[发明专利]一种基于电子系统的现场岩体结构面变形长期监测装置和方法

权利要求书

1.一种基于电子系统的现场岩体结构面变形长期监测方法，其特征是：所述方法利用的监测装置包括激光发射部件、激光接收部件；

所述激光发射部件包括激光发射器；

所述激光接收部件包括固定板及在所述固定板上设置的多个光电传感器；

每个所述光电传感器分别与控制器连接，激光发射器与控制器通过计时器连接；

所述监测装置包括太阳能电板，太阳能电板与蓄电池连接，

激光发射器、光电传感器、温度传感器、湿度传感器、计时器、控制器分别与蓄电池连通；

所述激光发射器、光电传感器用于准确测量激光发射点和固定板上光电传感器之间的距离，进而取得各传感器的空间位置，最高可达到1nm分辨率，响应时间可达1ms，可以适用于-20℃至+55℃；

所述温度传感器测量环境温度变化，湿度传感器测量环境湿度变化，根据不同温度、湿度情况下岩石的涨缩系数，对岩石结构面变形进行修正；

所述激光发射部件还包括由旋转电机驱动的旋转底座，所述激光发射器设在旋转底座上，所述旋转电机与控制器通过计时器连接；

所述激光接收部件至少包括三块固定板，每块所述固定板上各设置多个光电传感器；

所述方法包括三向定位、三向初测、即时测定、校核、实时测定、比对；

所述三向定位，将第一个固定板上的多个光电传感器进行定点，另外两个固定板以第一个固定板到激光发射器的距离为半径，以相同角度分别位于第一个固定板的两边，三个固定板分别定点在同一弧面上，并将其第一个固定板上的光电传感器在一个平面上依次标出其中心位置点A1\A2\A3…An,然后用直线将相邻的中心位置A1\A2\A3…An点连接起来组成第一定位平面图，同时将第二个固定板上的光电传感器在一个平面上依次标出其中心位置点B1\B2\B3…Bn,然后用直线将相邻的中心位置B1\B2\B3…Bn点连接起来组成第二定位平面图，另将第三个固定板上的光电传感器在一个平面上依次标出其中心位置点C1\C2\C3…Cn,然后用直线将相邻的中心位置C1\C2\C3…Cn点连接起来组成第三定位平面图；

所述三向初测，将第一块固定板放置在结构面一侧a位、将第二块固定板放置在结构面一侧的b位、将第三块固定板放置在结构面一侧的c位、激光发射器放置在结构面另一侧，启动激光发射器发射激光，a位固定板上某个光电传感器接收到激光信号，将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第一定位平面图上标出，即第一初始位置点(X_A0,Y_A0,Z_A0)，使激光发射器旋转一定角度并发射激光，b位固定板上某个光电传感器接收到激光信号，将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第二定位平面图上标出，即第二初始位置点(X_B0,Y_B0,Z_B0)，使激光发射器再次旋转一定角度并发射激光，c位固定板上某个光电传感器接收到激光信号，将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第三定位平面图上标出，即第三初始位置点(X_C0,Y_C0,Z_C0)；三个初始位置连成一个平面，求得初始形心位置点(X₀,Y₀,Z₀)；

所述即时测定，在确定初始位置后，随即启动激光发射器向a位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第一定位平面图上标出，即第一即时位置点(X'_A0,Y'_A0,Z'_A0)，激光发射器定时启动、并旋转向b位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第二定位平面图上标出，即第二即时位置点(X'_B0,Y'_B0,Z'_B0)，激光发射器定时启动、并旋转向c位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第三定位平面图上标出，即第三即时位置点(X'_C0,Y'_C0,Z'_C0)；三个即时位置连成一个平面，求得即时形心位置点(X'₀,Y'₀,Z'₀)；

所述校核，在平面图上分别对比初始形心位置点(X₀,Y₀,Z₀)与即时形心位置点(X'₀,Y'₀,Z'₀)，如果二者重合则证明装置安装的合理，可进行结构面的实时测定，反之，不重合则证明装置安装不合理，需要进一步进行安装检查；

所述实时测定，激光发射器定时启动向a位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第一定位平面图上标出，即第一实时位置点(X_A1,Y_A1,Z_A1)，激光发射器定时启动、并旋转向b位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第二定位平面图上标出，即第二实时位置点(X_B1,Y_B1,Z_B1)，激光发射器定时启动、并旋转向c位固定板方向发射激光，并将接收到激光信号的光电传感器对应的中心位置点在第三定位平面图上标出，即第三实时位置点(X_C1,Y_C1,Z_C1)；三个实时位置连成一个平面，求得实时形心位置点(X₁,Y₁,Z₁)

所述比对，在平面图上可进行初始形心位置点(X₀,Y₀,Z₀)与不同时间的实时形心位置点(X₁,Y₁,Z₁)的对比，通过对比判断形心的移动，由此可知结构面的变形运动； 测定的位置点越多，监测的数据精度越高，对边坡岩体结构面的变形监测越精准。