一种峡谷谷幅变形监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及水利水电工程安全监测领域，具体涉及一种峡谷谷幅变形监测装置。


背景技术：

2.随着我国水电建设的高速发展，越来越多的水电工程建设高山峡谷之间，特别是近20年来，水电建设条件越来越差，很多大型水电工程建设在地质条件较差的峡谷之内，为了快速监测两岸坡体的变形，水电建设者提出了一种谷幅变形监测方法，即在两岸坡体成对设置监测点，对两监测点距离进行测量，从而监测两监测点的相对变形，据此成果分析两岸坡体的变形情况，谷幅监测方法原理简单、成果直观、实施简便，并可以通过监测其中一监测点绝对变形再推算对岸山体监测点的绝对变形，适合于要求监测两岸山体变形的大型水电工程使用。
3.现有的谷幅变形监测一般采用全站仪进行距离测量，并在测量过程采集测点和镜点的气象数据，气象数据包括干温、湿温和气压，然后对距离数据和气象数据进行数据处理。在进行数据处理时需通过数据改正得出两监测点间的水平距离，数据改正包括地球曲率改正、高差改平、各种气象元素改正和k值改正等。周期监测的水平距离与首期水平距离之差即为周期监测的谷幅变形值。
4.上述谷幅变形监测是一种快速、准确取得谷幅变形数据的重要手段，其缺点在于：这种谷幅变形监测是采用人工进行监测，仪器设备投入大，一台满足规范的全站仪及配套设备需要投入数十万；监测和数据处理工作量大，要定期定时进行对向观测，并要进行复杂的数据处理，且山体边坡不稳定、交通不便，影响工作的安全因素多，对人员和仪器安全都是巨大的隐患。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中现有谷幅变形监测采用人工监测的手段，监测和数据处理工作量大，存在安全隐患的问题，本实用新型提供了一种峡谷谷幅变形监测装置，具体技术方案如下。
6.一种峡谷谷幅变形监测装置，包括测距传感器、气象传感器、远程终端单元和数据处理单元；在峡谷两岸各设有一套所述气象传感器；两套所述气象传感器以及所述测距传感器均与所述远程终端单元连接，所述远程终端单元与所述数据处理单元连接。
7.由此，通过测距传感器和气象传感器测量峡谷两岸的距离数据和气象数据，通过远程终端单元对数据进行采集和数据信号的转化(物理量信号转化为数字信号)，最后通过数据处理单元对转化后的数据进行处理，最终得到谷幅变形监测结果。所述远程终端单元(rtu)不仅具有将各种传感器输出监测物理量信号转化为数字信号的功能，还具有设置采集时间、频率等功能。
8.优选地，所述测距传感器包括激光传感器和反射棱镜，所述激光传感器位于测站，
所述反射棱镜位于镜站。
9.优选地，所述气象传感器包括膜盒式电容气压传感器、铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器中的至少一种。
10.优选地，所述远程终端单元和数据处理单元之间还设有通讯单元。
11.优选地，所述通讯单元为有线通讯模块或无线通讯模块。有线通讯模块包括光端机及通讯光纤，无线通讯模块包括系统包括dtu、移动网络。
12.优选地，还包括给所述测距传感器、气象传感器、远程终端单元和通讯单元供电的电源模块。
13.优选地，所述电源模块包括太阳能光板、蓄电池和太阳能充电控制器。
14.由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本实用新型实现了谷幅变形的自动监测，大大降低了人员和设备安全风险、系统全自动监测无需人工干预且精度高、可实现即时数据采集即时预警预报，有效提高了管理水平。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
18.实施例1
19.参见图1，一种峡谷谷幅变形监测装置，包括测距传感器、气象传感器、远程终端单元、通讯单元、数据处理单元，以及给所述测距传感器、气象传感器、远程终端单元和通讯单元供电的电源模块。
20.所述测距传感器和气象传感器分别与所述远程终端单元连接，所述远程终端单元与所述数据处理单元之间通过所述通讯单元进行数据传输。
21.具体地，
22.所述测距传感器包括激光传感器和反射棱镜，所述激光传感器位于测站，所述反射棱镜位于镜站。
23.所述气象传感器在峡谷两岸各设有一套。所述气象传感器包括膜盒式电容气压传感器、铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器。
