一種基于l型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法，它包括以下步驟，步驟1、在待監(jiān)測(cè)的滑坡體內(nèi)布置一定數(shù)量的L型液態(tài)金屬天線；步驟2、測(cè)定L型液態(tài)金屬天線的固有頻率；步驟3、傳輸L型液態(tài)金屬天線固有頻率的數(shù)據(jù)；步驟4、數(shù)據(jù)分析及滑坡報(bào)警。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：電路抗干擾能夠強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，測(cè)量精度高，以及能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)滑坡的狀態(tài)變化。
【專利說明】一種基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地質(zhì)災(zāi)害防控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)屬地形地貌極為復(fù)雜的國(guó)家，也是一個(gè)多山的國(guó)家，尤其是我國(guó)西南地區(qū)以 及東南沿海的福建、廣西、廣東和海南等地。在過去的幾百年里，發(fā)生過多起特大型滑坡事 件。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量鐵路、公路、水利、礦山和城鎮(zhèn)等設(shè)施的修建，特別是丘陵和 山區(qū)建設(shè)，人類工程活動(dòng)中開挖和堆填的邊坡數(shù)量會(huì)越來越多，高度將越來越大。邊坡滑坡 等地質(zhì)災(zāi)害給受災(zāi)區(qū)造成巨大地經(jīng)濟(jì)損失和重大的人員傷亡。對(duì)邊坡進(jìn)行實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)， 并根據(jù)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)結(jié)果做出合理的分析和安全預(yù)報(bào)，是保證滑坡地段安全的重要手段。
[0003] 長(zhǎng)期以來，滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程設(shè)施的破壞以及由此而造成的損失十分巨大， 因此，世界各國(guó)對(duì)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害極為重視，該領(lǐng)域的專家學(xué)者在滑坡災(zāi)害的評(píng)估、預(yù)防、 監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面作了大量的工作，并取得了一系列有實(shí)際意義的研究成果。
[0004] 在國(guó)內(nèi)，滑坡監(jiān)測(cè)相繼開展起來，較早的如三峽庫(kù)區(qū)（2001年）、四川雅安（2001 年），巫山縣（2003年）等地的滑坡監(jiān)測(cè)，2007年左右云南哀牢山、陜西延安、福建閩東南、 四川華鎣山等地相繼開展了專業(yè)性的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。如今，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工 作在我國(guó)已發(fā)展了 10多年，國(guó)內(nèi)對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)也積累了一定經(jīng)驗(yàn)。但是，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)精度不 夠高或者無法實(shí)時(shí)的監(jiān)控滑坡變形狀態(tài)。
[0005] 現(xiàn)有滑坡監(jiān)測(cè)所使用的技術(shù)手段主要有兩種：內(nèi)部?jī)A斜監(jiān)測(cè)和內(nèi)部相對(duì)位移監(jiān) 測(cè)。對(duì)于滑坡的內(nèi)部?jī)A斜監(jiān)測(cè)，多采用鉆孔測(cè)斜儀，鉆孔傾斜儀監(jiān)測(cè)是用傾斜儀每隔一定時(shí) 間逐段測(cè)量鉆孔的斜率，從而獲得巖土體內(nèi)部水平位移及隨時(shí)間變化的原位觀測(cè)方法，其 原理是根據(jù)擺捶受重力影響，測(cè)定以垂線為基準(zhǔn)的弧角變化，但是當(dāng)變形加劇或局部突發(fā) 事件發(fā)生時(shí)，由于變形量大，擠壓測(cè)斜管急劇變形使測(cè)頭無法通過而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)報(bào)廢。