本發(fā)明涉及一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)交通工程、建筑工程及航運(yùn)工程等大量的工程建設(shè)項(xiàng)目的建立和發(fā)展，在此過(guò)程中由于道路切坡、巖體爆破等施工活動(dòng)，不可避免地在工程區(qū)域內(nèi)或附近區(qū)域的高陡邊坡上產(chǎn)生了大量的危巖體。這些高懸在道路兩側(cè)、構(gòu)筑物附近及航道兩旁，裂隙極度發(fā)育的危巖體嚴(yán)重威脅著在區(qū)域內(nèi)生活和生產(chǎn)的群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)交通運(yùn)營(yíng)和航道通行形成了重大的安全隱患。同樣地，在我國(guó)存在的數(shù)量眾多的自然風(fēng)景區(qū)內(nèi)，落石傷人的新聞更是屢見(jiàn)不鮮。

2、為防患以上危險(xiǎn)，近年來(lái)各種防護(hù)措施與監(jiān)測(cè)手段迭出。其中防護(hù)措施，最為典型和成功的便是目前普遍投入建設(shè)和應(yīng)用的主(被)動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，而監(jiān)測(cè)手段則如百花齊放，通過(guò)眾多現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)各種危巖影響因子進(jìn)行觀測(cè)和分析，進(jìn)而試圖預(yù)測(cè)其變化的趨勢(shì)與巖崩的發(fā)生。

3、各地政府與企業(yè)耗資巨大，建設(shè)了大量防護(hù)設(shè)施，眾多的監(jiān)測(cè)設(shè)備也投入到運(yùn)營(yíng)之中，有效地減少了災(zāi)害的發(fā)生和減輕了災(zāi)害的損失程度。然而依舊時(shí)常能夠聽(tīng)聞崩塌落石傷物害人的事件發(fā)生，究其原因，就目前高陡邊坡危巖變形體監(jiān)測(cè)的手段和方法而言。本發(fā)明認(rèn)為主要存在如下問(wèn)題與不足：1.高陡邊坡之上，施工人員難以到達(dá)和進(jìn)行施工作業(yè)，監(jiān)測(cè)設(shè)備架設(shè)不便。2.目前監(jiān)測(cè)設(shè)備普遍造價(jià)高昂，受限于資金原因，難以形成對(duì)所有危險(xiǎn)區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)布設(shè)。3.尺寸規(guī)模相對(duì)較小的危巖變形體容易被忽視，而往往正是這些看似無(wú)足輕重的危巖體產(chǎn)生了重大安全事故，造成了不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

4、同時(shí)隨著現(xiàn)代智能機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)?；诖?，為高位、特高位危巖體的監(jiān)測(cè)預(yù)警帶來(lái)了便利和新的發(fā)展。如公告號(hào)為cn108555950b，公告日為2020.10.09的發(fā)明專利《一種帶有柔性抓取器機(jī)械臂》，設(shè)計(jì)了一種安裝于無(wú)人機(jī)之上的機(jī)械抓取臂，通過(guò)靈活調(diào)節(jié)機(jī)械爪的伸展開(kāi)合，能夠快速便捷的抓取固定需要攜帶飛行的設(shè)備對(duì)象。而公告號(hào)為cn117719678a，公告日為2024.3.19的發(fā)明專利《一種用于高陡危巖監(jiān)測(cè)儀器的布設(shè)裝置及無(wú)人機(jī)》。此發(fā)明在前述發(fā)明的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)優(yōu)化了機(jī)械臂的剛性?shī)A持部，使得無(wú)人機(jī)在升空飛行時(shí)其所夾持?jǐn)y帶的設(shè)備能夠更加安全和穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置和方法，用于解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備架設(shè)不便、難以形成對(duì)所有危險(xiǎn)區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)布設(shè)的問(wèn)題。

