專利名稱：基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塌方監(jiān)測裝置，屬于傾斜監(jiān)測技術(shù)在泥石流、塌方等自然災(zāi)害監(jiān) 測方面的應(yīng)用，主要適用于穿越泥石流、塌方頻發(fā)地區(qū)的人群居住地區(qū)等自然災(zāi)害的監(jiān)測。
背景技術(shù)：
地球的溫暖化帶來的極端氣象現(xiàn)象日趨增多，泥石流、塌方等自然災(zāi)害給人民的 生活造成的危害性也在日益增大；因此如何及時監(jiān)測和預(yù)報泥石流、塌方的發(fā)生，對減少人 民生命財產(chǎn)的損失具有十分重要的意義。中國發(fā)明專利號為200580028027. 0發(fā)明了一種測量和分析塌方的方法和傳感 器，從而基于斜坡表面的測量能精確地監(jiān)測斜坡地下塌方的危險。這種測量和分析塌方的 方法包括以下步驟通過直接測量對相鄰斜坡分段和分組；打下包括地下變化測量裝置的 至少一根基準樁；打下每根都包括測量裝置的多根樁；對相鄰斜坡重新分段和分組，并將 基準樁坐標、各個組的樁的坐標和各個組虛弱部分的坐標輸入控制單元；以及分析和預(yù)測 各個組的斜坡的塌方危險。中國發(fā)明專利號為200810071107. X公開了一種牽拉觸發(fā)式滑 坡、滾石自動監(jiān)測報警系統(tǒng)，它包括信號監(jiān)測電路和信號傳輸電路，信號監(jiān)測電路包括牽拉 觸發(fā)式傳感器；傳感器包括殼體和動作桿，殼體一側(cè)固定于監(jiān)測地地表，動作桿外端由殼體 另一側(cè)伸出后由牽拉繩固定于另一監(jiān)測地地表；殼體內(nèi)腔設(shè)工作監(jiān)測開關(guān)、觸發(fā)報警觸點、 活動觸頭、拉伸報警觸點及斷線報警觸點，活動觸頭的固定端連接觸發(fā)報警觸點，活動端固 接動作桿內(nèi)端；動作桿上設(shè)推桿、彈簧擋塊及彈簧；斷線及拉伸報警觸點接地，觸發(fā)報警觸 點接高電平并與信號傳輸電路的塌方信號輸入端連接。上述這些發(fā)明的監(jiān)測機構(gòu)比較復(fù) 雜、制造成本比較高、需要經(jīng)常性的維護和消耗電能。由于泥石流、塌方發(fā)生地區(qū)往往是一些通信條件差、電力供應(yīng)比較困難、外部環(huán) 境條件比較惡劣的區(qū)域，因此所設(shè)計的監(jiān)測裝置必須采用具備在惡劣外部環(huán)境的影響下 (如高溫、高濕、沙塵、雷電等)能長期可靠工作的、低功耗以及自供電的設(shè)計；另外，泥石 流、塌方的發(fā)生往往區(qū)域廣、發(fā)生時間具有不確定性，因此所設(shè)計的監(jiān)測裝置必須滿足廣區(qū) 域的監(jiān)測范圍、事件觸發(fā)報警等要求；從安裝維護角度考慮，所設(shè)計的塌方監(jiān)測裝置必須滿 足安裝維護方便的要求；從實施和維護運行成本考慮，所設(shè)計的塌方監(jiān)測裝置必須滿足買 得起、用得起和維護得起，同時也要考慮山區(qū)居民能用得好。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的泥石流、塌方監(jiān)測手段主要依賴于人工排查、發(fā)現(xiàn)不及時等的不 足，本發(fā)明提供一種全方位感知監(jiān)測方法的、維護調(diào)整簡單的、實時性和安全可靠性強的、 低功耗的、事件觸發(fā)的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題 所采用的技術(shù)方案是一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，包括力傳感網(wǎng)、全方位傾斜傳感器、 聲光報警單元和供電單元；所述的全方位傾斜傳感器包括透明上圓錐體、導(dǎo)電圓環(huán)、絕緣線、透明下圓錐體、導(dǎo)線、導(dǎo)電空心管、外殼和水銀；導(dǎo)電圓環(huán)嵌入在透明上圓錐體內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)的邊緣離透明上圓錐體的底部的距離為△，絕緣線焊接在導(dǎo)電圓環(huán)，透明下 圓錐體的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管，導(dǎo)電空心管的一段進入透明下圓錐體的內(nèi)部，絕緣線 穿過導(dǎo)電空心管的內(nèi)部將絕緣線引到透明下圓錐體的外部，導(dǎo)電空心管和透明下圓錐體固 定密封，絕緣線與透明下圓錐體的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管保持絕緣狀態(tài)，水銀填滿圓錐體，將透 明上圓錐體和透明下圓錐體固定在一起形成密閉的空間；與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕 緣線連接的導(dǎo)線分別引線到外殼上，所述與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線 與聲光報警單元報警的主動觸發(fā)信號端連接。