[发明专利]一种基于超声波的滑坡位移滑监测系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于超声波的滑坡位移监测系统，其特征在于，包括安装在坡顶的支撑装置，支撑装置上安装有超声波反射装置、俯角远程摄像仪及为二者供电的上太阳能光伏电池，距离坡底一段距离安装有下支撑调节装置，支撑调节装置上安装有朝向超声波反射装置的超声波测距装置、仰角远程摄像仪、信号接收装置、太阳能光伏电池，太阳能光伏电池为超声波测距装置、仰角远程摄像仪、信号接收装置供电；

所述的支撑调节装置包括底座，底座上安装有支撑杆，支撑杆外壁中上部安装有间隔分布的三个支架，其中一个支架上安装有仰角远程摄像仪、信号接收装置，另外两个支架分别安装电机、照明灯，照明灯通过电阳能光伏电池供电；

所述的支撑杆上端转动安装有转轴，转轴上套装固定有从动齿轮，电机输出轴端固定有与从动齿轮相互啮合的驱动齿轮；

所述的转轴顶端安装有支撑平台，支撑平台上方设有安装有电阳能电池，太阳能电池上方设有托板，托板上端面靠近电阳能电池一端安装有给其供电的太阳能电池板，另一端设有超声波测距装置，托板支撑太阳能电池板一端的下端面通过支架转动安装，托板另一端下端面铰接安装于升降气缸的活塞杆上，升降气缸安装于支撑平台的下端面且活塞杆穿过支撑平台；

还包括在山体潜在滑坡区域不同位置埋设安装的具有GPS无线传输功能的压力传感器，压力传感器将监测不同位置由于山体未变形至山体形变滑坡的压力信息，压力传感器实时将数据通过无线传输给支撑调节装置上的信号接收装置，信号接受装置将采集信号传输给监控中心的监控计算机；

还包括自坡顶铺设一根延伸至支撑调节装置的光缆，光缆为扁平状并且外层为荧光层，铺设时埋入地下，发生滑坡时在滑坡主断臂处漏出作为超声波测距装置检测点；光缆连接俯角远程摄像仪、超声波测距装置、仰角远程摄像仪、信号接收装置、太阳能光伏电池，并将俯视滑坡信息图像、测距信息、仰角滑坡图像传输给监控中心的监控计算机，监控计算机控制报警器发出报警信息。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的滑坡位移监测系统，其特征在于，所述的安装仰角远程摄像仪的支架朝向山体，仰角远程摄像仪、信号接收装置朝向山体潜在滑坡区域。

3.根据权利要求1所述的基于超声波的滑坡位移滑监测系统，其特征在于，所述的超声波测距装置包括超声波测距仪及角度传感器，角度传感器可安装于托板上或超声波测距仪的外壁上。

4.一种利用权利要求1所述的基于超声波的滑坡位移监测系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、支撑调节装置未安装前数据采集：地面的支撑调节装置未安装检测前，通过超声波测距仪测出山体坡顶的支撑装置距离地面高度H、山体坡顶的支撑装置安装点到山脚的水平距离L，超声波测距仪测出距离山顶反射装置长度S及时与水平方向夹角Ø；

2）、支撑调节装置安装后数据采集：支撑调节安装高度h,距离山脚水平距离L₁，超声波测距仪测出距离山脚长度S₃及此时与水平方向夹角β；

3）、发生滑坡后数据采集：滑坡后光缆为扁平状并且外层为荧光层裸露在主断壁，通过超声波测距仪测出距离山体滑坡主断壁长度S₁及角度传感器测出超声波测距离角度变化量Ø₁，距离滑坡趾距长度S₄及超声波测距离角度变化量β₁；

4）、通过三角函数计算可得：

竖向位移：S_∆h= S*sinØ - S₁* sin（Ø- Ø₁）

滑坡主断壁水平位移：S _∆L顶= L- S₁* cos（Ø- Ø₁）

滑坡底部水平位移：S _∆L底= S₃*cosβ- S₄* cos（β+β₁）。