【技术实现步骤摘要】
本专利申请属于地表位移监测，尤其是涉及一种露天矿及路栈边坡的位移及裂缝扩展的监测，更具体地说，是涉及一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置与方法。
技术介绍
1、裂缝是边坡滑坡的显性前兆之一，对其进行精准的监测与预警，事关相关工程的生命财产安全。在实际环境中，多数边坡的监测环境十分恶劣，不便于经常进行人工现场工作，需要远程在线监测，有时还需要进行集群在线监测以进行整体的分析与评价。
2、目前的远程在线监测手段大多或成本较高、或精度较低、或技术复杂难以掌握和分析、或兼而有之，成本高、安装难，使得应急监测和大范围分布传感器变得困难。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置与方法，具有便携、小型、易安装、低成本的特点，从而有效解决上述问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，包括主机箱、外钢拉线、内钢拉线、固定点a、固定点b，
4、固定点a、固定点b均位于主机箱外侧，主机箱通过固定点a固定于边坡的不动侧；
5、外钢拉线一端连接于主机箱外的挂钩上，另一端跨过裂缝后固定在固定点b上，固定点b固定于边坡的移动侧；
6、主机箱内一端固定有绕线轮，绕线轮的轮轴内安装有发条片，绕线轮上固定有内钢拉线，内钢拉线上固定有长度测微刻度尺，主机箱内壁上固定有角度测微刻度尺，长度测微刻度尺平行固定于内钢拉线上、并使其刻
7、主机箱内还安装有数码显微镜摄像头a、数码显微镜摄像头b、数字手机，数码显微镜摄像头a对准长度测微刻度尺拍摄位固定，数码显微镜摄像头b对准角度测微刻度尺拍摄位固定，具体做法是，平行于长度测微刻度尺的法线方向，照准该刻度尺，安装数码显微镜摄像头a；平行于角度测微刻度尺的法线方向，照准该刻度尺，安装数码显微镜摄像头b。数码显微镜摄像头a、数码显微镜摄像头b均电性连接数字手机，数字手机电性连接接收机，接收机电性连接有服务器；
8、数字手机通过专用app采集数码显微镜摄像头a和数码显微镜摄像头b的数据并处理后，无线发送给远程的接收机。
9、进一步，主机箱为使用不锈钢板制成的长方形盒子。
10、进一步，数码显微镜摄像头a、数码显微镜摄像头b的规格为：
11、分辨率为：1920*1080，像素为：3800万，放大倍率为：21-180倍，手动调焦，有led补光灯，tapy c接口。
12、进一步，内钢拉线、外钢拉线均为薄片线状的钢线。
13、进一步，数码显微镜摄像头a通过支架机构安装在主机箱内，支架机构包括固定在主机箱底壁上的支杆、与支杆垂直并可沿支杆长度方向移动的横杆、垂直固定在横杆上的多个限位杆，限位杆与支杆平行，数码显微镜摄像头a也固定在横杆上、并位于限位杆之间，限位杆上部设有通孔，内钢拉线与其上的长度测微刻度尺均穿过限位杆上的通孔。
14、一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测方法，利用了上述的监测装置，包括如下步骤：
15、s1：根据边坡的实际尺寸确定裂缝的允许变形量或允许变形加速度或两者之函数组合，从而确定边坡变形的预警值；
16、比如，硬岩边坡露天矿台阶高度15米的单台阶变形裂缝，天均变形量超过10mm，或累积裂缝宽超过30mm，或变形突然加速，加速超过2mm/d2，都可以设为预警值。注意软硬岩是不同的，边坡高度也是重要的边界条件。
17、s2：建立固定点a与固定点b的二维模型，由于固定点b固定于边坡的移动侧，因此可以用固定点b的二维移动来反映边坡的二维变化；
18、s3：用长度测微刻度尺的一维坐标变化，确定固定点b在水平方向与垂直方向的变化，用角度测微刻度尺的刻度变化，确定内钢拉线与水平线间角度的变化，从而获取固定点b在移动后的水平位移量和竖直位移量；
19、s4：根据裂缝的扩展速度与工程要求设定数码显微镜摄像头a和数码显微镜摄像头b的采样速率，可以根据需要计算任意记录时刻之间的水平位移量和竖直位移量，固定点b的变化可以实时被记录在数据库中，并可以按要求的时间间隔在二维真实模型中以动画的形式进行演示；
20、s5：当边坡裂缝扩展时，固定于移动侧的固定点b牵引外钢拉线，外钢拉线从而牵引内钢拉线一起移动，则数码显微镜摄像头a和数码显微镜摄像头b所分别拍摄的长度测微刻度尺和角度测微刻度尺的刻度就有相应的变化，通过内置于数字手机的专用app中的算法，算出裂缝移动侧的二维位移量，同时此二维坐标的变化也反应在所建立的二维模型中；
21、s6：当所述固定点b的变形量或变形速度超出s1所设定的预警值时，则会在预设的手机号码中发送预警信息，并引发报警信号。
22、进一步，s3中，获取固定点b在移动后的水平位移量和竖直位移量具体包括如下操作：
23、s31、数码显微镜摄像头a采集内钢拉线上长度测微刻度尺的变化，记录出内钢拉线的伸长量δl；
24、s32、数码显微镜摄像头b采集内钢拉线滑过主机箱壁上所固定的角度测微刻度尺的变化，记录出内钢拉线与水平线间的角度变化δα；
