[发明专利]基于RS485总线技术的多节点超长深部位移监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及滑坡钻孔三维变形监测领域，属于岩土工程深部位移监测设备，具体涉及一种基于RS485总线技术的多节点超长深部位移监测系统。

背景技术

在滑坡深部位移监测中，传统的测量方法常采用滑动式测斜仪或者固定式测斜仪来监测边坡深部变形，滑动式测斜仪则是在钻孔内沉放测斜管，利用手拉滑动式测斜仪在测斜管导轨上下定长定点测量钻孔内部倾斜位移，从而掌握钻孔内部的形变情况。然而，无论是滑动测斜仪还是固定测斜仪都有自身的缺陷：固定测斜仪精度高，能够随着边坡变形进行长期监测，但是固定测斜仪在同一深部位移钻孔可安装测量点数有限；滑动测斜仪本身测量精度很高，但是随着滑坡不断的演化变形，钻孔内的测斜管或被错断或被挤压变形，此时滑动式测斜仪不能沉入钻孔中进行测量。两种设备虽然都能够进行精确测量，但是对于整个钻孔测量点位数量和深部位移长期监测上都不能满足实际使用需求。

然而，同类型用于深部位移测量的国外产品无论在测量方式或者是在使用效果上都非常的好，也能够满足三维大位移的测量需求。但是国外产品安装结构复杂，需要相应的安装空间，以及设备造价安装成本上不符合我国的地质灾害监测国情，因此一种能够进行深部位移多节点测量，并且能够长期捕捉深部位移变形测量，且安装简便造价低廉的监测设备就显得尤为重要。

发明内容

深部位移监测是获取地质体变形特征及演化过程最直接、最有效的手段之一。针对目前深部位移监测的不足，本发明的目的在于提供一种通过485总线连接，多节点重力加速度传感器并联在485总线上，对深部钻孔各个点位层位进行三维静态位移测量的监测系统。

为实现上述目的，本发明一种基于RS485总线技术的多节点超长深部位移监测系统，包括：

N个多节点加速度传感器单元，其中N>1；

N个485数字中继控制单元；

无线数据采集发射装置；

通过485总线对上述加速度传感器单元和485数字中继控制单元进行连接，对深部钻孔各个点位层位进行三维静态位移测量，所述N个485数字中继器配合控制N个多节点加速度传感器单元，确保供电线路的电流能够通过各个单元的逐次开关，将电流依次传输到各个加速度传感器直至整串传感器的末端,使得485总线能够依次使用。

进一步，所述系统还包括：

电路板固定支架，用于固定多节点加速度传感器单元和中继控制单元；

传感器测量刚性单元管，用于保护放置在其中的电路板单元，同时作为钻孔测量单元的刚性段；

柔性连接件，两端具有钢结构连接件，相邻的传感器测量刚性单元管之间通过柔性连接件连接，在地质变形过程中吸收能量，保护传感器测量刚性单元管不发生变形。

进一步，还包括：

外部保护单元，套附于传感器测量刚性单元管以及柔性连接件外壁的保护层。

进一步，所述外部保护单元共有四层，一层热塑管，用来防止深部位移监测中水压渗透入管的防水层，热塑管外套设一层钢编网，用来屏蔽外界复杂环境电干扰，再在钢编网外套设一层热塑管，用来收紧钢编网且进行二次防水渗透处理，再在整个外壁套设一层钢编网，该层钢编网是二次进行屏蔽外界复杂环境电干扰且对热塑管进行保护。

进一步，所述中继控制单元为485数字中继器，所述每个多节点加速度传感器单元由8只数字量加速度传感器组成，每8只485数字量加速度传感器组成的多节点加速度传感器单元由对应的1只485数字中继器进行控制。

进一步，所述每个加速度传感器具有水平圆板传感器单元和垂直板传感器中控单元，所述水平圆板传感器单元为传感器芯片板，为主要测量芯片单元；所述垂直板传感器中控单元为传感器单片机中控中心，主要进行控制采集、多采样数据均差运算、和存储传输功能。

进一步，所述水平圆板传感器单元上焊接有mems加速度传感器芯片，且该芯片放置水平即与钻孔方向垂直，利用加速度传感器的XY轴测量岩土体的前后左右变形，再利用加速传感器的Z轴测量岩土体的沉降变形，垂直板传感器中控单元焊接有传感器单片机主芯片、通讯芯片及电路器件，水平圆板传感器单元与垂直板传感器中控单元的链接采用4焊点焊接连接。

进一步，垂直板传感器中控单元焊接有传感器单片机主芯片、通讯芯片及电路器件，电路板与水平圆板垂直且与钻孔平行，该板子上有四个连线孔分别为电源正负连接孔和485AB通讯连线孔。

根据本发明的深部位移多节点测量装置，能够长期捕捉深部位移变形测量，且安装简便造价低廉，适合我国国情广泛使用，对于地质灾害的监测和预警具有重大意义。

附图说明