進一步，所述的力傳感網(wǎng)為埋設(shè)在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上的一排立 桿，各立桿之間用纜索進行連接，纜索與纜索之間以編織方式進行連接，將所述的全方位傾 斜傳感器安置在各立桿的最中間的一根立桿上。再進一步，所述的全方位傾斜傳感器安置在地表內(nèi)，所述地表的坡度> 30°，且地 表為軟質(zhì)地表；在30平方米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個所述的全方位傾斜傳感器。所述塌方監(jiān)測裝置包括多個全方位傾斜傳感器，多個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān) 測網(wǎng)，每個所述的全方位傾斜傳感器各自配置一個所述的聲光報警單元，所述聲光報警單 元的位置要安置在山坡的高處。所述塌方監(jiān)測裝置包括多個全方位傾斜傳感器，多個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān) 測網(wǎng)，將多個所述的全方位傾斜傳感器的與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線 分別連接在一起，然后接入到所述的聲光報警單元。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在(1)泥石流、塌方發(fā)生區(qū)域的監(jiān)測范圍廣，實現(xiàn)了 全方位的監(jiān)測；(2)監(jiān)測的自動化水平高，采用事件觸發(fā)的方式，能克服人工排查、發(fā)現(xiàn)不 及時等的不足等問題；(3)建設(shè)和維護方便，在建設(shè)期間只要在泥石流、塌方容易發(fā)生區(qū)域 埋設(shè)幾根立桿，或者埋設(shè)幾個全方位傾斜傳感器，對現(xiàn)場施工人員的要求不高；(4)實施成 本低、免維護、可靠性高；(5)可擴展性好，一個全方位傾斜傳感器能成為無線傳感網(wǎng)的一 個節(jié)點，能為構(gòu)成泥石流、塌方自動監(jiān)測無線傳感網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。


圖1為全方位傾斜傳感器的示意圖。圖2為泥石流、塌方監(jiān)測方法的示意圖。圖3為單個全方位傾斜傳感器與聲光報警單元的連接圖。圖4為多個全方位傾斜傳感器與聲光報警單元的連接圖。圖5為將全方位傾斜傳感器埋入易發(fā)塌方區(qū)域地表內(nèi)的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施例1參照圖1 圖4，一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，以下簡稱為監(jiān)測 裝置，監(jiān)測裝置包括全方位傾斜傳感器、聲光報警單元；監(jiān)測裝置監(jiān)測泥石流、塌方的工作 原理是利用檢測被監(jiān)測地地表的位移來監(jiān)測泥石流、塌方是否發(fā)生；本發(fā)明中檢測被監(jiān)測地地表的位移用兩種方法來實現(xiàn)，其中一個方法是做一個力傳感網(wǎng)，使得泥石流、塌方發(fā) 生時的力能作用在力傳感網(wǎng)上，具體做法是在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上埋設(shè)一 排立桿，立桿采用水泥鋼筋制成，立桿的埋設(shè)深度為0. 5米以上，立桿的上端離地面2米左 右，立桿之間的間距為3 5米，各立桿之間用纜索進行連接，纜索材料采用直徑為2cm呢 絨線材，纜索與纜索之間以編織方式進行連接，纜索之間的孔徑面積不大于0. 