[发明专利]基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置

权利要求书

1.一种基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置，其特征在于：包括深层水平位移监测模块(1)以及北斗位移监测模块(2)，所述深层水平位移监测模块(1)位于被监测的岩土体内，用于监测岩土体深层水平位移；所述深层水平位移监测模块(1)的上方固定有北斗位移监测模块(2)，所述北斗位移监测模块用于通过北斗监测地表水平及竖向位移；

采用地表位移融合算法，融合北斗位移监测模块(2)和深层水平位移监测模块(1)的水平位移值，计算地表水平位移融合值；

采用深层位移平差算法，以地表水平位移融合值和深层水平位移监测模块底端位移值为边界，对深层位移监测模块各传感器节点进行测量平差，得到改正值；

用所得改正值对所有深层位移传感器测量数据进行更新，用所得地表水平位移融合值对北斗监测模块测量值进行同步更新；

当出现以下两种情况时会造成数据异常，第一种，安装深层水平位移监测模块(1)的监测孔(12)初始设计深度不足，使得测量仅获取岩土体的深层相对位移值，造成实际测量数据偏小；第二种，深层水平位移监测模块(1)中固定的倾角传感器(13)偶然异动，造成实际测量数据偏大异常；

当出现第一种情况时，阵列式深层水平位移监测模块仅能有效表征不稳定体中岩土体深层位移相对变化，与实际值偏差较大，数据处理方法如下：用深层水平监测模块与北斗位移监测模块的地表水平位移差异值，计算对深层水平位移监测模块所有传感器测量值进行补偿；

当出现第二种情况时，个别固定的倾角传感器(13)测量数据不稳定，使得整个深层水平位移监测模块测量误差较大，一般表现为深层水平位移监测模块计算的地表水平位移值大于北斗测量数据，数据处理方法：以北斗地表水平位移值和深层水平位移监测模块底端位移值为边界，采用深层水平位移平差算法对深层水平位移监测模块各传感器进行测量平差，利用所得改正值对所有深层位移监测各个传感器测量数据进行更新。

2.如权利要求1所述的基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置，其特征在于：所述深层水平位移监测模块(1)包括位于岩土体的监测孔内的测斜管(3)，所述测斜管(3)内设置有测量杆(4)，所述测量杆(4)包括若干个倾角传感器、若干个连接杆(5)以及若干个万向接头，所述连接杆(5)的两端分别设置有一个万向接头，所述倾角传感器(13)通过万向接头以及连接杆间隔的连接到一起构成测量杆(4)，所述测斜管(3)与所述监测孔之间的间隙通过填充层(6)进行填充。

3.如权利要求2所述的基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置，其特征在于：所述北斗位移监测模块(2)包括支撑杆(7)，所述支撑杆(7)的下端固定在所述深层水平位移监测模块(1)上，所述支撑杆(7)的上端设置有北斗接收机集成机箱(8)、电源供电系统(9)以及天线罩(10)，所述北斗接收机集成机箱(8)用于监测地表水平及竖向位移，所述电源供电系统(9)用于为所述深层水平位移监测模块以及北斗位移监测模块中需要供电的模块提供工作电源，所述倾角传感器(13)测量的值通过有线网络传输给所述北斗接收机集成机箱内的采集器进行数据处理，所述天线罩(10)内设置有通信天线，所述通信天线与所述北斗接收机集成机箱内的通信模块连接，用于实现定位数据的接收处理。

4.如权利要求3所述的基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置，其特征在于：所述测斜管(3)以及测量杆(4)的上端与地面上的混凝土墩(11)固定连接，所述支撑杆(7)的下端与所述测斜管相对设置并与所述混凝土墩(11)的上端固定连接，通过所述混凝土墩(11)将所述深层水平位移监测模块(1)以及北斗位移监测模块(2)连接成一体。