[发明专利]基于低频磁感应通信的滑坡深部位移监测装置和监测方法

说明书

本发明公开了一种基于低频磁感应通信的滑坡深部位移监测装置和监测方法，其中，装置包括竖直埋设于地下的探测设备、远程传输单元和上位机，所述探测设备包括数段PVC管，所述PVC管内壁竖直镶嵌一条形的刚体，且刚体两端与PVC管两端平齐；所述PVC管内壁底部分别设有一测斜节点，位于最下端的PVC管底部通过底板密封，且PVC管内填充满中砂；测斜节点与远程传输单元磁感应通信。本发明还采用传递节点传递唤醒信号，不仅能够有效避免传统监测装置所遇到的卡孔、读数误差大、牵引线易断等问题，还能克服无线射频传输方式的路径损耗高、信道不稳定、天线尺寸大、功耗大、地下传输距离近等缺点。

技术领域

本发明涉及一种位移监测装置和方法，尤其涉及一种基于低频磁感应通信的滑坡深部位移监测装置和监测方法。

背景技术

滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。据全国地质灾害通报书2016显示，2016年全国共发生滑坡7403起，占地质灾害总数的76.2％，给人民群众的生命财产安全造成了巨大的威胁。所以对滑坡的监测变得非常重要。

根据文献调研，目前在滑坡深部位移监测中，传统的测量方法常采用固定式测斜仪或滑动式测斜仪来监测边坡深部变形,近年也有利用电磁互感原理测量位移的方法(如中国专利ZL 201310140231.8，一种地下变形量的三维测量方法及测量系统)。

固定式倾斜仪将多个传感器连接在一起，各个传感器测量角度值，然后根据换算得到位移值。固定测斜仪主要采用有线传输方式，或者地下采用有线、地上采用无线的通信方式，如中国专利ZL 201210588526.7，一种固定式测斜仪系统，随着滑坡体位移的不断变大，容易导致信号线拉扯断裂，进而造成数据无法传输。近年来，本发明人也尝试采用ISM免费频段(如433MHz)进行地下无线传输，实验结果表明，433MHz通讯装置在土壤中只能传输1.2米，但滑坡深部位移监测通常为10米及以上，所以远不能满足滑坡深部位移监测的需要。美国佐治亚理工学院Ian F.Akyildiz教授领导的研究团队也证实了在地下复杂环境中，如在土壤、砂石、水分的复合介质中传输时，ISM免费频段(如433MHz)具有路径损耗高、信道不稳定、天线尺寸大等问题，因此，这种方式并不适用于滑坡体内部监测。

滑动式倾斜仪则是将测斜仪放在测斜管内部，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的倾斜位移。滑动式钻孔倾斜仪虽然可以监测全孔的水平位移，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，会导致测斜仪不能深入孔中进行测量，无法继续对滑坡体进行监测。进一步，这种方式一般需要人工在现场测量，人工确定深度存在读数误差，而且在灾害现场测量，对人员安全存在潜在风险。

因此，现有的滑坡深部位移监测仪器以及利用电磁波在地下进行无线数据传输的方式，都存在诸多问题，不能较好地满足深部位移的长期监测要求，一种能够满足滑坡深部位移长期监测的装置便显得极为重要。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，能够实现滑坡体深部位移的长期监测、易安装、无需人工介入、传输信号稳定，路径损耗小的基于低频磁感应通信的滑坡深部位移监测装置和监测方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于低频磁感应通信的滑坡深部位移监测装置，包括竖直埋设于地下的探测设备、远程传输单元和上位机，所述探测设备包括数段从上到下同轴设置且可拆卸连接的PVC管，所述PVC管内壁竖直镶嵌一条形的刚体，且刚体两端与PVC管两端平齐；

所述PVC管内壁底部分别设有一测斜节点，位于最下端的PVC管底部通过底板密封，且PVC管内填充满中砂；

所述测斜节点包括第一MCU、分别与第一MCU连接的角度传感器、第一磁感应接收模块和第一磁感应发射模块；

所述第一磁感应接收模块用于接收磁感应信号，并将其解调为电信号；