24.所述通讯单元为有线通讯模块。有线通讯模块包括光端机及通讯光纤。光端机与rtu通过232接口相连，将传输介质转换成光纤，大大增加信号传输距离，这种方式适合服务器部署在现场设备不太远的情况。
25.所述电源模块包括太阳能光板、蓄电池和太阳能充电控制器。太阳能光板和蓄电池分别与太阳能充电控制器连接。电源模块额定工作电压12v。太阳能光板白天有太阳时对系统进行供电以及蓄电池充电，晚间蓄电池为系统提供电能，充放电过程通过太阳能充电控制器进行控制，太阳能充电控制器具有过冲保护、深放电保护、低压保护、太阳能组件反向电流保护等功能。
26.所述的远程终端单元(rtu)与温湿压传感器和测距仪通过485方式连接，rtu每隔
10分钟(该时间可任意设置)对传感器供电并读取一次数据。rtu与温湿压传感器通讯采用modbus协议，与测距仪之间通讯采用厂家自定义协议。rtu将读取的传感器数据整合成一段报文发送给光端机，光端机通过光纤连接至数据处理单元(本实施例中为pc服务器)进行数据传输。
27.各类传感器的12v供电由远程终端单元(rtu)进行管理，在需要采集数据时，rtu会提前一小段时间(该时间可任意设置)给各传感器通电，待其工作稳定后，rtu才控制传感器采集数据并读取数据，读取完毕则断开传感器电源，这种方式有利于节省电能。
28.后台服务器结合地球曲率改正、高差改平、各种气象元素改正和k值改正等各种模型对距离值进行修正，并最终得到谷幅变形监测结果。上述修正方法以及数据处理方法均为现有方法，通过简单编程即可实现，因此本实用新型不涉及方法上的改进。
29.实施例2
30.参见图2，一种峡谷谷幅变形监测装置，包括测距传感器、气象传感器、远程终端单元、通讯单元、数据处理单元，以及给所述测距传感器、气象传感器、远程终端单元和通讯单元供电的电源模块。
31.所述测距传感器和气象传感器分别与所述远程终端单元连接，所述远程终端单元与所述数据处理单元之间通过所述通讯单元进行数据传输。
32.具体地，
33.所述测距传感器包括激光传感器和反射棱镜，所述激光传感器位于测站，所述反射棱镜位于镜站。
34.所述气象传感器在峡谷两岸各设有一套。所述气象传感器包括膜盒式电容气压传感器、铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器。
35.所述通讯单元为无线通讯模块。无线通讯模块包括系统包括dtu、移动网络。无线通讯采用dtu模块，dtu(data transfer unit)全称数据传输单元，是专门用于将串口数据转换为ip数据或将ip数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，其传输不受距离限制，但必须在移动2g或4g信号覆盖的范围之内使用。
36.所述电源模块包括太阳能光板、蓄电池和太阳能充电控制器。太阳能光板和蓄电池分别与太阳能充电控制器连接。电源模块额定工作电压12v。太阳能光板白天有太阳时对系统进行供电以及蓄电池充电，晚间蓄电池为系统提供电能，充放电过程通过太阳能充电控制器进行控制，太阳能充电控制器具有过冲保护、深放电保护、低压保护、太阳能组件反向电流保护等功能。
37.所述的远程终端单元(rtu)与温湿压传感器和测距仪通过485方式连接，rtu每隔10分钟(该时间可任意设置)对传感器供电并读取一次数据。rtu与温湿压传感器通讯采用modbus协议，与测距仪之间通讯采用厂家自定义协议。rtu将读取的传感器数据整合成一段报文发送给dtu，dtu通过移动4g网络传输给数据处理单元(本实施例中为pc服务器)。
38.各类传感器的12v供电由远程终端单元(rtu)进行管理，在需要采集数据时，rtu会提前一小段时间(该时间可任意设置)给各传感器通电，待其工作稳定后，rtu才控制传感器采集数据并读取数据，读取完毕则断开传感器电源，这种方式有利于节省电能。
39.dtu的12v供电也是由远程终端单元(rtu)进行管理，dtu采用心跳包保持永久在线，所以dtu会一直通电，dtu与rtu通过232接口进行数据通讯。
40.后台服务器结合地球曲率改正、高差改平、各种气象元素改正和k值改正等各种模型对距离值进行修正，并最终得到谷幅变形监测结果。上述修正方法以及数据处理方法均为现有方法，通过简单编程即可实现，因此本实用新型不涉及方法上的改进。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。