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专利号: 2022100320269
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:

1.一种滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,包括:

浮标,安装于漂浮物上,所述漂浮物用于漂浮于水面;

定位单元,安装于所述浮标,用于获取所述浮标的坐标数据;

锚锭,用于固定于水下滑体内,与水下滑体协同变形;

拉线装置,包括壳体、绕线轮毂、拉线和驱动机构,所述壳体呈中空设置,安装于所述浮标,所述绕线轮毂通过绕线轮轴可轴向旋转安装于所述壳体内,所述拉线一端缠绕至所述绕线轮毂上,另一端穿过所述壳体与所述锚锭连接,所述驱动机构驱动所述绕线轮毂轴向旋转,带动所述拉线在所述绕线轮毂上收放使所述拉线始终处于张紧状态;

拉线长度测量单元,安装于所述拉线装置,用于测量所述拉线的收放长度;

拉线姿态测量单元,安装于所述拉线装置,用于测量所述拉线姿态;以及,拉线松紧状态获取单元,与所述拉线装置固定连接,用于获取所述拉线松紧状态;

其中,所述拉线姿态测量单元包括:

悬管,所述悬管通过悬线与所述壳体连接,所述悬管内设有供所述拉线穿过的通道,所述通道内径与所述拉线直径相适配,所述悬管通道略大于所述拉线直径且内壁光滑,以使所述悬管跟随所述拉线倾斜;以及,三轴加速度计,固定于所述悬管上,用于测量所述悬管姿态。

2.如权利要求1所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,所述拉线长度测量单元包括:计数轮毂,所述计数轮毂通过计数轮轴可轴向安装于所述壳体内,所述计数轮毂上设有限位导槽,所述拉线缠绕至所述限位导槽上;

永磁体,固定于所述计数轮轴或所述计数轮毂上;以及,

编码器,固定于所述壳体内,且与所述永磁体相对设置,所述驱动机构驱动所述拉线在所述绕线轮毂上收放,带动所述计数轮毂和所述计数轮轴转动,使所述永磁体相对所述编码器旋转,所述编码器测量所述计数轮毂的旋转角度,得到所述拉线的收放长度。

3.如权利要求2所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,所述限位导槽呈螺旋状且呈粗糙设置;和/或,所述壳体内设有限位器,所述限位器的限位部位于所述限位导槽一侧,且与所述限位导槽内的所述拉线相抵。

4.如权利要求1所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,所述拉线松紧状态获取单元包括上液位传感器和下液位传感器,所述上液位传感器与所述漂浮物顶部齐平,整个装置仅受到重力和浮力作用时,所述下液位传感器位于水面上方;和/或,所述驱动机构包括驱动电机,所述驱动电机的驱动轴上固定有主动齿轮,所述绕线轮毂的绕线轮轴上固定有从动齿轮,所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合,所述驱动电机驱动所述主动齿轮转动,带动所述从动齿轮和所述绕线轮毂转动,从而带动所述拉线在所述绕线轮毂上收放。

5.如权利要求1所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,还包括主机,所述主机安装于所述浮标,与所述定位单元、拉线长度测量单元、拉线姿态测量单元、拉线松紧状态获取单元、驱动机构电连接,所述主机根据所述拉线的松紧状态控制所述驱动机构驱动所述绕线轮毂转动使所述拉线始终处于张紧状态;所述主机获取浮标的坐标数据、拉线收放长度、拉线姿态,所述主机设有通信模块,所述通信模块连接有天线对外通讯;和/或,所述定位单元包括磁通门磁力仪和GPS模块,所述磁通门磁力仪安装于所述浮标,用于实时量测所述浮标方位角,所述GPS模块用于对所述浮标定位。

6.如权利要求1所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,还包括供电电池,所述供电电池与整个装置的用电设备电连接,为用电设备供电。

7.如权利要求6所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,还包括太阳能板,所述太阳能板与所述浮标固定连接,且与所述供电电池电连接。

8.如权利要求7所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,其特征在于,所述浮标相对的两侧均固定连接有悬浮板形成所述漂浮物,所述悬浮板上安装有所述太阳能板。

9.一种滑坡水下变形特征转移监测方法,其特征在于,基于如权利要求1至8任一项所述的滑坡水下变形特征转移监测设备,包括以下步骤:S1将锚锭固定于监测区域水下滑体内,使锚锭与水下滑体协同变形;

S2将拉线与锚锭固定连接,通过拉线松紧状态获取单元获取拉线的松紧状态,利用驱动机构驱动绕线轮毂转动使拉线处于张紧状态,利用拉线长度测量单元测量拉线的收放长度可得到拉线的长度,从而得到锚锭与拉线装置之间的距离;

S3利用定位单元获取浮标的坐标数据,根据浮标与拉线装置的相对位置可得到拉线装置的坐标数据;

S4利用拉线姿态测量单元测量拉线的姿态,通过三维空间坐标换算即可实时计算获得锚锭的当前空间位置坐标;

S5当水下滑体变形使锚锭位置发生变化,基于长期监测并差分计算,可实现对水下滑体坡表变形状态的监测。