)相连的第一发生件(131)，以及，与所述第二感应件(12)相连的第二发生件(132)；或者，所述第一发生件(131)为电位计式位移计和/或振弦式裂缝计，所述第二发生件(132)为双轴测斜站、振弦式位移传感装置、磁性位移计和柔性连续位移计中的一种或几种；或者，所述所述第一触发件(112)和所述第二触发件(122)为铟钢丝、玻璃纤维杆、铜丝或者尼龙丝。

8.根据权利要求1所述的位移监测站，其特征在于，所述位移监测站还包括用于提供电能的供电装置(8)，所述供电装置(8)采用蓄电池供电、太阳能发电和风能发电中的一种或几种。

9.一种地质监测预警***，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述的位移监测站(101)；

通信网络(102)；以及，

地灾监测预警平台(103)，所述位移监测站(101)通过通信网络(102)实现与所述地灾监测预警平台(103)之间的物联网方式的物理链接。

10.根据权利要求9所述的地质监测预警***，其特征在于，所述地灾监测预警平台(103)包括：数据采集管理单元、信息监视预警单元、信息查询统计单元、设备监控管理单元、电子地图应用单元、平台管理单元及移动终端应用单元；

所述数据采集管理单元包括：数据汇集模块、数据处理模块、数据整理模块及原始数据查询模块；

所述信息监视预警单元包括：实时监视预警模块、告警信息处理模块及信息上报模块；

所述信息查询统计单元包括：统计数据查询模块、统计数据分析模块、设备状态查询模块及监测站信息查询模块；

所述设备监控管理单元包括：终端信息查询模块、终端控制管理模块、终端信息监控模块及设备工况查询模块；

所述电子地图应用单元包括：地图浏览模块、动态标注模块及等值分析模块；

所述平台管理单元包括：用户权限管理模块、日志管理模块及预警管理模块。