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专利号: 2016102918356
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,至少包括位于地面上的伺服卷扬机、控制与解译设备以及位于监测孔内的拉线,控制与解译设备与伺服卷扬机连接并控制拉线的升降,其特征在于:所述拉线上由上至下依次安装有起始节点、普通节点和固定节点,各节点依次套在拉线上,起始节点位于监测孔的孔口并与控制与解译设备相连接,固定节点位于拉线的底端并将拉线的底端锚固于监测孔的底部,普通节点均匀的分布在起始节点和固定节点之间,且所有节点的外壁均与监测孔的孔壁贴合;所述拉线由抗拉芯线、信号芯线及保护胶皮构成,抗拉芯线与信号芯线均被包裹于保护胶皮的内部,信号芯线的四周填充有导接填料;上述所有节点能够将监测孔内岩土体的变化传递到拉线,穿过上述节点的拉线会对应发生姿态偏移,所有节点中均设置有感应器和电刷滑轮,电刷滑轮穿过保护胶皮并通过导接填料与信号芯线电连接,感应器捕获拉线姿态的偏移并通过电刷滑轮、信号芯线以及起始节点将信息传递至地面上的控制与解译设备;

所述控制与解译设备由监测控制端和姿态解译模块组成,所述的监测控制端包括起始节点接口、信号控制电路和电源;所述的起始节点接口与起始节点相连接并实现信号传输;

所述信号控制电路用于在监测前、监测中、监测后发送控制信号和接收反馈信号,并通过伺服卷扬机控制拉线的升降,使拉线在监测中保持恒定的拉力;所述电源为整个系统供电;所述的姿态解译模块收集监测到的拉线姿态偏移信息,并通过解译后获得岩土体位移信息。

2.根据权利要求1所述的基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,其特征在于:所述的普通节点、起始节点和固定节点的外壳均为中空圆柱体,内壁装配有固定滑轮、电刷滑轮,其上下两端各装配一个拉线测盘,普通节点内还设置有与各部件连接的微处理芯片;所述的电刷滑轮围绕节点的轴线分布有一组;所述的固定滑轮在电刷滑轮的上下方各设置一组,并且环状布置使拉线通过其中心自由滑动,同时电刷滑轮顶开拉线上的保护胶皮,使信号芯线与电刷滑轮接通;所述的拉线测盘包括滑动盘和感应盘,所述的滑动盘中间有圆形孔洞,且孔洞内壁有滚轮,拉线贴合滚轮并由圆形孔洞中穿过;所述的感应盘固定在外壳上,并套在滑动盘上与滑动盘之间通过轴承连接;感应器布设在滑动盘外缘和感应盘盘面上,当拉线在上述节点内偏移时,会带动滑动盘在感应盘内滑动,感应盘盘面上的感应器受滑动盘外缘感应器激发输出信号;所述的微处理芯片控制上述节点的充电、信号接收、信号识别与信号输出。

3.根据权利要求2所述的基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,其特征在于:普通节点的外壳的内壁上还装配有内壁弹卡,所述的内壁弹卡围绕节点的轴线分布有一组,在监测控制端发出的信号控制下卡紧和松开拉线,限制普通节点与拉线的相对滑动。

4.根据权利要求2所述的基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,其特征在于:普通节点的外壳的外壁装配有外壁弹卡,所述的外壁弹卡在监测控制端发出的信号控制下伸出和收回,以控制普通节点与岩土体耦合变形。

5.根据权利要求2所述的基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,其特征在于:所述的起始节点内还设置有电子罗盘和倾角仪。

6.根据权利要求2所述的基于拉线姿态解译的滑坡深部位移实时监测系统,其特征在于:所述的固定节点中设置有可伸缩的拉线钩,在监测时将拉线牢牢固定在监测孔的底部。

7.一种基于权利要求1-6中任一所述的滑坡深部位移实时监测系统的拉线姿态解译方法,其特征在于包括以下步骤:

首先定义两种坐标系:A、监测坐标系C,以固定节点的测线终点为原点,表征监测终点零位移的前提下,监测线路上实际位移,以铅锤向上方向为Z轴正方向,以正北方向为X轴正方向的笛卡尔坐标系;

B、节点坐标系C'm,即以每个节点的中心为原点,节点的轴线指向监测起点方向为Z方向,径向某一标准方位为X轴正方向的笛卡尔坐标系;

Vm,m-1表示在监测坐标系C中,从节点m到上一个节点m-1这段拉线的向量; 表示在节点m-1的节点坐标系C'm-1中,从节点m到上一个节点m-1这段拉线的向量; 表示在节点m-1的节点坐标系C'm-1中,从节点m到上一个节点m-1这段拉线在节点m-1的节点端内部这段拉线的向量;

对于某一时刻,Vm,m-1、 在同一条直线上,存在如下关系:

其中 ——节点反馈的拉线相对节点端的姿态信息;

——节点反馈信号的时间差获得的每段拉线的长度;

当m=1时,在起始节点可以反馈自身的姿态信息C0,得到

当m=2,3,4,...,时,N为节点端总数,亦为固定节点对应的编号,将Vm-1,m-2代入公式(1),可依次求得V2,1,V3,2,V4,3,...,Vm,m-1,...,VN,N-1;

每段拉线在监测坐标系中的向量Vm,m-1=(xm,ym,zm),固定节点端N坐标为(0,0,0),在t=T时刻,各个节点的位移如下: