CN209243698U - 分段架线式边坡地表变形自动监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种分段架线式边坡地表变形自动监测***，若干个架线桩依次排列，首端架线桩定义为控制桩，控制桩位于边坡地表潜在滑坡体***相对稳定位置；架线桩下端埋于边坡地表中，架线桩上转动连接转动体，转动体上端设置定滑轮支座，定滑轮支座上转动连接定滑轮，转动体上且于定滑轮下方设置旋转位移传感器，定滑轮上动连接钢丝绳，钢丝绳一端连接钢丝绳拉紧装置，钢丝绳一端与定滑轮之间部分穿过旋转位移传感器，钢丝绳另一端固定连接于相邻架线桩；供电装置电连接数据通讯装置，旋转位移传感器经数据通讯装置信号连接数据处理装置。本实用新型的有益效果：实现对边坡地表变形大范围长期自动监测，并且造价低廉、操作方便、简单有效。

Description

分段架线式边坡地表变形自动监测***

技术领域

本实用新型涉及边坡地表变形监测技术领域，特别是涉及一种分段架线式边坡地表变形自动监测***。

背景技术

边坡地表变形监测是边坡稳定研究工作中的一项重要内容。通过监测和分析，可以圈定边坡的不稳定区段，确定不稳定边坡的滑坡类型，特别是确定不稳定的蠕动边坡的滑移面及滑移体变形破坏过程中的滑移速度和方向，从而为变形破坏过程的研究，为滑坡预测预报提供科学可靠的基础数据。

近年来，随着我国高大边坡变形与失稳问题的日益严重，边坡变形监测越来越受到重视，已成为确保安全高效生产不可缺少的一个重要部分。随着科学技术的发展，边坡监测水平正不断提高，各种新型的、先进的监测设备不断涌现，监测方法更趋完善，监测精度及自动化程度不断提高，逐步由人工监测向自动化、数字化无线通讯监测***发展，出现了边坡雷达、GPS等大型自动化、数字化无线通讯监测***。

然而，由于以下原因导致边坡雷达、GPS等大型自动化、数字化无线通讯监测***不能在边坡变形监测中全面推广：

1)在监测水平与装备不断提升的同时，监测设备价格昂贵、多数部件依赖进口、服务质量难以保证、在全国范围内难以大范围推广等问题逐渐突出，以国内露天煤矿为例，目前我国生产和在建露天煤矿共有400余处，随着开采深度不断增大，端帮及排土场边坡不断增高，大多数矿井均不同程度的面临边坡变形失稳问题，均需及时开展边坡变形监测工作，但是，目前仅有安家岭露天矿、黑岱沟露天矿、小龙潭露天矿等个别大型露天煤矿采用边坡雷达、GPS等先进的手段开展了边坡变形监测，多数中小型露天矿对于这些昂贵的监测手段望而却步，只能改用其它监测方法。

2)由于反映边坡变形失稳的指标较多，工程实践中多数情况下不需要同时对这些指标实施全面监测，只需抓住主要指标，展开重点监测，即可满足工程目的。边坡雷达、GPS等大型边坡变形监测***在工作过程中采集与分析的数据较多，但只有变形率、变形速率等因素是判断边坡是否会发生失稳的关键指标，使得这些监测***的功能在多数情况下不能充分发挥，造成软硬件资源的冗余与浪费。

综上所述，现有边坡地表位移监测手段中还没有一种造价低廉、操作方便、简单有效、便于大范围长期监测的监测***。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分段架线式边坡地表变形自动监测***，以实现对边坡地表变形大范围长期自动监测，并且造价低廉、操作方便、简单有效。

本实用新型提供一种分段架线式边坡地表变形自动监测***，分段架线式边坡地表变形自动监测***包括供电装置、数据通讯装置和数据处理装置，还包括依次排列的若干个架线桩，其中，首端的架线桩定义为控制桩，控制桩位于边坡地表的潜在滑坡体***相对稳定的位置；架线桩的下端埋于边坡地表中，架线桩上转动连接有转动体，转动体的上端设置有定滑轮支座，定滑轮支座上转动连接有定滑轮，转动体上且于定滑轮的下方设置有旋转位移传感器，定滑轮上动连接有钢丝绳，钢丝绳的一端连接有钢丝绳拉紧装置，钢丝绳的一端与定滑轮之间的部分穿过旋转位移传感器，钢丝绳的另一端固定连接于相邻的架线桩；供电装置电连接数据通讯装置，旋转位移传感器经数据通讯装置信号连接数据处理装置。

