[发明专利]一种柔性多关节深部变形监测装置和方法

说明书

本发明涉及一种柔性多关节深部变形监测装置和方法，该装置包括若干检测单元、数据采集模块和数据无线传输模块，检测单元包括应力传感器和中继模块；应力传感器，测量地下变形引起拉应力变化；每个中继模块控制相应的应力传感器的数据采集；数据采集模块，与若干中继模块连接，整理、储存若干中继模块数据；数据无线传输模块，按照指令向信息处理中心传输存储在数据采集模块中的数据。本发明能够实现深部变形的全天候、长期、高频率监测，且安装简便造价低，适合在传统监测手段配合下大范围推广使用，对于地质灾害的监测和预警具有重大意义。

技术领域

本发明涉及滑坡深部变形监测领域，具体涉及一种柔性多关节深部变形监测装置和方法。

背景技术

在滑坡深部变形监测中，传统的测量方法通常采用深部位移监测，即采用滑动式测斜仪或者固定式测斜仪监测深部的变形。

滑动式测斜的原理是通过在钻孔内安装带滑轨的监测管，通过滑动测斜仪在监测管的滑轨上滑动，从而测量监测管的位移变形量，进一步可推测出深部的水平变形情况。

现阶段针对滑坡深部变形监测的方法主要有：基于滑动式测斜仪和测斜管的方法、固定式测斜仪法、基于柔性的MEMS加速度传感器阵列的自动化深部位移计监测法。

近几年来基于柔性的MEMS加速度传感器阵列的深部位移变形监测设备在市场上得到推广，其原理是通过设备内部的MEMS加速度传感器获取岩土体内部的三维空间姿态。以上基于深部位移变形监测的手段，尽管精度高，能够进行精确测量，能够通过推算获取变形的主要方向，但是从监测成本上考虑，其缺点非常明显，不能满足滑坡深部实际使用要求。

现阶段基于滑动式测斜仪和测斜管的监测方法，其测斜管安装工艺复杂。在监测孔钻孔后，需要将测斜管安装要求沉入钻孔中，测斜管必须做严格的防水处理。沉下测斜管后，需要用细砂填入钻孔壁与测斜管之间，安装工艺较为复杂，且随着监测孔深度增加，安装难度也越大。一旦测斜管与钻孔壁间未填充好，将对监测精度产生很大的影响。由于其工作原理是基于测斜管的变形监测，因此变形的量程较小。此外滑动式测斜仪由人工采集数据，采集频率有限，近年来人工成本的不断增加，该方法在深部变形监测领域的缺点越发明显。固定式测斜仪法同样存在测斜管安装的工艺难题，监测精度易受填砂质量的影响。安装完成后，固定式测斜仪安装于测斜管内，受监测原理影响，其监测的量程较小。

此外由于固定式测斜仪在监测过程中，仅能服务于一个监测孔，其使用成本较高。基于柔性的MEMS加速度传感器阵列的自动化深部位移计通过高精度的MEMS加速度传感器感知地下深部三维空间的变形情况，其量程够大，但是该设备结构复杂，防水等级要求高，设备造价和安装成本很高，国内还无法生产高精度的MEMS加速度传感器芯片。该技术目前不适合在我国开展大量推广使用。

因此需要一种能够进行深部变形多节点监测，并且能够适应大量程测量，且安装简便造价便宜的自动化监测设备就显得非常重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种柔性多关节深部变形监测装置和方法，解决现有深部变形监测手段工艺复杂、造价高、监测频率低等问题。

本发明采用485总线连接，多关节应力传感器并联在485总线上，监测滑坡深部监测点位之间拉应力变化。

本发明的技术方案具体如下：

一种柔性多关节深部变形监测装置，包括若干检测单元、数据采集模块和数据无线传输模块，检测单元包括应力传感器和中继模块；

应力传感器，测量地下变形引起拉应力变化；

每个中继模块控制相应的应力传感器的数据采集；

数据采集模块，与若干中继模块连接，整理、储存若干中继模块数据；

数据无线传输模块，按照指令向信息处理中心传输存储在数据采集模块中的数据。