[發明專利]一種用于監測、定位的磁性標簽及方法

無效

• 申請號: 201210039737.5
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102622636A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 江勝華;周智;歐進萍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07;G01B7/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于測量技術領域，涉及一種土木工程安全監測的磁性標簽。

背景技術

在自然地質作用、降雨、人為因素等條件下，露天邊坡、山體邊坡發生失穩滑坡時，對農業、水利、交通、建筑等的危害巨大，對其進行監測預警有著十分重要的意義。傳統的邊坡監測方法，主要有常規的位移計、大地測量、TDR電纜、光纖傳感、合成孔徑雷達干涉測量技術、GPS測量、攝影測量方法等，但大多存在以下問題：(1)現有邊坡變形監測大多將傳感器布置在邊坡表面，通過表面的變形監測數據分析土體內部的位移時，存在人為誤差。而邊坡失穩時，在邊坡內部形成滑移路徑，邊坡深層變形的監測尤為重要。(2)目前，邊坡變形監測大多采用有線健康監測技術，在實際的應用中，有線健康監測系統安裝維護成本極高，特殊部位布線困難，傳輸距離受布線長度的限制。(3)邊坡發生滑動或滑移時為大變形，超出了目前大多數變形傳感器的量程。(4)現有邊坡變形監測傳感器測易受雨水、滾石、泥石流等環境破環，需要精心的維護。

鑒于露天邊坡、山體邊坡在監測中亟需解決的問題，本發明基于磁場梯度張量定位原理和優化算法，提供一種用于監測、定位的磁性標簽，布置在土層深部和表面，磁性標簽能抵抗雨水、滾石、泥石流等環境破壞，監測邊坡、山體等結構的變形，對邊坡的滑動、山體的坍塌等進行預警。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于監測、定位的磁性標簽，解決在雨水、泥石流、滾石等環境中對邊坡、山體的深部和表面，進行變形監測、定位的問題。

本發明的技術方案：磁性標簽包括激磁線圈、定向儀、RF通信控制器、天線、電源和環氧復合密封材料。將激磁線圈、RF通信控制器、天線、電源置于定向儀的中部，整體采用環氧復合材料密封。通過定向儀，使激磁線圈的磁矩保持恒定。

本發明采用磁性標簽中的激磁線圈激發磁場，通過磁力梯度儀監測磁場的改變，基于磁場梯度張量定位和優化算法反演磁性標簽的位置改變。通過磁性標簽中的定向儀，將未知數由磁矩參數m(m_x，m_y，m_z)和位置參數(u，v，w)簡化為位置參數(u，v，w)。通過磁性標簽中的RF通信控制器和天線，依次開啟、關閉每一個磁性標簽的磁場，依次得到每一個磁性標簽的位置，可忽略不同磁性標簽之間的磁場疊加對定位原理和定位算法的影響。

采用RF通信控制器，決定激磁線圈是否通電激勵磁場；僅在監測定位采集數據時進行通電，節省電源，同時避免不同磁性標簽之間的磁場疊加在磁場反演中存在的不適定性、多解性、局部收斂性等問題。

采用磁力梯度儀測量磁性標簽激發的磁場，通過磁場梯度張量和優化算法反演得到磁性標簽的位置，即可實現磁性標簽的監測、定位。在監測定位的磁場反演中，磁性標簽的未知數僅為位置參數。

本發明的效果和益處是：一種用于監測、定位的磁性標簽，可布置在水下、淤泥、土層深部等環境中，實現監測、定位，且具有操作簡單、測試精度高、性能穩定等突出優點。可用于邊坡等巖土結構的變形監測，也可應用于山體的滑坡監測。

附圖說明

附圖1是本發明的磁性標簽的結構框圖。

附圖2是本發明的基于磁性標簽在堤岸或邊坡變形監測中的實施示意圖。

圖中：1天線；2RF通信控制器；3激磁線圈；4電源；5定向儀；6環氧樹脂外殼；7磁力梯度儀；8磁性標簽；9邊坡。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

選擇需要監測、定位的部位，例如邊坡9的表層或深部，埋置磁性標簽8，在結構的非變形區選擇參考位置布置磁力梯度儀7，測量磁性標簽8的磁場。

磁性標簽8激發磁場，由于磁性標簽8與磁力梯度儀7的距離比激磁線圈3的尺寸大得多，將磁性標簽8視為磁偶極子，其磁矩為：

|m|＝πNIR²????(1)