一种公路高边坡智能实时监控及预警装置

技术领域

本发明涉及高边坡监测技术领域，具体涉一种公路高边坡智能实时监控及预警装置。

背景技术

边坡包含路堑高边坡和路堤边坡，是公路、铁路沿线常有的构造形式。高边坡的稳定性对于交通线的安全运营起到至关重要的作用。近年来随着基础交通线路的增多，对边坡的监测也显得愈加重要，其监测的工作量也越发繁重。

相关技术中，公开号为CN116290135A公开了一种边坡监测装置，包括用于监测自身与相邻所述边坡监测装置之间距离的监测件、用于将监测件于边坡上固定的桩体以及用于稳固桩体的稳固件。将边坡监测装置于边坡上的平面位置安装固定后，监测件对自身与相邻监测件之间的距离变化进行监测，从而对山体滑坡以及泥石流起到预警作用。

但是，相关技术中的边坡监测装置是通过对相邻的监测件之间的距离变化来确定山体是否出现山体滑坡或泥石流等自然灾害，而当监测到相邻的监测件的距离发生变化时，山体滑坡或泥石流基本已经成形或马上要发生，监测件虽然能够实时地将情况传输至监控终端，但监控终端处的工作人员通常没有足够的时间做出相应的补救措施(如发布通知、疏散人群，封闭道路等)，山体滑坡或泥石流就已经发生，即相关技术中的边坡监测装置不能及时准确地对边坡的状况进行预测，导致工作人员难以提前做好相应的补救措施，从而降低经济损失。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的边坡监测装置难以及时转却地边坡的状况进行预测，导致山体滑坡或泥石流等自然灾害发生时难以提前做好相应的补救措施，以降低经济损失的现象，本发明提供一种公路高边坡智能实时监控及预警装置。

本发明采用的技术方案是：一种公路高边坡智能实时监控及预警装置，包括若干均匀设置于边坡上的监测本体，所述监测本体包括：箱体；应力监测组件，设于所述箱体上，用于监测边坡内部的应力变化情况；沉降监测组件，设于所述箱体上，用于监测边坡内部泥土沉降情况；水压监测组件，设于所述箱体上，用于监测边坡内部的水的渗透压变化情况；水量监测组件，设于所述箱体上，用于监测边坡的表面的降水情况；GNSS监测站，设于所述箱体上，通信连接有监控终端，与所述应力监测组件、水压监测组件、沉降监测组件和水量监测组件通信连接，并将所述应力监测组件、水压监测组件、沉降监测组件和水量监测组件监测到的数据实时发送至监控终端。

优选的，所述应力监测组件包括穿设于箱体上的锚杆以及设置于锚杆上的应力传感器，所述箱体的侧壁上开设有用于供锚杆穿过的锚杆孔，所述锚杆的一端穿过锚杆孔后斜伸入边坡的内部深处，所述锚杆的另一端固定连接于箱体内，所述应力传感器固定设于锚杆位于箱体内的一端。

优选的，所述沉降监测组件包括穿设于箱体上的测斜仪，所述箱体的底侧开设有用于供测斜仪伸入的测斜孔，所述测斜仪的一端穿过测斜孔后竖直伸入边坡的内部深处，且所述测斜仪与GNSS监测站通信连接。

优选的，所述水压监测组件包括固定设于测斜仪上的水压传感器，所述水压传感器位于测斜仪伸入边坡内部的一端，且所述水压传感器与GNSS监测站通信连接。

优选的，所述水量监测组件包括设于箱体上的雨量计，所述雨量计位于箱体的顶面，且所述雨量计与GNSS监测站通信连接。

优选的，相邻两个所述监测本体之间设置有用于监测相邻两个监测本体之间的距离的位移监测组件。

优选的，所述位移监测组件包括分别竖直设置于箱体上的两根立柱以及设置于其中一根立柱上的拉线式位移传感器，两根立柱分别位于两个箱体相对的一侧，所述拉线式位移传感器的拉绳固定连接于另一根立柱上，且所述位移传感器与GNSS监测站通信连接。

优选的，所述箱体上设置有收纳箱，所述收纳箱内设置有用于收纳GNSS监测站的腔室，且收纳箱上开设有用于供GNSS监测站从收纳箱的顶部伸出的进出口，所述收纳箱内设置有用于驱动GNSS监测站收入或伸出收纳箱的收纳组件。

优选的，所述收纳组件包括转动设置于收纳箱内的螺杆、套设于螺杆上的螺母座、固定设置于收纳箱内的固定筒、套设于固定筒外的升降筒以及用于驱动螺杆转动的驱动件，所述螺杆竖直设置于收纳箱内，所述螺母座螺纹连接于螺杆，所述固定筒套设于螺杆外，所述固定筒的两侧均竖直开设有竖槽，所述螺母座的两端均设置有连接杆，两根连接杆远离螺母座的一端伸出竖槽后分别固定连接于升降筒的内壁，所述GNSS监测站固定设置于升降筒的顶端。