25、s33、内钢拉线原长为l0，内钢拉线与水平线的角度为α0，则移动侧的固定点b的初始坐标可以表示为b0(x0,z0)，当移动侧的固定点b随裂缝移动后，内钢拉线的伸长量为δl，内钢拉线与水平线的角度变为α1，则固定点b在位移后的坐标b1(x1,z1)分别可用下式表示：
26、x0＝l0*sinα0，z0＝l0*cosα0
27、x1＝l1*sinα1，z1＝l1*cosα1
28、l1＝l0+δl，α1＝α0+δα
29、δx＝x1-x0，δz＝z1-z0
30、上式中δx、δz则分别是固定点b在移动后的水平位移量和竖直位移量。
31、进一步，s6中，引发的报警信号为声光振动报警信号。
32、由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果是：
33、本专利技术通过两个数码显微镜与固定于钢拉线上的两个测微刻度尺相结合的测量方法，可以监测裂缝移动侧上某点位的二维位移变化，具有便携、小型、易安装、低成本的特点，实用性很强。
34、本专利技术通过对固定在钢拉线上的测微刻度尺长度与角度变化的识别，来计算裂隙的总扩展量，测量精度可以达到0.1mm，同时又可以测出其大尺度的变化量来，可测量的裂缝变化范围在0.1mm～500mm，极大地方便了测量。
35、数码显微镜与手机等数字通讯工具可以无缝联接，易于通过软件和无线通信实现多点监测数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：包括主机箱(1)、外钢拉线(2)、内钢拉线(8)、固定点A(3)、固定点B(4)，
2.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：主机箱(1)为使用不锈钢板制成的长方形盒子。
3.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：数码显微镜摄像头A(5)、数码显微镜摄像头B(6)的规格为：
4.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：内钢拉线(8)、外钢拉线(2)均为薄片线状的钢线。
5.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：数码显微镜摄像头A(5)通过支架机构安装在主机箱(1)内，支架机构包括固定在主机箱(1)底壁上的支杆(51)、与支杆(51)垂直并可沿支杆(51)长度方向移动的横杆(52)、垂直固定在横杆(52)上的多个限位杆(53)，限位杆(53)与支杆(51)平行，数码显微镜摄像头A(5)也固定在横杆(52)上、并位于限位杆(53)之间，限位
6.一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测方法，利用了权利要求1-5任一项所述的监测装置，其特征在于包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测方法，其特征在于：S3中，获取固定点B(4)在移动后的水平位移量和竖直位移量具体包括如下操作：
8.根据权利要求6所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测方法，其特征在于：S6中，引发的报警信号为声光振动报警信号。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：包括主机箱(1)、外钢拉线(2)、内钢拉线(8)、固定点a(3)、固定点b(4)，
2.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：主机箱(1)为使用不锈钢板制成的长方形盒子。
3.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：数码显微镜摄像头a(5)、数码显微镜摄像头b(6)的规格为：
4.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：内钢拉线(8)、外钢拉线(2)均为薄片线状的钢线。
5.根据权利要求1所述的一种基于数码显微镜技术的边坡裂缝监测装置，其特征在于：数码显微镜摄像头a(5)通过支架机构安装在主机箱(1)内，支架机构包括固定在主机箱(1)底壁上的支...
【专利技术属性】
技术研发人员：田欣，郭斌，李华，陈彦亭，来有邦，荣辉，李志鹏，王磊，袁腾，叶会师，杨天鸿，郭献章，邓文学，赵永，张鹏海，刘洋，陈通，高玉倩，赵淑芳，齐杰，
申请(专利权)人：河北钢铁集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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