25平方米， 將監(jiān)測裝置安置在各立桿的最中間的一根立桿上，如果各立桿之間的埋設(shè)距離超過100米 以上，考慮增加監(jiān)測裝置，即對于有多個監(jiān)測裝置的情況，各監(jiān)測裝置之間的距離約為100 米；這里要注意的是力傳感網(wǎng)對12級以下臺風(fēng)情況下不會引起立桿的搖晃和傾斜；當泥石 流、塌方發(fā)生時，山體的滑坡、泥石流的流體運動對力傳感網(wǎng)產(chǎn)生作用力，使得監(jiān)測裝置能 監(jiān)測到立桿的傾斜，這時全方位傾斜傳感器工作，接通聲光報警單元，達到塌方發(fā)生的聲、 光報警目的； 所述的全方位傾斜傳感器安置在立桿上，用于監(jiān)測立桿是否發(fā)生傾斜；所述的立 桿固定在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上，為了大面積全方位的監(jiān)測泥石流、塌方的發(fā) 生，在本發(fā)明中采用了多立桿加纜索的方案，通過纜索將各個立桿連接在一起，一旦任何一 根纜索上或者任何一根立桿上受到泥石流、塌方發(fā)生的外力后，所有立桿就會發(fā)生不同程 度的傾斜，從而使得安置在立桿上的全方位傾斜傳感器感知到立桿的傾斜而報警，其原理 如附圖2所示；所述的全方位傾斜傳感器包括上圓錐體1、導(dǎo)電圓環(huán)2、絕緣線3、下圓錐體 4、導(dǎo)線5、導(dǎo)電空心管6、外殼7和水銀8所構(gòu)成，如附圖1所示；導(dǎo)電圓環(huán)2嵌入在上圓錐 體1內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)2的邊緣離上圓錐體1的底部的距離為Δ，絕緣線3焊接在導(dǎo)電 圓環(huán)2，下圓錐體4的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管6，導(dǎo)電空心管6的一段進入下圓錐體4的 內(nèi)部，絕緣線3穿過導(dǎo)電空心管6的內(nèi)部將絕緣線3引到下圓錐體4的外部，填入粘結(jié)劑使 得導(dǎo)電空心管6和下圓錐體4固定和密封，絕緣線3與下圓錐體4的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管6 保持絕緣狀態(tài)，在下圓錐體4中添加水銀8，水銀8的容量正好填滿下圓錐體4，然后將上圓 錐體1和下圓錐體4固定在一起形成密閉的空間，最后用外殼7將整個全方位傾斜傳感器 固定在一起；上圓錐體1和下圓錐體4采用透明塑料壓制而成，與導(dǎo)電空心管6連接的導(dǎo)線 A和與絕緣線3連接的導(dǎo)線B分別引線到外殼7上，在全方位傾斜傳感器沒有傾斜時，導(dǎo)線 A和導(dǎo)線B是不相通的；當全方位傾斜傳感器發(fā)生傾斜時，在下圓錐體4內(nèi)部的水銀8有一 部分流入到上圓錐體1內(nèi)，并與嵌入在圓錐體1內(nèi)的導(dǎo)電圓環(huán)2接觸，因此只要任何一個方 位出現(xiàn)傾斜都會使得導(dǎo)線A和導(dǎo)線B相通；利用該原理可以將全方位傾斜傳感器作為聲光 報警單元的主動觸發(fā)信號；對于由若干個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)，每個全方位傾斜傳感器各自配置 一個聲光報警單元，如附圖3所示，即有多少個全方位傾斜傳感器就配置相應(yīng)數(shù)目的聲光 報警單元，全方位傾斜傳感器的A導(dǎo)線和B導(dǎo)線接入到聲光報警單元；聲光報警單元的位置 要安置的高處，以便能使更遠的居民也能聽見報警聲音；對于由若干個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)，將多個全方位傾斜傳感器的A導(dǎo) 線和B導(dǎo)線分別連接在一起，然后接入到聲光報警單元，如附圖4所示；這樣只要某一個全 方位傾斜傳感器的A導(dǎo)線和B導(dǎo)線導(dǎo)通，就會發(fā)出報警聲。實施例2參照圖1 圖5，其余與實施例1相同，所不同的是全方位傾斜傳感器的安置方式，在實施例2中將全方位傾斜傳感器9安置在被監(jiān)測地地表內(nèi)，如附圖5所示，安置深度在 IOcm 60cm，安置被監(jiān)測地地表全方位傾斜傳感器的埋設(shè)點的選擇需要考慮其坡的傾斜 度和地表的軟土情況，一股來說，對于坡度> 30°和軟質(zhì)地表，尤其是在歷史季節(jié)、月、日降雨量超過規(guī)定的閾值的地區(qū)，全方位傾斜傳感器埋設(shè)點的密度要適當增加，考慮在30平方 米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個全方位傾斜傳感器；當塌方發(fā)生時，被監(jiān)測地地表發(fā)生 位移使得埋入在地表內(nèi)的全方位傾斜傳感器發(fā)生傾斜，導(dǎo)致全方位傾斜傳感器的導(dǎo)線A和 導(dǎo)線B導(dǎo)通，這時電流通過聲光報警單元，使得聲光報警單元發(fā)出警報聲音和閃爍燈光，以 便居民能快速轉(zhuǎn)移到安全地帶。
