[实用新型]一种地表高精度大量程位移测量装置

说明书

技术领域

本发明属于涉及安全预警领域，特别涉及一种地表高精度大量程位移测量装置。

背景技术

地表位移是地质灾害发生及演变过程中的直接表现，地表位移的大小及位移速率能直接反映灾害体的安全与否，在地灾监测应用中具有十分重要的地位。

地质灾害的发生、发展、演化过程，伴随着大量宏观可测物理信息的改变，如地表位移、深部位移、地表倾角、岩土体压力、声发射等。这些物理信息中，又以地表位移最为直接、直观，通过实时捕捉，可以建立其与滑坡成灾演化阶段的映射关系，进而为滑坡预测预报提供必要的基础数据。其变形趋势又与滑坡体所处阶段存在良好的映射关系，且位移量施测相对简单方便，因而工程界普遍利用位移监测对滑坡体的安全状况进行合理评价。

地灾领域的地表位移监测设备主要包括GPS、全自动全站仪、恒力拉线式地表位移计等。

GPS：全球定位系统的简称，通过导航卫星与地面接收机之间的信号交互可以获知地面测点的绝对位移量。其监测精度依赖于卫星上的铯原子钟，依赖于测量区域的组网方式及数据解算方法，依赖于GPS点同时接收到的导航卫星的数量。此类方法受天气影响较大，雨雾天气一般无法施测。另外，此类方法功耗较大，野外作业需配备大型太阳能电池板及蓄电池，一旦系统断电且未能及时恢复，由于缺少断电期间的数据进行平差处理，监测数据的精度将大打折扣，再者，由于需要大量数据参与平差计算，故解算出的数据实时性较大，对突发位移变形反应不灵敏，有一定的时间滞后性。

全自动全站仪：俗称测量机器人，由传统全站仪集成步进马达、CCD影像传感器构成的视频成像系统，并配置智能化的控制及应用软件发展而形成的。利用测量机器人进行滑坡地表变形的测量已在多个滑坡实地应用。施测时需第一次进行学习测量，以后可根据学习记录自动定位对焦到预设测点。与GPS技术相比，测量机器人监测的点更多、速度更快。其缺点是需要测站与监测点之间点点通视、受外界条件的影响更大(如雨天、雾天不能观测)、随距离的增加精度降低较快等。

拉线式地表位移计：在固定点与监测点之间通过钢线相连，钢线绕过滑轮与重锤连接，通过滑轮与重锤组合提供的恒力将钢线拉直，监测点的运动带动钢线的运动，进而带动传感探头中角度传感器的转动，此类设备精度高、量程大(可以监测几米到十几米的位移)，且受天气影响小，雨、雾天气均可施测。此种方法的缺点是安装不便，量程需求较大时需要重锤有一定的活动空间，安装高度受到一定限制，另外，由于其测量原理制约，安装时需打开装置罩体，按顺序穿绕测线，非专业人员容易出现安装错误。再者，由于没有计圈装置，滑轮旋转圈数无法计算，无法得知断电期间的位移圈数，给测量结果带来一定隐患。

上述几种方法共同存在的问题是：地灾现场的地表位移监测点一般安装于现场有一定高度的安装台(或杆)上，当安装台发生倾斜时造成顶部的监测点发生水平位移，由于没有倾斜误差校正装置，无法获知产生此位移的根源，造成位地表位移量的误判。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种地表高精度大量程位移测量装置，所述装置包括现场传感模块，其特征在于：所述现场传感模块包括保护罩体、传感转换装置、位移传感器，所述保护罩体用于安装所述传感转换装置，所述传感转换装置上安装有所述位移传感器。所述传感转换装置包括恒力弹簧、变向滑轮、位移变换装置。所述位移传感器上安装有与其同轴的位移滑轮，所述位移滑轮上绕有柔性位移测线。

进一步地，所述位移传感器由固定于一体的大轮与小轮组成。

进一步地，所述传感转换装置包括计圈机构，该计圈机构为变速结构(可以为涡轮蜗杆或齿轮或皮带轮)。

进一步地，所述测量装置还包括安装承台，其作为整个测量装置的加装架，与保护罩体固定，第一角位移传感器、第二角位移传感器、恒力弹簧、变向滑轮均安装固定于所述安装承台上。

进一步地，第一测线用于连接所述弹簧与所述位移变换装置，一端与所述弹簧连接，另一端通过变向装置绕于所述位移变换装置上的小轮上；第二测线用于连接所述位移变换装置与位移监测点，一端绕于所述位移变换装置大轮上，另一端延伸连接到被测位移点。

进一步地，所述第一角位移传感器与所述安装承台固定，其下方设置的旋转轴上有蜗杆结构，所述旋转轴下部与所述位移变换装置固定；所述第二角位移传感器与安装承台固定，其下方设置的旋转轴上有蜗轮结构，由于蜗轮蜗杆结构的作用，第二角位移传感器可将第一角位移传感器在旋转圈数转换为一个较小的角度变化量。