[发明专利]一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，包括至少一个浮标式监测仪，所述浮标式监测仪包括漂浮壳体、数据监测系统和锚碇，所述锚碇埋设于滑体的水下监测点，所述漂浮壳体呈中空设置，用于漂浮于水面上；所述数据监测系统包括拉绳、位移补偿机构、均固定于所述漂浮壳体内的GPS传感器、水温传感器、重力测波仪、编码式位移计和集成电路；

所述GPS传感器用于收发GPS信号以获取所述漂浮壳体的实时位置，所述水温传感器位于水面下方，用于实时监测环境水温变化，获得水温时间序列，所述重力测波仪在所述漂浮壳体随波漂动后，通过内置加速度计计算得到水面波浪高度信息，获得水面波浪高度时间序列；

所述拉绳上端通过所述位移补偿机构与所述漂浮壳体固定连接，下端与所述锚碇固定连接，所述位移补偿机构用于所述漂浮壳体随波漂动后进行位移补偿，使所述拉绳始终处于张紧状态，所述编码式位移计位于所述GPS传感器下方，用于测量其与所述锚碇之间的实时距离；

所述集成电路与所述GPS传感器、水温传感器、重力测波仪、编码式位移计电连接，用于监测数据的收集、处理与传递。

2.如权利要求1所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，所述位移补偿机构包括绕线毂和收缩发条，所述绕线毂沿水平向延伸，轴向旋转安装于所述漂浮壳体内，位于所述GPS传感器下方，所述收缩发条设于所述绕线毂外围，内端与所述绕线毂固定连接，外端与所述漂浮壳体固定连接，所述拉绳上端穿过所述漂浮壳体缠绕至所述绕线毂上。

3.如权利要求2所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，所述编码式位移计包括磁感应读取头及永磁编码盘，所述永磁编码盘同轴固定于所述绕线毂上，所述绕线毂旋转带动所述永磁编码盘旋转，所述磁感应读取头位于所述永磁编码盘上方，所述磁感应读取头的安装侧面与所述永磁编码盘的侧面处于同一平面或相互平行，所述磁感应读取头用于获取所述永磁编码盘的转动距离，从而获得所述拉绳的收放长度。

4.如权利要求1所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，还包括地面数据基站，所述地面数据基站固定于滑体上，且位于水面上方，所述漂浮壳体内固定有数据收发设备，所述数据收发设备位于水面上方，所述数据收发设备与所述集成电路电连接，获取监测数据，所述数据收发设备与所述地面数据基站通讯连接，用于将监测数据传输至所述地面数据基站，所述地面数据基站将采集到的监测数据上传网络。

5.如权利要求4所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，所述地面数据基站上设有太阳能电池板。

6.如权利要求1所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，所述漂浮壳体的材质为轻型高强度材料。

7.如权利要求1所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，所述漂浮壳体呈水滴形设置。

8.如权利要求1所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池固定于所述漂浮壳体内，向所述浮标式监测仪内各部件供电。

9.如权利要求8所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，其特征在于，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板固定于所述漂浮壳体内，且位于所述GPS传感器上方，所述漂浮壳体与所述太阳能电池板对应的封盖部分呈透明设置，所述蓄电池与所述太阳能电池板电连接。

10.一种监测方法，其特征在于，利用如权利要求1至9任一所述的水库滑坡阵列式水下变形监测装置，包括以下步骤：

S1在前期勘探基础上确定水库滑坡滑体水下部分的具体分布范围，确定水下监测点的位置，在水下监测点阵列式布设多个浮标式监测仪；

S2利用GPS传感器确定漂浮壳体实时三维坐标信息，利用编码式位移计获得拉绳拉伸的长度，根据GPS传感器与编码式位移计之间的垂向距离、编码式位移计与锚碇之间的垂向距离，得出水下监测点的实时三维坐标信息，进而获得水下监测点变形位移时间序列；

S3利用水温传感器、重力测波仪分别实时监测库区水温时间序列、水面波浪高度时间序列，利用GPS传感器获得滑坡库水位时间序列；

S4基于对水下监测点进行变形位移、环境水温、环境水位、水面波浪高度多场信息的监测，实现水下边坡的变形破坏过程实时监测。