优选的，所述驱动件包括套设于螺杆上的蜗轮、用于与蜗轮啮齿配合的蜗杆以及用于驱动蜗杆转动的驱动电机。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：

1、本申请通过应力监测组件、水压监测组件、沉降监测组件、水量组件分别对边坡的内部应力、边坡的内部的水的渗透压、边坡的内部的泥土沉降以及边坡表面的降水进行连续实时监测，通过GNSS监测站收集上述数据信息，并将收集到的边坡的数据信息传输至监测终端，监测终端将数据进行整理分析，及时捕捉山体滑坡及泥石流等自然灾害发生前的特征信息，对灾害发生前的整体稳定性进行判断，从而使工作人员能够提前做出预警措施，如发布灾害预警通知，疏散人群和封闭道路等。相较于相关技术中的边坡监测装置，本申请通过对边坡岩土体内部沉降、倾斜、土壤含水量、水位变化等进行连续实时监测，及时捕捉灾害发生前的特征信息，从而能够提前对灾害进行预防，为工作人员能够做出补救措施提供了宝贵的时间，从而降低了经济损失。

2、本申请在山体滑坡或泥石流等灾害发生时，通过驱动电机驱动螺杆发生转动，带动螺母座沿螺杆的长度方向竖直升降，使升降筒在连接杆和滑槽的导向作用下相对固定筒竖直升降，从而带动GNSS监测站相对收纳箱竖直升降，使GNSS监测站收入至收纳腔内，即实现对GNSS监测站的保护，从而使在灾害发生时，GNSS监测站不易损坏，进而延长了GNSS监测站的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例的整体结构示意图；

图2是图1的局部剖视图；

图3是图2中A部分的放大图；

图4是监测本体的展示图；

图5是图4的局部剖视图；

图6是用于体现GNSS监测站与升降筒之间的配合关系示意图；

图7是图6中B部分的放大图。

附图标记说明：1、边坡、11、定位槽；2、监测本体；21、箱体；211、倒勾；22、应力监测组件；221、锚杆；222、应力传感器；23、沉降监测组件；231、测斜仪；24、水压监测组件；241、水压传感器；25、水量监测组件；251、雨量计；26、GNSS监测站；261、太阳能光伏板；262、蜂鸣警报器；27、位移监测组件；271、立柱；272、拉线式位移传感器；28、收纳箱；281、进出口；282、防护罩；283、盖板；284、翻转轴；285、翻转电机；29、收纳组件；291、螺杆；292、螺母座；293、固定筒；294、升降筒；295、竖槽；296、连接杆；297、蜗轮；298、蜗杆；299、驱动电机。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例涉及一种公路高边坡智能实时监测及预警装置，参照图1和图2，包括若干个均匀设置于边坡1上的监测本体2，若干个监测本体2的数量可根据边坡1的面积进行相应地调整，使若干个监测本体2能够均匀覆盖于边坡1上，从而实现对边坡1的不同位置的情况进行实时的监测。

监测本体2包括箱体21、设置于箱体21内的应力监测组件22、设置于箱体21内的沉降监测组件23、设置于箱体21内的水压监测组件24、设置于箱体21上的水量监测组件25和设置于箱体21上的GNSS监测站26。其中，箱体21呈内部中空的长方体状设置，应力监测组件22用于监测边坡1内部的应力变化情况，沉降监测组件23用于监测边坡1内部的泥土沉降情况，水压监测组件24用于监测边坡1内部的水的渗透压的变化情况，水量监测组件25用于监测边坡1的表面的降水情况，GNSS监测站26用于收集应力监测组件22、水压监测组件24、沉降监测组件23、水量监测组件25监测到的实时数据，并将上述数据实时发送至与其通信连接的监控终端，从而实现对边坡1的实时监测。

进一步地，参照图2和图3，箱体21呈长方体状设置，边坡1上开设有用于定位箱体21的定位槽11，部分箱体21位于定位槽11内，部分箱体21伸出定位槽11外，且箱体21通过混凝土浇筑的方式固定安装于的定位槽11内。箱体21的左右两侧均设置有倒勾211(结合图4)，两个倒勾211呈对称设置，两个倒勾211均呈倾斜向上设置，且两个倒勾211远离箱体21的一端均插入定位槽11的内壁，从而使箱体21与定位槽11之间连接更稳定，避免出现箱体21松动的情况。