进一步的，数据通讯装置包括数据通讯主站、数据通讯子站和上位机；数据通讯主站包括无线模块、GPRS模块和天线，控制桩上的旋转位移传感器信号连接无线模块，无线模块经GPRS模块信号连接天线；数据通讯子站包括无线模块和天线，控制桩之外的各架线桩上的旋转位移传感器均经无线模块信号连接天线；数据通讯子站的无线模块信号连接数据通讯主站的无线模块，数据通讯主站的无线模块经GPRS模块信号连接上位机，上位机信号连接数据处理装置。

进一步的，供电装置包括主站电源和子站电源；主站电源包括太阳能电池板、蓄电池和太阳能电源控制器，太阳能电池板设置于控制桩上，太阳能电池板、蓄电池均电连接太阳能电源控制器，太阳能电源控制器电连接数据通讯主站；子站电源包括干电池，干电池电连接数据通讯子站。

进一步的，所述转动体包括若干根竖向杆，分段架线式边坡地表变形自动监测***还包括上水平轴承和下水平轴承，上水平轴承的内圈装配连接架线桩的上端，下水平轴承的内圈装配连接架线桩的中端，上水平轴承的外圈经竖向杆连接下水平轴承的外圈，竖向杆的上端设置定滑轮支座，竖向杆上设置旋转位移传感器。

进一步的，所述钢丝绳拉紧装置为拉紧重锤。

进一步的，架线桩的高度为3至10m，相邻的两架线桩的距离为10至50m。

进一步的，架线桩的高度为6m，相邻的两架线桩的距离为30m。

进一步的，架线桩包括桩体和与桩体连接的底座，桩体由无缝钢管制成，底座由钢筋混凝土制成，底座埋于边坡地表中。

进一步的，依次排列的若干个架线桩定义为一条监测线，分段架线式边坡地表变形自动监测***包括若干条监测线。

进一步的，定滑轮支座上设置有导向杆，导向杆的末端设置有用于钢丝绳穿过的绳套。

与现有技术相比，本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***具有以下特点和优点：

1、本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***，是一种垂直于边坡走向或沿边坡主滑方向布置的可用于长期边坡地表变形监测的自动化监测***。该***适用于任何边坡地表变形监测，尤其适用于云贵川地震、滑坡、泥石流等地质灾害多发区边坡地表变形监测以及露天矿排土场边坡地表变形监测。通过与计算机远程连接，可以实现对自然边坡与露天开采边坡地表移动变形的自动监测及预警，具有价格低廉、简单易行、不易损坏、适应能力强、可用于大范围长期观测等特点。

2、本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***，通过监测架线桩之间的相对位移，对监测数据进行采集、处理与分析，生成某时刻各监测点累计变形量曲线、某监测点累计变形量曲线、某监测点变形速率曲线、某时刻各监测段距离变化曲线和固定时间段平均变形率曲线，最终得到边坡体的变形破坏范围，及时准确的对滑坡危害进行预警。

3、本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***，结构简单，成本低廉，单点监测成本不足GPS等其它设备的1/10，便于大范围推广。

4、本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***，主要结构为钢筋水泥和钢管等，并采用钢丝绳连接，使得本***环境适应性强，能够适应恶劣的野外环境与复杂地质条件。

5、本实用新型的分段架线式边坡地表变形自动监测***，采用旋转位移传感器来监测边坡地表变形，操作简单，不易损坏，适用于长期观测。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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分段架线式边坡地表变形自动监测***布置示意图；

图2为本实用新型实施例分段架线式边坡地表变形自动监测***中架线桩(控制桩)的结构示意图；

图3为本实用新型实施例分段架线式边坡地表变形自动监测***中数据通讯主站、主站电源部分的结构示意图；

其中，1、架线桩，11、桩体，12、底座，131、定滑轮，132、导向杆，133、定滑轮支座，134、上水平轴承，135、下水平轴承，136、竖向杆，14、数据通讯及电控装置，141、太阳能电源控制器，142、GPRS模块，143、无线模块，144、旋转位移传感器，145、天线，15、拉紧重锤，16、钢丝绳卡子，17、太阳能电池板，18、蓄电池，2、钢丝绳，3、潜在滑坡体。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实施例提供一种分段架线式边坡地表变形自动监测***，分段架线式边坡地表变形自动监测***包括供电装置、数据通讯装置和数据处理装置，还包括依次排列的若干个架线桩1。其中，首端的架线桩1定义为控制桩，控制桩位于边坡地表的潜在滑坡体3***相对稳定的位置，以使在边坡地表变形时控制桩保持位置不变，控制桩的位置作为整个***的位移基准点。架线桩1包括桩体11和与桩体11连接的底座12，桩体11由无缝钢管制成，底座12由钢筋混凝土浇筑而成。各架线桩1的高度为3至10m，相邻的两架线桩1的距离为10至50m。本实施例中架线桩1的高度为6m，相邻的两架线桩1的距离为30m，该高度和距离可以确保对边坡地表变形监测数据采集较准确，并且可以控制架线桩1的高度和架线桩1的使用数量以使整个***的成本低廉。

本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，各架线桩1的布置步骤如下：首先按预定间隔距离(30m)埋设架线桩1并按顺序编号，第一个架线桩1编号为G1，第二个架线桩1编号为G2，以此类推，最后一个架线桩1编号为Gn，各架线桩1尽量在一条直线上。将监测点编号为G1的第一个架线桩1设置在滑坡体3***相对稳定的位置，该架线桩1作为该条监测线的控制桩。架线桩Gn上经钢丝绳卡子16连接钢丝绳2，从架线桩Gn拉钢丝绳2至架线桩Gn-1，依次穿过架线桩Gn-1的定滑轮131、数据通讯及电控装置14中的旋转位移传感器144、拉紧重锤15，即完成第一分段架线，然后从架线桩Gn-1拉钢丝绳至架线桩Gn-2，以此类推，直至所述控制桩G1，完成所有分段架线。

本实施例上述依次排列的若干个架线桩1定义为一条监测线，单条监测线的长度一般为30至100m，单条监测线可以实现对滑坡体3特征参数的二维控制。分段架线式边坡地表变形自动监测***还可以包括多条监测线，多条监测线联测可以确定滑坡体3的空间范围。多条监测线可以根据具体监测要求和边坡地表变形情况在开始布置监测***时一次性布置完成，也可以根据监测情况，在不同时期内进行布置，最终形成三维监测***。

在采用本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***监测过程中，对关键部位，例如可能发生滑动的部位，要进行重点监测，并通过模拟手段对关键部位破坏特性进行预评价，根据评价结果，调整架线桩1的布置密度和监测线的间距。

架线桩1的下端(底座12)埋于边坡地表中，架线桩1上转动连接有转动体。转动体包括若干根竖向杆136，上水平轴承134的内圈装配连接架线桩1桩体11的上端，下水平轴承135的内圈装配连接架线桩1桩体11的中端，上水平轴承134的外圈经竖向杆136连接下水平轴承135的外圈。竖向杆136的上端设置定滑轮支座133，定滑轮支座133上转动连接有定滑轮131，定滑轮131上动连接有钢丝绳2。竖向杆136上设置旋转位移传感器144，旋转位移传感器144位于定滑轮的下方。钢丝绳2的一端连接有拉紧重锤15，钢丝绳2的一端与定滑轮131之间的部分穿过旋转位移传感器144，钢丝绳2的另一端经钢丝绳卡子16固定连接于相邻的架线桩1上。

在边坡地表变形时，各架线桩1之间产生相对位移，该相对位移包括各架线桩1之间前后方向和左右方向的位移。各架线桩1之间产生相对位移后，上水平轴承134、下水平轴承135相对于架线桩1的桩体11转动，定滑轮支座133随着水平轴承转动，钢丝绳2相对于定滑轮131移动，钢丝绳2相对于旋转位移传感器144移动，旋转位移传感器144记录位移变化数据，旋转位移传感器144将位移变化数据上传数据通讯装置。

定滑轮支座133上设置有导向杆132，导向杆132的末端设置有绳套，钢丝绳2穿过绳套，在各架线桩1之间产生相对位移时，钢丝绳2相对于定滑轮131移动，导向杆132可以避免钢丝绳2从定滑轮131上脱落。

数据通讯装置包括数据通讯主站、数据通讯子站和上位机。每一条监测线上，只有控制桩上设置数据通讯主站，其余各架线桩1上设置数据通讯子站。

数据通讯主站包括无线模块143、GPRS模块142和天线145，控制桩上的旋转位移传感器144信号连接无线模块143，无线模块143经GPRS模块142信号连接天线145。数据通讯子站包括无线模块143和天线145，控制桩之外的各架线桩1上的旋转位移传感器144均经无线模块143信号连接天线145。数据通讯子站的无线模块143信号连接数据通讯主站的无线模块143，数据通讯主站的无线模块143经GPRS模块142信号连接上位机，上位机信号连接数据处理装置。

控制桩之外的各架线桩1上的旋转位移传感器144将位移变化数据传送至数据通讯子站的无线模块143。各数据通讯子站的无线模块143将位移变化数据传送至数据通讯主站的无线模块143。数据通讯主站的无线模块143将各个位移变化数据经GPRS模块142上传上位机，上位机再将各个位移变化数据上传至数据处理装置。

数据处理装置包括服务器、显示器和自动化监测软件，数据处理装置对上位机传送来的各个位移变化数据进行自动处理、分析，可以自动生成某时刻各监测点累计变形量曲线、某监测点累计变形量曲线、某监测点变形速率曲线、某时刻各监测段距离变化曲线和固定时间段平均变形率曲线。