對(duì)于 內(nèi)部相對(duì)位移監(jiān)測(cè)，滑坡在變形時(shí)，滑體內(nèi)部?jī)牲c(diǎn)間的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化，可安裝儀器測(cè) 量坡體內(nèi)兩點(diǎn)間的相對(duì)位移或相對(duì)沉降，但是通常僅適用于滑面及滑體相對(duì)較陡的巖體滑 坡，對(duì)土體滑坡則不太適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智 能監(jiān)測(cè)方法，它能夠提供實(shí)時(shí)的、遠(yuǎn)程的、高精度的和強(qiáng)抗干擾的監(jiān)測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括以下步驟： 步驟1、在待監(jiān)測(cè)的滑坡體內(nèi)布置一定數(shù)量的L型液態(tài)金屬天線；這些L型液態(tài)金屬天 線隨壓力產(chǎn)生形變，由變形改變自身頻率諧振特性； 步驟2、測(cè)定L型液態(tài)金屬天線的固有頻率 掃頻信號(hào)源通過諧振線圈發(fā)送電信號(hào)，掃頻信號(hào)的頻段覆蓋L型液態(tài)金屬天線自身頻 率，L型液態(tài)金屬天線輻射的電磁波又被諧振線圈接收，當(dāng)掃頻信號(hào)的頻率與發(fā)生形變的L 型液態(tài)金屬天線的自身頻率一致時(shí)，諧振線圈上獲得最大電信號(hào)，通過諧振檢波電路，檢測(cè) 出最大電信號(hào)峰值，頻率計(jì)數(shù)電路精確地計(jì)量通過的最大電信號(hào)時(shí)的頻率，該頻率值就等 于L型液態(tài)金屬天線的固有頻率值； 步驟3、傳輸L型液態(tài)金屬天線固有頻率的數(shù)據(jù) 采用GPRS模塊，將現(xiàn)場(chǎng)采集的L型液態(tài)金屬天線的頻率值數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS管理中 心的服務(wù)器；再將GPRS管理中心的數(shù)據(jù)通過具有固定IP地址的服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Internet 上； 步驟4、數(shù)據(jù)分析及滑坡報(bào)警 在PC端接收到遠(yuǎn)程回執(zhí)的L型液態(tài)金屬天線的頻率值數(shù)據(jù)；建立和更新頻率值的遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并判斷滑坡是否有滑坡的危險(xiǎn)。若有滑坡的變形達(dá)到了滑坡 形變報(bào)警門限值，則系統(tǒng)輸出滑坡報(bào)警。
[0008] 本發(fā)明將L型液態(tài)金屬天線預(yù)埋在待檢測(cè)的滑坡體中，利用L型液態(tài)金屬天線 中的液態(tài)金屬受力變形后自身頻率的變化，間接測(cè)得滑坡體的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況，利用 GPRS系統(tǒng)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)滑坡的狀態(tài)變化情況，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的滑坡 災(zāi)害的判斷和預(yù)警。所以本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：電路抗干擾能夠強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，測(cè)量精度高， 以及能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)滑坡的狀態(tài)變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 本發(fā)明的【專利附圖】

【附圖說明】如下： 圖1為本發(fā)明的L型液態(tài)金屬天線結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為當(dāng)--A時(shí)，L型液態(tài)金屬天線的狀態(tài)圖； 圖3為當(dāng)時(shí)，L型液態(tài)金屬天線的狀態(tài)圖； 圖4為本發(fā)明的頻率測(cè)定的電路原理框圖。
