CN213092515U - 一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其中，包括：设置在边坡上的传感器支架、间隔安装于所述传感器支架的多个拉线位移传感器以及间隔安装于所述传感器支架的多个测斜管、对应设置在传感器支架下的边坡土体内的间隔排布的多个土压力盒和间隔排布的多个孔隙水压力计传感器；云端后台、对应所述传感器支架设置于边坡上的多通道正弦无线采集器、设置于边坡的无线远程自动化采集***；面对边坡设置的多个监控摄像头。该基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***旨在解决现有技术中相关技术存在的实时的、精确的、大面积的监测边坡位移困难的技术问题。

Description

一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***

技术领域

本实用新型属于边坡滑坡监测预警技术领域，尤其涉及一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***。

背景技术

现有技术中在边坡监测技术领域，护坡技术越来越受到重视，同时监测边坡技术的发展也越来越新颖，相关工程技术的革新也越来越多。随着我国各类基建工程的发展，基础建设受地理位置因素发生许多边坡滑坡变形。在道路、水电、城镇等基础建设中，产生了大量的边坡工程，这些工程受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，存在整体地或分散地顺坡向下滑的自然现象。边坡稳定性在线监测及预警***利用物联网、云计算、大数据分析等先进技术，建立了一套智能边坡安全监测***，为边坡日常养护、管理和监测提供了科学的依据。

目前对于坡体的监测工程技术主要有以下几种方法：

1、利用GPS接收机，对边坡体不同形态阶段地表三维位移监测，这种方法精度高报入快，容易操作，不受地形影响。可做到全天候监测，但在遇到极端天气时，可能会使得GPS信号丢失。

2、应变量测法，利用管式应变计、多点位移计、滑动测微计。主要适宜测定边坡不同深度位移量和滑面(带)位置，仪器精度高，较易保护，测读数据直观，使用方便。但成本较高，且易受到地底潮湿的影响。

3、测降雨量计，雨量报警器。适用于不同类型边坡及其不同变形阶段的监测，为边坡工程的稳定性分析提供基础资料。精度高，可连续观测、直观、可靠。但只能用于相对靠近表层的数据分析，难以做到更深层次分析。

4、滑动式测斜仪，工作原理是在钻孔中埋设测斜管并在其内部设置导槽，将带有倾角传感器的活动探头在测斜管内自下而上划过，再逐点记录钻孔沿线倾角的变化，根据倾角计算各测点的侧向位移。滑动式测斜仪通过探头在测斜管内的滑动，可精确探测沿线每一测点的倾角变化，但由于其每次测量过程需要沿测斜管上下移动探头,尚无法实现自动化监测。

5、固定式测斜仪，工作原理是在钻孔中埋设测斜管并在其内

部不同位置埋设倾角传感器，边坡发生侧向位移时，传感器之间倾角将会发生改变，据此结合其布设距离计算出各测点之间的相对位移。固定式测斜仪的传感器价格相对较为昂贵且仪器安装需要一定间距，只能根据需要在钻孔内安装数量有限的传感器，测得各测点间相对位移的变化，故其判定滑面位置可能存在偏差，但此种测斜仪能够实现自动化监测。当测斜管变形较大时，滑动式测斜仪的探头会被卡住不能上下划动而无法进行测量；固定式测斜仪的倾角传感器精度较高，当边坡变形超出其量程时，固定测斜仪无法继续监测。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本实用新型提出了一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，该基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***旨在解决现有技术中相关技术存在的实时的、精确的、大面积的监测边坡位移困难的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其中，包括：

设置在边坡上的传感器支架、间隔安装于所述传感器支架的多个拉线位移传感器以及间隔安装于所述传感器支架的多个测斜管、对应设置在传感器支架下的边坡土体内的间隔排布的多个土压力盒和间隔排布的多个孔隙水压力计传感器，所述传感器支架沿边坡的倾斜方向延伸，所述拉线位移传感器的拉线伸入对应的传感器支架下的边坡土体内，所述测斜管伸入对应的传感器支架下的边坡土体内；

云端后台、对应所述传感器支架设置于边坡上的多通道正弦无线采集器、设置于边坡的无线远程自动化采集***，所述传感器支架对应的拉线位移传感器、测斜管、土压力盒和孔隙水压力计传感器通过线缆与所述多通道正弦无线采集器信号连接，所述多通道正弦无线采集器与所述无线远程自动化采集***信号连接，所述无线远程自动化采集***与所述云端后台信号连接；

面对边坡设置的多个监控摄像头，所述监控摄像头与所述无线远程自动化采集***信号连接。

优选地，所述传感器支架为管道式支架，所述传感器支架对应的拉线位移传感器、测斜管、土压力盒和孔隙水压力计传感器通过设置在所述管道式支架的管道内的线缆与所述多通道正弦无线采集器信号连接。