2、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置，包括底座，在底座兩側(cè)分別鉸接有支撐板，在底座上固定連接有伺服電缸，在伺服電缸活塞桿上固定安裝有稱重傳感器，稱重傳感器通過(guò)彈簧與鉸座連接，鉸座通過(guò)支撐桿與支撐板鉸接，在底座內(nèi)設(shè)有控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和無(wú)線通訊模塊，稱重傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制器，控制器通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電缸伸縮，控制器通過(guò)無(wú)線通訊模塊與終端連接通訊。

4、還包括太陽(yáng)能板，在太陽(yáng)能板底部安裝有蓄電池，太陽(yáng)能板通過(guò)充電器與蓄電池連接，在蓄電池上安裝有卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩與支撐板連接，蓄電池為稱重傳感器、控制器、伺服電缸和卷?yè)P(yáng)機(jī)供電，控制器控制卷?yè)P(yáng)機(jī)收放鋼絲繩。

5、在支撐板兩側(cè)設(shè)有多條防滑凸棱。

6、在伺服電缸活塞桿中心開(kāi)設(shè)有銷(xiāo)孔，所述稱重傳感器為中空稱重傳感器，銷(xiāo)桿一端與鉸座固定連接，銷(xiāo)桿另外一端穿過(guò)稱重傳感器后插入在銷(xiāo)孔內(nèi)，在活塞桿上開(kāi)設(shè)與銷(xiāo)孔相連通的腰形孔，腰形孔內(nèi)設(shè)有限位銷(xiāo)，限位銷(xiāo)一端與銷(xiāo)桿固定連接。

7、一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置的方法，

8、s1、由操作人員遠(yuǎn)程控制攝影無(wú)人機(jī)對(duì)擬進(jìn)行監(jiān)測(cè)的危巖體對(duì)象進(jìn)行影像拍攝；

9、s2、根據(jù)所獲取的影像資料，分析危巖體的發(fā)育特征，確定對(duì)危巖體變形具有控制性作用的結(jié)構(gòu)面，選定裂縫監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置數(shù)量和置點(diǎn)；

10、s3、由操作人員控制搭載著裂縫監(jiān)測(cè)裝置的無(wú)人機(jī)飛至已選定好的裝置投放點(diǎn)投放，投放時(shí)，要求兩塊支撐板處于縮回狀態(tài)，并將太陽(yáng)能電池板橫置在裂縫上，投放完成后，無(wú)人機(jī)飛回；s4、卷?yè)P(yáng)機(jī)松放鋼絲繩，讓底座和支撐板進(jìn)入到裂縫設(shè)定深度后，電缸活塞桿伸長(zhǎng)，以驅(qū)動(dòng)兩塊支撐板向外撐開(kāi)，當(dāng)兩塊支撐板抵靠在裂縫兩側(cè)巖體時(shí)，稱重傳感器檢測(cè)到壓力增加，此時(shí)電缸暫停伸長(zhǎng)，并記錄此時(shí)電缸的伸縮量，計(jì)算出初始裂縫寬度；

11、s5、電缸繼續(xù)伸長(zhǎng)，讓彈簧壓縮，當(dāng)稱重傳感器檢測(cè)到壓力值到達(dá)設(shè)定壓力時(shí)，電缸活塞桿停止伸長(zhǎng)，完成監(jiān)測(cè)裝置的安裝；

12、s6、稱重傳感器持續(xù)監(jiān)控裂縫變形特征，并不斷通過(guò)無(wú)線通訊模塊將監(jiān)測(cè)到的壓力變化數(shù)據(jù)傳送給終端監(jiān)測(cè)站；

13、s7、所述終端監(jiān)測(cè)站分析危巖體變形特征，當(dāng)危巖體卸荷裂縫張開(kāi)度或變形速率超過(guò)崩塌預(yù)報(bào)閾值時(shí)，發(fā)出預(yù)警信息。

14、本發(fā)明的有益效果為：

15、1.本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置因?yàn)榫邆潴w積小、質(zhì)量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單以及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，具備在危巖區(qū)監(jiān)測(cè)裝置普遍布設(shè)的先決條件。通過(guò)合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置，能夠?qū)Υ蠓秶鷥?nèi)的局部崩塌形成有力的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，尤其適用于高陡邊坡上受卸荷作用而形成的呈完整塊狀的小型危巖體對(duì)象的變形監(jiān)測(cè)。