[0010] 圖1中：1·液態(tài)金屬；2.彈性殼體；3.饋電冋軸線；4. L·型空心管；5·接地片； 6.微型泵。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 步驟1、在待監(jiān)測(cè)的滑坡體內(nèi)布置一定數(shù)量的L型液態(tài)金屬天線 L型液態(tài)金屬天線如圖1所示： L型液態(tài)金屬天線包括有彈性殼體2、L型空心管4、微型泵6和饋電同軸線3以及接地 片5,彈性殼體2內(nèi)部裝滿液態(tài)金屬1，L型空心管4設(shè)置在彈性殼體2頂部側(cè)邊，并連通彈 性殼體2內(nèi)部，L型空心管4向上延伸，L型空心管4頂端安裝微型泵6,從L型空心管4內(nèi) 部位于液態(tài)金屬溢流口處有饋電同軸線3引出，溢流口處的液態(tài)金屬1與接地片5電連接。
[0012] L型液態(tài)金屬天線通過彈性殼體2受力，液態(tài)金屬1受壓流動(dòng)，然后由外部電路通 過饋電同軸線3給流入L型空心管4的液態(tài)金屬1進(jìn)行饋電，接地片5與液態(tài)金屬1構(gòu)成 單極子液態(tài)金屬天線，液態(tài)金屬1天線進(jìn)行工作，輻射電磁波，此時(shí)，只要外加微型無線電 設(shè)備，便可監(jiān)測(cè)液態(tài)天線輻射諧振頻率，從而能反過來分析天線受力產(chǎn)生形變的關(guān)系，進(jìn)而 得到滑坡變形的具體動(dòng)態(tài)。
[0013] 若采用空心直管，在堅(jiān)向變形較大時(shí)，會(huì)與彈性殼體脫離，所以使用L型空心管， 與彈性殼體連接可靠。
[0014] L型液態(tài)金屬天線自身頻率的改變有兩種情況： 第一種情況，如圖2所示，當(dāng)iii時(shí)，即被擠出的液態(tài)金屬占 L型空心管4的長(zhǎng)度Z不大 于L型空心管4的水平長(zhǎng)度A的情況，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法，其特征是，包括以下步驟： 步驟1、在待監(jiān)測(cè)的滑坡體內(nèi)布置一定數(shù)量的L型液態(tài)金屬天線；這些L型液態(tài)金屬天 線隨壓力產(chǎn)生形變，由變形改變自身頻率諧振特性； 步驟2、測(cè)定L型液態(tài)金屬天線的固有頻率 掃頻信號(hào)源通過諧振線圈發(fā)送電信號(hào)，掃頻信號(hào)的頻段覆蓋L型液態(tài)金屬天線自身頻 率，L型液態(tài)金屬天線輻射的電磁波又被諧振線圈接收，當(dāng)掃頻信號(hào)的頻率與發(fā)生形變的L 型液態(tài)金屬天線的自身頻率一致時(shí)，諧振線圈上獲得最大電信號(hào)，通過諧振檢波電路，檢測(cè) 出最大電信號(hào)峰值，頻率計(jì)數(shù)電路精確地計(jì)量通過的最大電信號(hào)的頻率，該頻率值就等于L 型液態(tài)金屬天線的固有頻率值； 步驟3、傳輸L型液態(tài)金屬天線固有頻率的數(shù)據(jù) 采用GPRS模塊，將現(xiàn)場(chǎng)采集的L型液態(tài)金屬天線的頻率值數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS管理中 心的服務(wù)器；再將GPRS管理中心的數(shù)據(jù)通過具有固定IP地址的服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Internet 上； 步驟4、數(shù)據(jù)分析及滑坡報(bào)警 在PC端接收到遠(yuǎn)程回執(zhí)的L型液態(tài)金屬天線的頻率值數(shù)據(jù)；建立和更新頻率值的遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并判斷滑坡是否有滑坡的危險(xiǎn)； 若有滑坡的變形達(dá)到了滑坡形變報(bào)警門限值，則系統(tǒng)輸出滑坡報(bào)警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法，其特征是： 在步驟1中，L型液態(tài)金屬天線的L型空心管內(nèi)液態(tài)金屬的長(zhǎng)度Z與L型液態(tài)金屬天線固 有頻率f成反比例。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于L型液態(tài)金屬天線的滑坡災(zāi)變智能監(jiān)測(cè)方法，其特征 是：在步驟1中，L型液態(tài)金屬天線的彈性殼體受力F與L型空心管內(nèi)的液態(tài)金屬長(zhǎng)度 ￡的關(guān)系為11? 式中，F(xiàn)為液態(tài)金屬的密度，為重力加速度，置為圓周率，I為彈性殼體的截面半徑。
【文檔編號(hào)】G01B21/32GK104048640SQ201410293447
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】周小平, 程浩, 李校林 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)