[發明專利]基于慣性測量技術的無人式滑坡橫向變形監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110338044.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113175912B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張永權;唐輝明;張俊榮;路桂英;李長冬;王倩蕓;林成遠
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01S19/14;G01C21/16;G08C17/02
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 王佩

本發明提供一種基于慣性測量技術的無人式滑坡橫向變形監測系統及方法，變形耦合管道布設于滑坡體內，無人式軌跡儀內設有電連接的電池、電機輪、單片機、慣性傳感器，單片機控制電機輪帶動無人式軌跡儀在變形耦合管道內來回移動；單片機控制慣性傳感器測量變形耦合管道的形狀，兩個監測墩分別位于變形耦合管道兩端，監測墩上設有GPS設備和通訊設備，通訊設備與單片機通訊連接，單片機獲取變形耦合管道的形狀并發送至通訊設備。本發明提出的技術方案的有益效果是：可全天候、全球、全時間地工作，應用場景廣泛，技術成熟，設計合理，適用于滑坡地表、地下乃至水下的變形監測，無人式軌跡儀測量數據更新率高、短期精度和穩定性好。

技術領域

本發明涉及滑坡變形監測技術領域，尤其涉及一種基于慣性測量技術的無人式滑坡橫向變形監測系統及方法。

背景技術

滑坡是一種全球范圍內常見的地質災害，被聯合國列為“國際減災十年”的重要研究內容之一。由于滑坡災害具有臨界突發性、破壞力巨大等特點，常常給滑坡區居民的生命財產安全帶來嚴重威脅。持續監測獲得其變形特征并以此為基礎來預測、治理是滑坡地質災害的有效控制手段。

滑坡位移場的監測包括地表位移監測和深部位移監測。滑坡地表相對位移測量的方法有：機械測量法、伸縮計法、全站儀測量、數字化近景攝影和激光位移法、激光光纖測量法；滑坡地表絕對位移測量方法有：GPS法、激光雷達測量、合成孔徑干涉儀法等。深部位移監測主要采用鉆孔傾斜測量法。機械測量法適用于群測群防，精度差、信息量少。滑坡預警伸縮儀適用于單一裂縫監測、測量精度提高、測量數據少且需要專業人員維護。數字化近景攝影能夠進行動態、三維測量，信息量高，但受滑坡上覆蓋植被影響。激光位移測量需要建設基準平臺、測量精度高，但易受環境影響。光纖光柵埋設測量發展較新，在巖體微變形的測量上具有明顯優勢，但是仍需發展完善。GPS法精度高，但只能完成地表單點的變形監測，無法獲得地下局部變形和地面變形連續分布數據。激光雷達測量法適用于快速對大范圍區域進行數據采集和分析，但需要基于精確的DEM。鉆孔傾斜測量法測量結果精確，然而也存在管-土耦合誤差以及測量耗時長、測量對象為垂向位移分布的限制。專利CN 107894239B和CN101051089A提供了一類基于慣性技術的地下變形測量技術，該類技術可應用于滑坡體空間任意深度水平方向連續位移分布信息的精確測量，并借此了解滑坡體變形特征。但是存在需要人工定期操作以及充電的局限性，使用麻煩，操作復雜。因此，基于此類技術，發展無人操作的一種滑坡體內任意空間布設，并自動持續穩定獲得滑坡體內部水平向位移變化數據的方法，對滑坡工程防治、機理研究、預測預報等都具有重要的工程意義與實際價值。

發明內容

有鑒于此，為解決上述問題，本發明的實施例提供了一種基于慣性測量技術的無人式滑坡橫向變形監測系統及方法。

本發明的實施例提供一種基于慣性測量技術的無人式滑坡橫向變形監測系統，包括：

變形耦合管道，布設于滑坡體內，且位于滑動面上方；

無人式軌跡儀，放置于所述變形耦合管道內，所述無人式軌跡儀上設有電連接的電池、多個電機輪、慣性傳感器和單片機，所述電機輪用于與所述變形耦合管道內側壁相抵，所述電機輪通電時，所述單片機控制所述電機輪轉動，帶動所述無人式軌跡儀在所述變形耦合管道內來回移動；所述無人式軌跡儀在移動過程中，所述單片機控制所述慣性傳感器測量所述變形耦合管道的形狀；

兩個監測墩，分別與所述變形耦合管道兩端固定連接，所述監測墩上設有GPS設備和通訊設備，所述GPS設備用于實時獲取所述監測墩的位置，所述通訊設備與所述單片機通訊連接，所述單片機獲取所述變形耦合管道的形狀并發送至所述通訊設備，所述通訊設備用于將所述變形耦合管道的形狀上傳網絡或移動終端。

進一步地，所述監測墩上設有太陽能電池，所述變形耦合管道上纏繞有無線電源發射線圈，所述太陽能電池與所述無線電源發射線圈電連接，所述無人式軌跡儀上纏繞有無線耦合線圈，所述無線電源發射線圈和所述無線耦合線圈無線耦合，所述電池與所述無線耦合線圈電連接。