[发明专利]基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置

说明书

本发明公开了一种基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置，所述测量装置包括深层水平位移监测模块以及北斗位移监测模块，所述深层水平位移监测模块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的上方固定有北斗位移监测模块，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。所述监测装置具有测量精度及信噪比高，融合性好，稳定及可靠性高，建设成本低等优点。

技术领域

本发明涉及空间形变监测装置技术领域，尤其涉及一种基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置。

背景技术

岩土或结构工程安全问题受到业界普遍关注与重视，空间变形监测一直为岩土或结构工程安全分析评估、防治决策等工作提供了重要的科学数据支持。当前岩土或结构工程空间变形监测内容较多，尤以地表水平竖向位移及深层水平位移的监测最为关键。地表位移监测方法或手段主要有全站仪、测量机器人、北斗(GNSS)变形监测、无人机倾斜摄影、合成孔径雷达、三维激光扫描仪等，深层位移监测以滑动式或固定式测斜仪、阵列位移计等测斜法为主。但工程安全监测应用场景中，这些在线监测方法或手段普遍独立建设运行，监测单元数据融合性较差，数据成果准确性、可靠性较低；同时，系统监测单元集成度较低，独立建设成本相对较高，不利于工程安全监测要求及普适性应用推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种测量精度高，建设成本低的基于北斗的地表及深层三维空间变形监测装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：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以及北斗位移监测模块，所述深层水平位移监测模块位于被监测的岩土体内，用于监测深层水平位移；所述深层水平位移监测模块的上方固定有北斗位移监测模块，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和深层水平位移监测模块的地表水平位移值，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。

进一步的技术方案在于：所述深层水平位移监测模块包括位于岩土体的监测孔内的测斜管，所述测斜管内设置有测量杆，所述测量杆包括若干个倾角传感器、若干个连接杆以及若干个万向接头，所述连接杆的两端分别设置有一个万向接头，所述倾角传感器通过万向接头以及连接杆间隔的连接到一起构成测量杆，所述测斜管与所述监测孔之间的间隙通过填充层进行填充。

进一步的技术方案在于：所述北斗位移监测模块包括支撑杆，所述支撑杆的下端固定在所述深层水平位移监测模块上，所述支撑杆的上端设置有北斗接收机集成机箱、电源供电系统以及天线罩，所述北斗接收机集成机箱用于监测地表水平及竖向位移，所述电源供电系统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。

进一步的技术方案在于：所述测斜管以及测量杆的上端与地面上的混凝土墩固定连接，所述支撑杆的下端与所述测斜管相对设置并与所述混凝土墩的上端固定连接，通过所述混凝土墩将所述深层水平位移监测模块以及北斗位移监测模块连接成一体。

进一步的技术方案在于：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的监测孔初始设计深度不足，使得测量获取岩土体深层相对位移值，造成实际测量数据偏小；第二种，深层水平位移监测模块中固定的倾角传感器偶然异动，造成实际测量数据偏大异常；