优选地，所述边坡上设置有第一机房，所述多通道正弦无线采集器位于所述第一机房中。

优选地，所述边坡上设置有第二机房，所述无线远程自动化采集***位于所述第二机房中。

优选地，所述第二机房上方设置有太阳能电池板，所述第二机房内部设置有与所述太阳能电池板匹配的太阳能供电***。

优选地，所述第二机房中还设置有与所述太阳能供电***电连接的备用电源。

优选地，所述第一机房和第二机房分别位于所述边坡的上端。

优选地，所述传感器支架沿水平方向布置有多个。

优选地，所述边坡的底端的一侧设置有摄像头支柱，所述监控摄像头安装在所述摄像头支柱上。

(三)有益效果

本实用新型与现有技术对比，本实用新型基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***的有益效果包括：

(1)与现有技术相比，本实用新型基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***采用的是测量、采集、分析、监控一体化的***监测与滑坡预警技术，能够满足实时、高精度、大范围的监控需求。

(2)与现有技术相比，本实用新型基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***的各类设备在安装与设置时均在耐久性方面做了相应处理，能保证长时间的稳定工作，在设备出现故障时能及时预警并进行设备更换，具备良好的耐久性与易维护性。

(3)本实用新型基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***采用无线信号远程信息采集***，无需铺设通讯线缆解决了了有线信号采集器的布线问题，采用集成云控制并可实施远程实时检测信号传送，能对边坡实施远程实时监控，可以为复杂的高边坡建设中指导边坡施工制定合理的施工方案，提高施工安全、施工效率和施工质量。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型实施方式的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***的总示意图；

图2为本实用新型实施方式的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***的设备安装剖视图。

附图标记说明：

1、太阳能电池板，2、无线远程自动化采集***，3、备用电源，4、多通道正弦无线采集器，5、传感器支架，6、监控摄像头，7、摄像头支柱，8、位移传感器，9、测斜管，10、测斜管测点，11、土压力盒，12、孔隙水压力计传感器，13、传感器保护结构，14、电缆保护管道。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是2个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实用新型提供一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，包括：

设置在边坡上的传感器支架5、间隔安装于传感器支架5的多个拉线位移传感器8(可通过传感器保护结构13保护)以及间隔安装于传感器支架5的多个测斜管9、对应设置在传感器支架5下的边坡土体内的间隔排布的多个土压力盒11和间隔排布的多个孔隙水压力计传感器12，传感器支架5沿边坡的倾斜方向延伸，拉线位移传感器8的拉线伸入对应的传感器支架5下的边坡土体内，测斜管9伸入对应的传感器支架5下的边坡土体内；

云端后台、对应传感器支架5设置于边坡上的多通道正弦无线采集器4、设置于边坡的无线远程自动化采集***2，传感器支架5对应的拉线位移传感器8、测斜管9、土压力盒11和孔隙水压力计传感器12通过线缆(线缆可通过电缆保护管道14保护)与多通道正弦无线采集器4信号连接，多通道正弦无线采集器4与无线远程自动化采集***2信号连接，无线远程自动化采集***2与云端后台信号连接；

面对边坡设置的多个监控摄像头6，监控摄像头6与无线远程自动化采集***2信号连接，该基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***确定了与边坡自身性质更加相符的安全性分析及预警方式，并对边坡进行全面的监测以解决边坡滑坡带来的危害。

优选地，传感器支架5沿水平方向布置有多个，则每一个传感器支架5均对应设置有多通道正弦无线采集器4和多个拉线位移传感器8、多个测斜管9、多个土压力盒11、多个孔隙水压力计传感器12，各多通道正弦无线采集器4将对应的拉线位移传感器8、测斜管9、土压力盒11、孔隙水压力计传感器12的信号收集后传递至无线远程自动化采集***2。

根据本实用新型的具体实施方式，传感器支架5为管道式支架，传感器支架5对应的拉线位移传感器8、测斜管9、土压力盒11和孔隙水压力计传感器12通过设置在管道式支架的管道内的线缆与多通道正弦无线采集器4信号连接。边坡上设置有第一机房，多通道正弦无线采集器4位于第一机房中。边坡上设置有第二机房(未图示，但很好理解)，无线远程自动化采集***2位于第二机房中。第二机房上方设置有太阳能电池板1，第二机房内部设置有与太阳能电池板1匹配的太阳能供电***。第二机房中还设置有与太阳能供电***电连接的备用电源3。第一机房和第二机房分别位于边坡的上端。边坡的底端的一侧设置有摄像头支柱7，监控摄像头6安装在摄像头支柱7上。

