一种自供电式位移传感器、山体滑坡监测系统及方法技术方案

本申请提供了一种自供电式位移传感器、山体滑坡监测系统及方法。自供电式位移传感器用于埋设在待监测山体内以对待监测山体是否发生滑坡进行监测，当待监测山体发生滑坡时，自供电式位移传感器产生相应的电信号，自供电式位移传感器在待监测山体发生滑坡时产生相应电信号的原理与摩擦纳米发电机一致，摩擦纳米发电机的工作模式至少包括垂直接触

【技术实现步骤摘要】
一种自供电式位移传感器、山体滑坡监测系统及方法


[0001]本申请涉及传感器的
，尤其涉及一种自供电式位移传感器、山体滑坡监测系统及方法。

技术介绍

[0002]对于山体滑坡的产生原因，一方面是对潜在的地质灾害隐患没有做到完备的调查和分析，另一方面是对已存在的地质灾害隐患缺乏应有的防范意识，没有及时地建立精准的山体滑坡监测系统。虽然，通过一些工程措施，比如改变坡体的几何形状、减缓坡度、改善排水工程、加强支挡防护等，可以在一定程度上降低山体滑坡的风险和危害，但是山体滑坡作为一种自然现象的重要组成部分不可能从根本上杜绝，故而对山体滑坡的监测是十分有必要的。
[0003]相关技术中，位移是山体滑坡监测的重要指标之一，其监测的手段也多种多样，下面将列举出几个实例对此进行说明。大地测量法通过设置高精度的光学仪器进行位移的测量，其可以对山体的重点部位进行定点位移变形监测，而且监测面积广，可以有效地进行监测并确定边坡变形状态，但是也容易受到地形通视条件以及气象条件(比如风、雨、雾、雪等)的影响，工作量大，周期长，连续监测能力较差。基于卫星和地面遥感等技术的山体滑坡监测方法，具有精度高、效率高、范围广、可自动化地进行24小时监测等优点，其可以减少编译和系统更新所需的时间，但是诸如植被过度生长和夜间捕获限制等潜在问题使其难以从光学图像进行精准地监测，并容易导致误报事件，同时成本和维护费用较为昂贵，且难以识别地下滑坡。基于诸如孔径雷达和分布式光纤传感器的山体滑坡监测方法，虽然也能够大范围、精确地实现对位移的监测，但是受限于监测系统的成本和复杂性以及外部电源的要求，导致其无法满足在容易发生山体滑坡的偏远山区的推广。
[0004]因此，有必要对用于监测山体滑坡的位移传感器进行设计。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种自供电式位移传感器、山体滑坡监测系统及方法，旨在解决相关技术中监测山体滑坡的位移传感器的可靠性较低、成本较高的问题。
[0006]为了解决相关技术中所存在的上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种自供电式位移传感器，用于埋设在待监测山体内以对待监测山体是否发生滑坡进行监测，当待监测山体发生滑坡时，自供电式位移传感器产生相应的电信号；其中，自供电式位移传感器在待监测山体发生滑坡时产生相应电信号的原理与摩擦纳米发电机一致，摩擦纳米发电机的工作模式至少包括垂直接触
‑
分离模式、水平滑动模式、单电极模式及独立层模式。
[0007]本申请实施例第二方面提供了一种山体滑坡监测系统，该山体滑坡监测系统包括：多个本申请实施例第一方面所述的自供电式位移传感器，各自供电式位移传感器分别用于埋设在待监测山体内的不同位置；信号采集器，信号采集器电性连接于各自供电式位移传感器，用于在待监测山体发生滑坡时接收相应位置的自供电式位移传感器产生的电信
号，并将电信号转换成数字信号；显示器，显示器通信连接于信号采集器，用于接收数字信号并进行相应的显示。
[0008]本申请实施例第三方面提供了一种山体滑坡监测方法，包括：本申请实施例第一方面所述的自供电式位移传感器在待监测山体发生滑坡时产生相应的电信号，其中，自供电式位移传感器埋设于待监测山体内；信号采集器接收电信号，并将电信号转换成数字信号；显示器接收数字信号并进行相应的显示。
