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专利号: 202110527710X
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:

1.一种滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,包括多个水上监测站和多个水下多功能3D位移计;

多个所述水下多功能3D位移计呈格构状布置且依次连接,固定于水上滑体表面和水下滑体表面,每一所述水上监测站与水上滑体表面的一所述水下多功能3D位移计固定连接,位于水上滑体表面的所述水下多功能3D位移计至少为三个,且不在同一直线上,所述水上监测站上设有GPS装置,用于获取水上滑体表面的所述水下多功能3D位移计的空间位置;

所述水下多功能3D位移计包括壳体、四个转动轴、四个拉线、四个位移计、传感器组件;

所述壳体内可旋转安装有四个转动轴,所述转动轴沿上下向延伸,所述转动轴一端与所述壳体连接有收缩发条,所述壳体周向间隔贯穿设有四个穿孔,所述拉线与所述穿孔一一对应,所述拉线一端缠绕至所述转动轴上,另一端从所述穿孔穿出与相邻所述水下多功能3D位移计的拉线连接;所述位移计固定于所述壳体内,每一所述位移计与所述拉线相对应,用于测量所述拉线收放长度,所述传感器组件包括三轴加速度传感器和磁通门,所述三轴加速度传感器、磁通门固定于所述壳体内,分别用于监测所述水下多功能3D位移计的倾角变化与方位角变化。

2.如权利要求1所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述位移计包括发光元件、光敏元件和光栅盘,每一所述光栅盘同轴固定于每一所述转动轴上,所述转动轴旋转带动所述光栅盘旋转,所述发光元件和光敏元件分别位于所述光栅盘上下两侧,且固定于所述壳体内,所述光敏元件用于获取所述光栅盘的转动距离,从而获得所述拉线的收放长度。

3.如权利要求2所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述壳体内设有隔板以在上下向形成位移计腔室和传感器腔室,所述位移计位于所述位移计腔室内,所述传感器组件位于所述传感器腔室内。

4.如权利要求3所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述发光元件位于所述位移计腔室内,所述光敏元件位于所述传感器腔室内,所述隔板与所述发光元件相对的位置贯穿设有透光孔。

5.如权利要求1所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述转动轴上固定有轮毂,所述拉线一端缠绕至所述轮毂上。

6.如权利要求1所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述壳体与所述转动轴相对的位置设有凹槽,所述转动轴安装于所述凹槽内,所述转动轴与至少一所述凹槽内连接有所述收缩发条。

7.如权利要求3所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述传感器组件还包括水温传感器,所述水温传感器位于所述壳体内,用于监测水温数据;

还包括微型摄像头,所述传感器腔室侧壁设有透明监测窗,所述微型摄像头固定于所述透明监测窗内侧,用于观测水下滑体的受侵蚀状态。

8.如权利要求7所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述壳体内固定有集成电路板,所述集成电路板与水温传感器、三轴加速度传感器、磁通门、位移计、微型摄像头、光敏元件电连接,用于监测数据的收集、处理与传递。

9.如权利要求8所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,其特征在于,所述水上监测站上设有太阳能供电装置,所述太阳能供电装置与所述水下多功能3D位移计中的所有设备电连接,并在监测过程中持续供电;和/或,所述水上监测站上设有通讯模块,所述壳体内固定有数据收发装置,所述数据收发装置与所述集成电路板电连接、与所述通讯模块通讯连接,所述通讯模块用于获取所述水下多功能3D位移计的监测信息,并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

10.一种监测方法,其特征在于,基于如权利要求1至9任一项所述的滑坡水下网式三维变形监测系统,包括以下步骤:

S1在前期勘探的基础上确定需要监测滑坡的位置,并通过放线确定滑坡具体监测部位;

S2将水下多功能3D位移计编号后以格构式的方式通过拉线相连接的方式组网,将水下多功能3D位移计布设到水上滑体表面和水下滑体表面,布设时在水上滑体表面至少留有3个以上不在同一直线上的水下多功能3D位移计;

S3将水上监测站与水上滑体表面的水下多功能3D位移计固定连接;

S4通电后,利用水上监测站的GPS设备获取各水上监测站的位置数据,利用三轴加速度传感器监测每个水下多功能3D位移计的倾角变化,利用磁通门监测每个水下多功能3D位移计的方位角变化,实现了单节点空间姿态变化的监测,利用位移计获取拉线收放长度,从而计算相邻两个水下多功能3D位移计之间的距离,实现滑坡水面以下变形状态的实时监测。