供电装置包括主站电源和子站电源。

主站电源包括太阳能电池板17、蓄电池18和太阳能电源控制器141，太阳能电池板17设置于控制桩的桩体11上，太阳能电池板17、蓄电池18均电连接太阳能电源控制器141，太阳能电源控制器电连接数据通讯主站。本实施例的主站电源，由太阳能电池板17供电，可以满足数据通讯主站较高的耗电量。

子站电源包括干电池，干电池电连接数据通讯子站。

本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，是一种垂直于边坡走向或沿边坡主滑方向布置的可用于长期边坡地表变形监测的自动化监测***。该***适用于任何边坡地表变形监测，尤其适用于云贵川地震、滑坡、泥石流等地质灾害多发区边坡地表变形监测以及露天矿排土场边坡地表变形监测。通过与数据处理装置(计算机)远程连接，可以实现对自然边坡与露天开采边坡地表移动变形的自动监测及预警，具有价格低廉、简单易行、不易损坏、适应能力强、可用于大范围长期观测等特点。本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，通过监测架线桩1之间的相对位移，对监测数据进行采集、处理与分析，生成某时刻各监测点累计变形量曲线、某监测点累计变形量曲线、某监测点变形速率曲线、某时刻各监测段距离变化曲线和固定时间段平均变形率曲线，最终得到边坡体的变形破坏范围，及时准确的对滑坡危害进行预警。本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，结构简单，成本低廉，单点监测成本不足GPS等其它设备的1/10，便于大范围推广。本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，主要结构为钢筋水泥和钢管等，并采用钢丝绳2连接，使得本***环境适应性强，能够适应恶劣的野外环境与复杂地质条件。本实施例的分段架线式边坡地表变形自动监测***，采用旋转位移传感器144来监测边坡地表变形，操作简单，不易损坏，适用于长期观测。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：

分段架线式边坡地表变形自动监测***包括供电装置、数据通讯装置和数据处理装置，还包括依次排列的若干个架线桩，其中，首端的架线桩定义为控制桩，控制桩位于边坡地表的潜在滑坡体***相对稳定的位置；

架线桩的下端埋于边坡地表中，架线桩上转动连接有转动体，转动体的上端设置有定滑轮支座，定滑轮支座上转动连接有定滑轮，转动体上且于定滑轮的下方设置有旋转位移传感器，定滑轮上动连接有钢丝绳，钢丝绳的一端连接有钢丝绳拉紧装置，钢丝绳的一端与定滑轮之间的部分穿过旋转位移传感器，钢丝绳的另一端固定连接于相邻的架线桩；

供电装置电连接数据通讯装置，旋转位移传感器经数据通讯装置信号连接数据处理装置。

2.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：

数据通讯装置包括数据通讯主站、数据通讯子站和上位机；

数据通讯主站包括无线模块、GPRS模块和天线，控制桩上的旋转位移传感器信号连接无线模块，无线模块经GPRS模块信号连接天线；

数据通讯子站包括无线模块和天线，控制桩之外的各架线桩上的旋转位移传感器均经无线模块信号连接天线；

数据通讯子站的无线模块信号连接数据通讯主站的无线模块，数据通讯主站的无线模块经GPRS模块信号连接上位机，上位机信号连接数据处理装置。

3.根据权利要求2所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：

供电装置包括主站电源和子站电源；

主站电源包括太阳能电池板、蓄电池和太阳能电源控制器，太阳能电池板设置于控制桩上，太阳能电池板、蓄电池均电连接太阳能电源控制器，太阳能电源控制器电连接数据通讯主站；

子站电源包括干电池，干电池电连接数据通讯子站。

4.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：所述转动体包括若干根竖向杆，分段架线式边坡地表变形自动监测***还包括上水平轴承和下水平轴承，上水平轴承的内圈装配连接架线桩的上端，下水平轴承的内圈装配连接架线桩的中端，上水平轴承的外圈经竖向杆连接下水平轴承的外圈，竖向杆的上端设置定滑轮支座，竖向杆上设置旋转位移传感器。

5.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：所述钢丝绳拉紧装置为拉紧重锤。

6.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：架线桩的高度为3至10m，相邻的两架线桩的距离为10至50m。

7.根据权利要求6所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：架线桩的高度为6m，相邻的两架线桩的距离为30m。

8.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：架线桩包括桩体和与桩体连接的底座，桩体由无缝钢管制成，底座由钢筋混凝土制成，底座埋于边坡地表中。

9.根据权利要求1所述的分段架线式边坡地表变形自动监测***，其特征在于：依次排列的若干个架线桩定义为一条监测线，分段架线式边坡地表变形自动监测***包括若干条监测线。