權(quán)利要求
一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，其特征在于所述塌方監(jiān)測裝置包括力傳感網(wǎng)、全方位傾斜傳感器、聲光報警單元和供電單元；所述的全方位傾斜傳感器包括透明上圓錐體、導(dǎo)電圓環(huán)、絕緣線、透明下圓錐體、導(dǎo)線、導(dǎo)電空心管、外殼和水銀；導(dǎo)電圓環(huán)嵌入在透明上圓錐體內(nèi)，嵌入后的導(dǎo)電圓環(huán)的邊緣離透明上圓錐體的底部的距離為Δ，絕緣線焊接在導(dǎo)電圓環(huán)，透明下圓錐體的圓錐尖處插入導(dǎo)電空心管，導(dǎo)電空心管的一段進入透明下圓錐體的內(nèi)部，絕緣線穿過導(dǎo)電空心管的內(nèi)部將絕緣線引到透明下圓錐體的外部，導(dǎo)電空心管和透明下圓錐體固定密封，絕緣線與透明下圓錐體的內(nèi)部和導(dǎo)電空心管保持絕緣狀態(tài)，水銀填滿圓錐體，將透明上圓錐體和透明下圓錐體固定在一起形成密閉的空間；與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線分別引線到外殼上，所述與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線與聲光報警單元報警的主動觸發(fā)信號端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，其特征在于所述的 力傳感網(wǎng)為埋設(shè)在泥石流、塌方可能發(fā)生區(qū)域的地面上的一排立桿，各立桿之間用纜索進 行連接，纜索與纜索之間以編織方式進行連接，將所述的全方位傾斜傳感器安置在各立桿 的最中間的一根立桿上。
3.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，其特征在于所述的 全方位傾斜傳感器安置在地表內(nèi)，所述地表的坡度> 30°，且地表為軟質(zhì)地表；在30平方 米 100平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個所述的全方位傾斜傳感器。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，其特征在于 所述塌方監(jiān)測裝置包括多個全方位傾斜傳感器，多個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)，每 個所述的全方位傾斜傳感器各自配置一個所述的聲光報警單元，所述聲光報警單元的位置 要安置在山坡的高處。
5.如權(quán)利要求1所述的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，其特征在于所述塌 方監(jiān)測裝置包括多個全方位傾斜傳感器，多個全方位傾斜傳感器構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)，將多個所 述的全方位傾斜傳感器的與導(dǎo)電空心管連接的導(dǎo)線和與絕緣線連接的導(dǎo)線分別連接在一 起，然后接入到所述的聲光報警單元。
全文摘要
一種基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置，包括全方位傾斜傳感器、聲光報警單元；監(jiān)測泥石流、塌方的工作原理是利用全方位傾斜傳感器來檢測被監(jiān)測地地表的位移從而判斷泥石流、塌方發(fā)生前兆和狀態(tài)。提供了一種全方位感知監(jiān)測方法的、維護調(diào)整簡單的、實時性和安全可靠性強的、低功耗的、事件觸發(fā)的基于全方位傾斜傳感器的塌方監(jiān)測裝置。具有監(jiān)測范圍廣、建設(shè)和維護方便、實施成本低、免維護、可靠性高等優(yōu)點，尤其適合于廣大頻發(fā)泥石流和塌方的山區(qū)的安全監(jiān)測。
文檔編號G01V1/00GK101858987SQ20101019583
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者俞立, 楊仲元, 湯一平, 湯曉燕 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)