[0009]从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：当待监测山体发生滑坡时，自供电式位移传感器会产生相应的电信号，而其产生相应电信号的原理与摩擦纳米发电机一致，也就是说，本申请将摩擦纳米发电机转用到了对山体滑坡的监测当中；对于摩擦纳米发电机，其可以将环境中的能量转换为电能，当其设置的两种不同的材料相接触时，由于两者的电负性不同，所以它们的表面会分别带有正、负电荷，而当两者的表面分离时，两者表面所分别携带的正电荷与负电荷也会发生分离，从而形成了感应电动势，即产生了相应的电信号，这使得摩擦纳米发电机能够实现自我供电而无需外接电源；在本申请中，待监测山体发生滑坡即是导致上述两种不同材料的表面相互分离的原因所在，故而本申请提供的自供电式位移传感器在待监测山体发生滑坡时可以产生相应的电信号。由此可见，本申请无需外接电源，即可基于摩擦纳米发电机的原理在待监测山体发生滑坡时产生相应的电信号，而且摩擦纳米发电机还具有输出高、能量转换效率高及制造成本低廉等优点，这使得传感器不易受地形通视条件和气象条件的影响，连续监测的能力较强，也不易发生误报事件，监测的精确度较高，可以快速地对待监测山体发生滑坡的位置进行定位，这些无疑都提升了传感器的可靠性，并降低了传感器的研发、制作成本。
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本申请实施例提供的山体滑坡监测系统的第一种系统框图；
[0012]图2为本申请实施例提供的山体滑坡监测系统的第二种系统框图；
[0013]图3为本申请实施例提供的自供电式位移传感器的结构示意图；
[0014]图4为本申请实施例提供的传感单元的结构示意图；
[0015]图5为本申请实施例提供的自供电式位移传感器在不同滑动距离下的输出电压示意图；
[0016]图6为本申请实施例提供的自供电式位移传感器在不同滑动速度下的输出电压示意图；
[0017]图7为本申请实施例提供的山体滑坡监测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加的明显、易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表
示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0019]图1为本申请实施例提供的山体滑坡监测系统的第一种系统框图，在一些实施例中，山体滑坡监测系统100包括信号采集器120、显示器130及用于埋设在待监测山体内不同位置的多个位移传感器110，其中，显示器130通信连接于信号采集器120，信号采集器120电性连接于各位移传感器110。在实际的应用中，当待监测山体未发生滑坡时，各位移传感器110不会产生电信号；当待监测山体发生滑坡时，相应位置的位移传感器110会因感应到滑坡而产生相应的电信号，之后信号采集器120会接收这些电信号并将这些电信号转换成数字信号以发送至显示器130，而显示器130在接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自供电式位移传感器，其特征在于，用于埋设在待监测山体内以对所述待监测山体是否发生滑坡进行监测，当所述待监测山体发生滑坡时，所述自供电式位移传感器产生相应的电信号；其中，所述自供电式位移传感器在所述待监测山体发生滑坡时产生相应电信号的原理与摩擦纳米发电机一致，所述摩擦纳米发电机的工作模式至少包括垂直接触
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分离模式、水平滑动模式、单电极模式及独立层模式。2.根据权利要求1所述的自供电式位移传感器，其特征在于，当所述自供电式位移传感器在所述待监测山体发生滑坡时产生相应电信号的原理与单电极模式的所述摩擦纳米发电机一致时，所述自供电式位移传感器包括：主体，用于埋设在所述待监测山体内；多个传感单元，所述传感单元包括第一传感元件、第二传感元件、内磁吸元件以及外磁吸元件，所述第一传感元件设置于所述主体的内壁上，所述第二传感元件的一侧与所述第一传感元件接触、相对的另一侧粘接有所述内磁吸元件，所述外磁吸元件设置于所述主体的外壁上且与所述内磁吸元件相对应；其中，当所述待监测山体未发生滑坡时，所述内磁吸元件与所述外磁吸元件之间的磁吸力使得所述第二传感元件相对于所述第一传感元件固定；当所述待监测山体发生滑坡时，滑坡所产生的土石带动所述外磁吸元件滑动，所述外磁吸元件的滑动使得所述内磁吸元件带动所述第二传感元件相对于所述第一传感元件同步滑动并产生相应的电信号。3.根据权利要求2所述的自供电式位移传感器，其特征在于，所述第一传感元件具有导电性，所述第一传感元件与所述第二传感元件之间的摩擦电负性差值大于预设阈值，所述第一传感元件及所述第二传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄龙彪，董必钦，陈淼，吴颖辉，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：