[发明专利]一种基于多源声呐定位的水下滑坡体变形监测装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于多源声呐定位的水下滑坡体变形监测装置和方法，通过固定布置在坡体表面的标识声呐设备对监测目标进行识别跟踪，由水平布置于水面的浮漂型多源声呐发射接收装置获取水下反射声呐数据，对声呐数据处理得到监测目标的空间坐标信息并结合GNSS接收机获取的设备当前的大地坐标进行坐标转换，通过水下温度传感器获取实时水温数据，最后数据传输装置基于网络通讯技术实时将位置信息和水温数据传输到数据中心系统并建立相应的时间序列。

技术领域

本发明涉及一种基于多源声呐定位技术的水下滑坡体变形监测装置和方法，属于岩土工程及地质灾害智能监测与预警领域。

背景技术

随着我国西南水电资源的持续开发，我国的高坝大库工程快速发展，伴随着水库水位的快速蓄涨-消落和降雨等水动力因素的联合作用，进而触发库区内的众多滑坡，使得边坡体发生变形破坏。因此滑坡成为了我国西南地区的主要地质灾害之一，且单次灾难性的滑坡，及其次生灾害对生命财产安全和社会造成严重影响。近几十年来，随着计算机计算和遥感技术的快速发展，运用遥感和GPS卫星定位技术，对不稳定边坡及潜在滑坡进行监测和预测逐渐成为滑坡类地质灾害监测和预警的一种重要技术手段。边坡变形和滑坡体多处于高山峡谷区域、其内部地质构造复杂且外部环境因素多变化，使得对库岸滑坡体及其周边环境因素的长期精确监测成为了一项具有挑战性的工作。

现阶段在应对滑坡灾害的监测和预警研究中，如今应用广泛的基于卫星遥感和GPS 定位的监测技术只适用于地质体的水上部分变形测量，且该方法对天气等环境因素和GPS信号强度要求较高，对于因水库水位上涨而淹没的水下滑坡体部分的位移等物理量的变化监测无法适用。同时，水下滑坡体的变形运动规律的精确监测对边坡失稳及滑坡预测-预警至关重要，且现阶段暂未有较好的解决方案和监测设备。

发明内容

本发明为克服因水库水位上涨淹没部分地质体，使得原有GPS监测设备无法继续对其变形及其它物理量继续监测的不足，提出了一种基于多源声呐定位技术的水下滑坡体变形监测的装置和方法。

技术方案：一种基于多源声呐定位技术的水下滑坡体变形监测装置，包括：固定布置在坡体表面的标识声呐设备、水平布置于水面的浮漂型多源声呐发射接收装置和数据中心系统；

所述标识声呐设备用于发射声呐信号；

所述浮漂型多源声呐发射接收装置用于确定水下监测目标并对监测目标进行跟踪监测，其包括：

固定架、布置在固定架上的多个声呐设备，用于发射或接收声呐信号；

设置在固定架中心处上端的GNSS信号接收机，用于与GPS卫星连接以获取浮漂型多源声呐发射接收装置的当前大地坐标；

设置在固定架中心处下端的温度传感器，用于获取水体温度；

设置在固定架中心处上端的系统控制及数据处理单元，用于基于多个声呐设备获取监测目标的声呐数据，对监测目标的声呐数据进行空间坐标计算，并结合GNSS信号接收机获取到的当前大地坐标，得到监测目标的声呐数据的三维坐标信息，及通过温度传感器获取实时水体温度；

布设在固定架其余位置的太阳能发电面板，用于为浮漂型多源声呐发射接收装置进行供电；

数据传输装置，用于实现系统控制及数据处理单元与数据中心系统间的数据通讯；

所述GNSS信号接收机、多个声呐设备、温度传感器、数据传输装置均与系统控制及数据处理单元电连接；

所述数据中心系统，用于根据系统控制及数据处理单元回传的数据建立相应的位移和环境水温时间序列。

进一步的，所述系统控制及数据处理单元回传的数据包括监测目标的声呐数据的三维坐标信息和实时水体温度。

进一步的，所述监测目标的声呐数据包括一声呐设备发射声呐信号到其他声呐设备接收到反射信号的时间差。