16、2.本發(fā)明采用無(wú)人機(jī)攜帶監(jiān)測(cè)裝置飛行至危巖區(qū)投放架設(shè)的形式，能夠?qū)Ω叨高吰轮喜僮魅藛T難以到達(dá)的危巖變形體位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)裝置的投放架設(shè)。

17、3.本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置采用傘形收張支撐板結(jié)構(gòu)，能夠在狹小裂縫空間中固定住監(jiān)測(cè)裝置。

18、4.本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠?qū)⑽r體裂縫的變形特征轉(zhuǎn)化為內(nèi)置彈簧的機(jī)械變形特征，具備準(zhǔn)確、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)高效反映的裝置結(jié)構(gòu)特征。

19、5.本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置采用太陽(yáng)能板+內(nèi)置蓄電池的供電系統(tǒng)，能夠?yàn)槲r體的裂縫變形監(jiān)測(cè)提供穩(wěn)定、長(zhǎng)效和便利的電能供給。

20、6.本發(fā)明通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的遠(yuǎn)程回收。

技術(shù)特征：

1.一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括底座(10)，在底座(10)兩側(cè)分別鉸接有支撐板(4)，在底座(10)上固定連接有伺服電缸(9)，在伺服電缸(9)活塞桿上固定安裝有稱重傳感器(7)，稱重傳感器(7)通過(guò)彈簧(12)與鉸座(13)連接，鉸座(13)通過(guò)支撐桿(5)與支撐板(4)鉸接，在底座(10)內(nèi)設(shè)有控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和無(wú)線通訊模塊，稱重傳感器(7)將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制器，控制器通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電缸(9)伸縮，控制器通過(guò)無(wú)線通訊模塊與終端連接通訊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：還包括太陽(yáng)能板(1)，在太陽(yáng)能板(1)底部安裝有蓄電池(16)，太陽(yáng)能板(1)通過(guò)充電器與蓄電池(16)連接，在蓄電池(16)上安裝有卷?yè)P(yáng)機(jī)(15)，卷?yè)P(yáng)機(jī)(15)鋼絲繩與支撐板(4)連接，蓄電池(16)為稱重傳感器(7)、控制器、伺服電缸(9)和卷?yè)P(yáng)機(jī)(15)供電，控制器控制卷?yè)P(yáng)機(jī)(15)收放鋼絲繩。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：在支撐板(4)兩側(cè)設(shè)有多條防滑凸棱(14)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：在伺服電缸(9)活塞桿中心開(kāi)設(shè)有銷(xiāo)孔，所述稱重傳感器(7)為中空稱重傳感器(7)，銷(xiāo)桿(6)一端與鉸座(13)固定連接，銷(xiāo)桿(6)另外一端穿過(guò)稱重傳感器(7)后插入在銷(xiāo)孔內(nèi)，在活塞桿上開(kāi)設(shè)與銷(xiāo)孔相連通的腰形孔，腰形孔內(nèi)設(shè)有限位銷(xiāo)(17)，限位銷(xiāo)(17)一端與銷(xiāo)桿(6)固定連接。

5.一種使用權(quán)利要求4所述高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置的方法，其特征在于：包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
一種高陡邊坡危巖變形體裂縫變形監(jiān)測(cè)裝置和方法，包括底座，在底座兩側(cè)分別鉸接有支撐板，在底座上固定連接有伺服電缸，在伺服電缸活塞桿上固定安裝有稱重傳感器，稱重傳感器通過(guò)彈簧與鉸座連接，鉸座通過(guò)支撐桿與支撐板鉸接，在底座內(nèi)設(shè)有控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和無(wú)線通訊模塊，稱重傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制器，控制器通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電缸伸縮，控制器通過(guò)無(wú)線通訊模塊與終端連接通訊。本發(fā)明用于解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備架設(shè)不便、難以形成對(duì)所有危險(xiǎn)區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)布設(shè)的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張鵬,羅方洋,陳小婷,黃波林,李鵬程
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三峽大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5