进一步地，参照图2和图3，应力监测组件22包括穿设于箱体21上的锚杆221以及设置于锚杆221上的应力传感器222，其中，箱体21的侧壁上开设有用于供锚杆221穿过的锚杆221孔，锚杆221孔位于箱体21的内部的后端，锚杆221呈倾斜设置，锚杆221的一端穿过锚杆221孔后斜伸入边坡1的内部伸出，锚杆221的另一端固定连接于箱体21内。本实施例中，锚杆221通过螺栓实现与箱体21的连接固定，在其他实施例中，锚杆221也可以通过其他方式实现与箱体21的固定连接。应力传感器222固定安装于锚杆221位于箱体21内的一端，且应力传感器222与GNSS监测站26通信连接。

此外，在本实施例中，应力监测组件22的数量为多组，多组应力监测组件22等间距设置于箱体21的侧壁。通过多组应力监测组件22对边坡1的内部应力变化情况进行监测，使对边坡1内部的应力变化情况的监测数据更为准确。

进一步地，参照图2和图3，沉降监测组件23包括穿设于箱体21上的测斜仪231，箱体21的底侧上开设有用于供测斜仪231伸入的测斜孔，测斜孔贯穿箱体21，测斜仪231为导轮式测斜仪231，测斜仪231的监测端穿过测斜孔后竖直伸入边坡1的内部伸出，且测斜仪231与GNSS监测站26通信连接，以使测斜仪231能够将监测到边坡1内部的泥土沉降变化的情况传输至GNSS监测站。

同样的，沉降监测组件的数量为多组，多组沉降组件等间距设置于箱体21的底侧。通过多组沉降监测组件23对边坡1的内部泥土的沉降情况进行监测，使对边坡1内部的泥土沉降情况的监测数据更准确，从而方便对山体滑坡或泥石流等灾害的产生的可能性进行判断。

进一步地，参照图2和图3，水压监测组件包括固定设置于测斜仪231上的水压传感器241，水压传感器241固定安装于测斜仪231的监测端，即水压传感器241固定安装于测斜仪231伸入边坡1内部的一端，且水压传感器241与GNSS监测站通信连接。通过水压监测组件对边坡1内部的水的渗透压进行监测，从而实时监控边坡1的内部的水压变化情况，进而方便对山体滑坡或泥石流等灾害进行进一步的判断。

进一步地，参照图4和图5，水量监测组件25包括设置于箱体21上的雨量计251，雨量计251固定安装于箱体21的顶面，且雨量计251与GNSS监测站26通信连接。雨量计251用于监测边坡1的表面的降水情况，并将监测到的降雨情况传输至GNSS监测站26，GNSS监测站26将边坡1降雨情况传输至监控终端，以便对边坡1发生山体滑坡或者泥石流等灾害进行进一步地判断。

进一步地，参照图4和图5，并结合图2，相邻两个监测本体2之间设置有用于监测两个监测本体2之间的距离的位移监测组件27。具体的，位移监测组件27包括分别竖直设置于箱体21上的两根立柱271以及设置于其中一根立柱271上的拉线式位移传感器272。其中，两根立柱271分别位于两个箱体21相对的一侧，拉线式位移传感器272的拉绳拉出后固定连接于另一跟立柱271上，且拉绳式位移传感器与GNSS监测站通信连接。通过位移监测组件对两个监测本体之间的距离进行实时监测，实现边坡1的表面位移的实时监测，从而使监控终端能够根据边坡1的坡面的位移情况进一步地判断是否会有山体滑坡或泥石流等灾害的发生，并做出相应的预测，进一步地提高了预测的准确性。

进一步地，箱体21上固定设置有收纳箱28，收纳箱28呈长方体状设置，收纳箱28的内部设置有用于收纳GNSS监测站26的腔室，且收纳箱28的顶部开设有用于供GNSS监测站从收纳箱28的顶部伸出至收纳箱28外的进出口281。收纳箱28内设置有用于驱动GNSS监测站26相对收纳箱28竖直升降，以令GNSS监测站26收入或伸出收纳箱28的收纳组件29。当发生山体滑坡或泥石流等自然灾害时，通过收纳组件29驱动GNSS监测站26收入收纳箱28内，以实现对GNSS监测站26的保护，从而使在发生山体滑坡或泥石流等灾害时，GNSS监测站26不易收到损害，延长了GNSS监测站26的使用寿命。

具体的，参照图6和图7，收纳组件29包括转动设置于收纳箱28内的螺杆291、套设于螺杆291上的螺母座292、固定设置于收纳箱28内的固定筒293、套设于固定筒293外的升降筒294以及用于驱动螺杆291转动的驱动件。其中，螺杆291竖直设置于收纳箱28内，螺母座292与螺杆291螺纹连接，且当螺杆291发生转动时，螺母座292能够沿螺杆291的长度方向上下滑移。固定筒293的底部呈开口设置，且固定筒293套设于螺杆291外，以使螺杆291容置于固定筒293内，升降筒294沿固定筒293的长度方向设置，升降筒294与固定筒293插接配合，且GNSS监测站26固定安装于升降筒294的顶端。固定筒293的两端分别竖直开设有竖槽295(结合图5)，螺母座292的两侧均设置有连接杆296，两根连接杆296均沿垂直于螺杆291的长度方向设置，且两根连接杆296的一端分别固定连接于螺母座292的两端，两根连接杆296的另一端穿过竖槽295后分别固定连接于升降筒294的两侧的内壁。