本实用新型基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***的更多细节在以下施工步骤(并不用于限制本实用新型)中体现：

a、传感器支架5架设

a1、根据监测边坡面范围预制传感器支架5。同一纵向支架传感器节点设置为3～5m为宜，具体设置间距可根据坡长及监控需求进行灵活调整，但不宜超过5m；

a2、支架铺设准备，根据支架铺设设计，在边坡表面设置好支架固定立柱，坡顶设置现浇水泥固定墩柱；a3、支架铺设，横向支架铺设间距根据边坡横向长度进行合理布置，间距宜设置为3～5m，若监控范围超过100m可以适当放大间距，减少监控点位；

a4、重复上述步骤直至所有传感器支架5安装完成。

b、电源及信号传输集成***布置

b1、根据地形在坡顶无遮盖位置设置电源及信号传输集成***微型机房(第一机房)；

b2、在微型机房顶端布置太阳能电池板1，同时将太阳能供电***附属设备置于微型机房内部做好防护措施；

b3、UPS备用紧急电源安装，将UPS备用电源设备置于微型机房内与太阳能供电***连接，UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)；

b4、布置无线信号传输集成***，将无线信号传输***置于微型机房内部与供电***相连接；

C、测量设备及传感器安装

c1、将拉线位移传感器8固定至传感器支架5，位移传感器8采用吊装形式，拉出拉线并埋设至土体内部，深度以20～50cm为宜，拉出线缆通过线缆保护套进行保护，传感器端头信号线通过传感器支架5内部管道架设至坡顶；

c2、土压力盒11通过钻孔方式进行埋设，根据边坡实际情况分层布设，垂直间距不宜超过3m，钻孔后原土填回并做压实处理，线束通过支架管道铺设至坡顶；

c3、孔隙水压力计传感器12通过钻孔方式进行埋设，根据边坡实际情况分层布设，垂直间距不宜超过3m，钻孔后原土填回并做压实处理，线束通过支架管道铺设至坡顶；

c4、测斜管9根据坡体实际情况布置，原则上每支纵向传感器支架5均需布置2～3根测斜管9，坡面过大或过小可适当减少或增加，测斜管测点10间距宜为30～50cm；

c5、重复上述步骤直至所有测量设备及传感器安装完成。

D、多通道正弦无线采集器4安装

d1、每榀支架坡顶处设置一路多通道正弦无线采集器4设备微型机房(第二机房)，机房采用有机玻璃预制，通过混凝土进行固定采集仪，并进行防潮处理；

d2、安装多通道正弦无线采集器4，将对应支架的传感器信号传输线束与多通道正弦无线采集器4连接，并将多通道正弦无线采集器4与电源***连接；

d3、重复上述步骤直至所有支架对应的传感器与多通道正弦无线采集器4连接完成。

E、视频监控设备安装

e1、在边坡对面选择合适位置安装摄像头支柱7，摄像头支柱7设置需根据监控摄像头6监控视角范围及坡面大小进行计算确定；

e2、在摄像头支柱7上安装视频监控摄像头6，并将摄像头与坡顶处的供电***连接，信号传输线通过边坡侧方进行铺设，并做好线缆保护；

e3、重复上述步骤直至完成所有监控摄像头6安装。

F、设备调试

f1、调试多通道正弦无线采集器4的数据采集是否正常，如有异常情况需进行传感器调整和设备调整；

f2、调试供电***是否正常，对***整体供电进行调试，并验证备用电源3的启动是否正常；

f3、无线信号传输调试，对采集仪与视频数据的无线传输进行调试，检查无线传输信号过程是否正常。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，包括：

设置在边坡上的传感器支架、间隔安装于所述传感器支架的多个拉线位移传感器以及间隔安装于所述传感器支架的多个测斜管、对应设置在传感器支架下的边坡土体内的间隔排布的多个土压力盒和间隔排布的多个孔隙水压力计传感器，所述传感器支架沿边坡的倾斜方向延伸，所述拉线位移传感器的拉线伸入对应的传感器支架下的边坡土体内，所述测斜管伸入对应的传感器支架下的边坡土体内；

云端后台、对应所述传感器支架设置于边坡上的多通道正弦无线采集器、设置于边坡的无线远程自动化采集***，所述传感器支架对应的拉线位移传感器、测斜管、土压力盒和孔隙水压力计传感器通过线缆与所述多通道正弦无线采集器信号连接，所述多通道正弦无线采集器与所述无线远程自动化采集***信号连接，所述无线远程自动化采集***与所述云端后台信号连接；

面对边坡设置的多个监控摄像头，所述监控摄像头与所述无线远程自动化采集***信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述传感器支架为管道式支架，所述传感器支架对应的拉线位移传感器、测斜管、土压力盒和孔隙水压力计传感器通过设置在所述管道式支架的管道内的线缆与所述多通道正弦无线采集器信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述边坡上设置有第一机房，所述多通道正弦无线采集器位于所述第一机房中。

4.根据权利要求3所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述边坡上设置有第二机房，所述无线远程自动化采集***位于所述第二机房中。

5.根据权利要求4所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述第二机房上方设置有太阳能电池板，所述第二机房内部设置有与所述太阳能电池板匹配的太阳能供电***。

6.根据权利要求5所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述第二机房中还设置有与所述太阳能供电***电连接的备用电源。

7.根据权利要求4所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述第一机房和第二机房分别位于所述边坡的上端。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述传感器支架沿水平方向布置有多个。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的基于边坡内部应力应变监控的滑坡监测与预警***，其特征在于，所述边坡的底端的一侧设置有摄像头支柱，所述监控摄像头安装在所述摄像头支柱上。

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