【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及位移测量，特别是指一种多点串联式边坡位移自动监测装置及方法。
技术介绍
1、滑坡作为典型的地质灾害之一，其具有成因复杂、类型繁多、隐蔽性、突发性等特征，一旦发生，难以及时规避，一直是灾害防治的一大难题，科学准确预测预报边坡岩体失稳是岩土工程中急需突破的关键科学问题之一。边坡灾害发生的过程包括滑坡体的萌生、发展与失稳，这一过程中伴随着大量的可探测信息，如地表沉降与倾斜、深部位移、微震等，但由于在边坡岩土体位移监测领域，无法准确预判灾害发生位置，往往需要布设大量测点，并采用单点人工监测的方案，导致人力、物力的消耗巨大，监测项目造价的居高不下造成因测点分布不足带来监测数据片面以及时效性低等问题，难以达到预测预报效果。
2、传统的边坡测量技术主要包括基于卫星遥感的地表位移监测技术和倾角测斜的深部位移测量技术。卫星遥感技术需满足良好的通视条件，监测精度受雨天、雾气等影响，且滑坡灾害往往发生在强降雨地区，其监测精度大打折扣；现有的倾角测斜技术中，滑动式测斜探头在进行边坡位移测量时需人工拉动探头每隔一定的距离停留一次，进行一次读数，同一时间仅能进行一个深度及一个方向的读数，一方面存在耗时、耗力、效率低及周期长等问题，另一方面无法满足实时监测与位移数据同步生成的需求。如果将多个探头放置在孔中又存在每个探头均需一根电缆线通到孔口，有限的导轨管空间限制了探头的分布数量，降低了测量精度；且一旦出现故障则无法取出维修，不能重复利用，增加了使用成本。
技术实现思路
1、为了解决现有
2、本专利技术实施例提供的技术方案如下：
3、第一方面：
4、本专利技术实施例提供的一种多点串联式边坡位移自动监测装置，包括：倾斜角度测量单元、串联铰链、导轨管、固定环、孔口支架、重力式伸缩变形计、通讯线路、rs485数据交互模块、测站电台、4g模块以及pc端监测系统；
5、所述倾斜角度测量单元放置在所述导轨管内，通过所述串联铰链将所述倾斜角度测量单元串联，并通过所述孔口支架将所述倾斜角度测量单元的顶端悬吊在孔口；
6、所述导轨管安装在岩土体测孔内并作为所述倾斜角度测量单元的移动轨道；
7、所述重力式伸缩变形计与最下端的所述倾斜角度测量单元铰接；
8、所述通讯线路将每个所述倾斜角度测量单元的线路并联；
9、所述rs485数据交互模块在孔口接收通讯线路的数据；
10、所述测站电台通过无线方式控制一个区域的多个所述rs485数据交互模块，并接收多个所述rs485数据交互模块的数据；
11、所述4g模块将所述测站电台的数据上传至互联网；
12、所述pc端监测系统接收互联网中每个所述测站电台的各个测孔内所述倾斜角度测量单元的角度数据，并将所述角度数据实时转换为位移数据。
13、第二方面：
14、本专利技术实施例提供的一种多点串联式边坡位移自动监测方法，利用第一方面中的多点串联式边坡位移自动监测装置，监测方法包括：
15、s1：将导轨管放入现场钻孔中，并采用填充材料充满导轨管与孔壁间隙，待凝固后约24小时准备进行下一步操作；
16、s2：将重力式伸缩变形计安装在第一个倾斜角度测量单元底部，并将其线路连接至通讯线路，将剩下的倾斜角度测量单元依次采用串联铰链串联起来，并将每个倾斜角度测量单元的线路并联在通讯线路；待串联完成后，将顶部的倾斜角度测量单元连接在孔口支架中的固定环；
17、s3：将连接完成的串联装置放入导轨管，并将孔口支架固定在孔口，通过调节长螺杆将整个串联装置调至合适的位置，即重力式伸缩变形计的示数在量程一半处，并采用指南针定位并记录传感器的x和y方向；
18、s4：在孔口布置rs485数据交互模块，并将通讯线路接入接线柱，用防水雨罩包装以防雨水进入；
19、s5：在周边5公里范围的室内布置测站电台，采用rs485转usb模块将其连接至电脑，打开串口软件进行读数调试；
20、s6：将4g模块连接至测站电台，完成数据的入网；
21、s7：打开pc端监测系统开始读取数据，并将第一次读取的数据作为基准进行归零操作，将接收到的角度数据实时转换为x方向位移数据和y方向位移数据；
22、s8：将所述重力式伸缩变形计的位移数据转换为z方向位移数据。
23、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
24、在本专利技术中，多点串联式边坡位移自动监测装置实现了同一测孔中多个点位倾角数据的自动化采集与传输，并在孔底设计了重力式伸缩变形计实现了竖向位移的同步监测，构建了水平与竖直位移场的一体化监测体系；监测方法能够识别各个测量单元，并对所有测量单元发送指令并接收数据，实现了多个测孔数据的保存与分析以及位移曲线的实时生成，自动化监测提高了监测效率，降低了监测成本；各个倾斜角度测量单元可在现场自由组装为任意长度，并从导轨管取出后重复使用，解决了人工单点多次测量耗时、数据波动大、无法实时连续监测等问题，以及现有探头存在的不能自动化监测、数据不连续、不能现场灵活拼接为任意长度等缺点，可广泛应用于边坡工程岩体失稳过程监测与预警。