进一步地，参照图6和图7，驱动件包括于螺杆291上的蜗轮、用于与蜗轮啮齿配合的蜗杆298以及用于驱动蜗杆298发生转动的驱动电机299，其中，蜗轮固定套设于螺杆291的底端，蜗杆298沿垂直于螺杆291的长度方向设置，驱动电机299固定安装于收纳箱28内，且驱动电机299的输出轴固定连接于蜗杆298远离蜗轮的一端。通过驱动电机299驱动蜗杆298发生转动，带动蜗轮发生转动，使螺杆291发生转动，从而带动螺母座292沿螺杆291的长度方向上下移动，即升降筒294在连接杆296和竖槽295的作用下相对固定筒293竖直升降，进而带动GNSS监测站26相对收纳箱28竖直上升或下降，实现将GNSS监测站26收入或伸出收纳箱28的操作，以便对GNSS监测站26进行保护，使GNSS监测站26在发生山体滑坡或泥石流等灾害时收入收纳箱28中，延长了GNSS监测站26的使用寿命。

此外，结合图5，收纳箱28内还设置有防护罩282，驱动电机299、蜗杆298均容置于防护罩282内，以实现对驱动电机299、蜗杆298的保护。

进一步地，收纳箱28上设置有用于启闭进出口281的盖板283，盖板283转动设置于收纳箱28的顶部，盖板283位于进出口281处，且盖板283与出入口的大小相匹配。收纳箱28的顶部设置有用于驱动盖板283相对收纳箱28发生翻转，以使盖板283能够对进出口281进行启闭的翻转组件。

具体的，参照图6和图7，翻转组件包括转动设置于收纳箱28的顶面的翻转轴284以及用于驱动翻转轴284发生转动的翻转电机285，翻转轴284沿箱体21的宽度方向设置，翻转电机285固定安装于收纳箱28的顶部，且翻转电机285的输出轴固定连接于翻转轴284。需要说明的是，本实施例中，翻转电机285为防水电机。

进一步地，收纳箱28的两侧均设置有排水口，排水口与收纳箱28的内部连通，以使收纳箱28的内部不易出现积水的情况。

进一步地，GNSS监测站26上设置有太阳能光伏板261，太阳能光伏板261倾斜设置于GNSS监测站26的立杆上，且太阳能光伏板261与GNSS监测站26通信连接。

进一步地，GNSS监测站26上还设置有蜂鸣警报器(图中为标示)，蜂鸣警报器固定安装于GNSS监测站26的立杆上，蜂鸣警报器位于太阳能光伏板261的一侧，且蜂鸣警报器与GNSS监测站26通信连接。当监控终端判断即将要发生山体滑坡或泥石流等灾害时，监控终端传输信号至GNSS监测站26，GNSS监测站26控制蜂鸣警报器262发生警报，从而达到警示的效果。

本发明的工作原理大致如下述：监测时，GNSS监测站26从收纳箱28的顶部伸出，通过应力监测组件、沉降监测组件23、水压监测组件24水量监测组件25分别对边坡1的内部应力变化情况、边坡1的内部的水的渗透压的变化情况、边坡1的内部的泥土沉降以及边坡1的表面降水量进行连续实时监测，并将监测到的数据信息传输至GNSS监测站26上，GNSS监测站26将监测到的数据信息传输至监控终端，监控终端对数据进行整理分析，及时捕捉山体滑坡及泥石流等自然灾害发生前的特征信息，对灾害发生前的整体稳定性进行判断，从而做出灾害预警，使工作人员能够提前做出预警措施，进而降低了经济损失。

当山体滑坡或泥石流等灾害发生时，通过驱动电机299驱动蜗杆298发生转动，带动蜗轮297发生转动，使螺杆291发生转动，从而带动螺母座292相对容纳箱竖直下降，即带动升降筒294相对固定筒293竖直下降，进而带动GNSS监测站26相对收纳箱28竖直下降，使GNSS监测站26收入至收纳箱28内，此时通过翻转电机285驱动翻转轴284发生转动，带动盖板283相对收纳箱28发生转动，从而使盖板283能够对收纳箱28进行封闭，进而实现对GNSS监测站26的全方面的防护，使灾害发生时，GNSS监测站26不易受到损害，延长了GNSS监测站26的使用寿命。

以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。