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1.一种多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，包括：倾斜角度测量单元、串联铰链、导轨管、固定环、孔口支架、重力式伸缩变形计、通讯线路、RS485数据交互模块、测站电台、4G模块以及PC端监测系统；
2.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述倾斜角度测量单元用于监测所述导轨管的角度变化，所述倾斜角度测量单元具有唯一的IP地址。
3.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述倾斜角度测量单元包括倾角传感器和骨架；
4.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述固定环通过所述串联铰链与最上端的一个所述倾斜角度测量单元连接，所述固定环与所述孔口支架连接，所述孔口支架与固定在孔口土体中的混凝土块连接，所述孔口支架设有骨架螺丝杆，所述骨架螺丝杆用于上下调节所述倾斜角度测量单元的竖向位置，所述倾斜角度测量单元安装完成后与所述骨架螺丝杆一体。
5.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述导轨管与钻孔孔壁之间的间隙采用水泥土浆液填充，所
6.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述重力式伸缩变形计与最下方的所述倾斜角度测量单元铰接；
7.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述通讯线路与每个所述倾斜角度测量单元长度相同；所述通讯线路采用防水航插接头对接；所述通讯线路与每个所述倾斜角度测量单元一起拆卸；所述通讯线路为线路总线；所述通讯线路从多个所述倾斜角度测量单元的侧面穿过，将每个所述倾斜角度测量单元的线路并联在所述通讯线路中；所述通讯线路在孔口连接所述RS485数据交互模块；
8.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述PC端监测系统接收互联网中每个测站的各个测孔内的所述倾斜角度测量单元的角度数据；所述PC端监测系统将接收到的角度数据实时转换为位移数据，并绘制位移变化曲线；所述PC端监测系统支持一对多发送指令，所述一对多发送指令包括：一次性对所有所述倾斜角度测量单元发送指令并接收返回的数据，所述PC端监测系统支持自动化在线实时采集数据；
9.一种多点串联式边坡位移自动监测方法，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，监测方法包括：
10.根据权利要求9所述的多点串联式边坡位移自动监测方法，其特征在于，在所述S8之后，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，包括：倾斜角度测量单元、串联铰链、导轨管、固定环、孔口支架、重力式伸缩变形计、通讯线路、rs485数据交互模块、测站电台、4g模块以及pc端监测系统；
2.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述倾斜角度测量单元用于监测所述导轨管的角度变化，所述倾斜角度测量单元具有唯一的ip地址。
3.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述倾斜角度测量单元包括倾角传感器和骨架；
4.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述固定环通过所述串联铰链与最上端的一个所述倾斜角度测量单元连接，所述固定环与所述孔口支架连接，所述孔口支架与固定在孔口土体中的混凝土块连接，所述孔口支架设有骨架螺丝杆，所述骨架螺丝杆用于上下调节所述倾斜角度测量单元的竖向位置，所述倾斜角度测量单元安装完成后与所述骨架螺丝杆一体。
5.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自动监测装置，其特征在于，所述导轨管与钻孔孔壁之间的间隙采用水泥土浆液填充，所述导轨管的外侧包裹有光滑薄膜，所述光滑薄膜用于使所述导轨管在水泥土间竖向滑动。
6.根据权利要求1所述的多点串联式边坡位移自...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢波，汪斌，刘小红，朱杰兵，金志豪，徐栋栋，朱瑜劼，郭紫锦，胡伟，吴勇进，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
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