接触式泥石流运动参数监测装置与系统的制作方法
接触式泥石流运动参数监测装置与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种泥石流监测装置、系统，特别是设及一种接触式泥石流运动 参数监测装置、系统，属于灾害监测、泥石流防治工程领域。
【背景技术】
[0002] 泥石流是一种典型的固液两相介质，具有超强的流动特性和巨大的破坏能力，通 过掩埋和直接冲击作用等方式对沿程或堆积区内各类构筑物造成破坏，是山区典型的地质 灾害类型。泥石流的减灾措施主要可分为工程措施与监测预警/预报两大类，其中监测预 警/预报由于可W有效降低灾害损失因而是现阶段泥石流减灾中最有效的措施。
[0003] 现有泥石流运动参数监测技术主要有3类：第1类是基于含水量（孔隙水压力） 监测的泥石流监测预警技术。该类技术是通过在泥石流沟道内多处设置含水量、孔隙水压 力监测点，实时监测泥石流松散固体物源含水量与孔隙水压力的变化；第2类是基于视频 监测系统的泥石流预警技术。该类技术通过在泥石流形成区、流通区内设置视频监测点直 接监测沟道内泥石流的形成和运动；第3类是基于地声（次生）监测的泥石流预警技术。 该类技术通过监测泥石流在运动过程中产生的振动或次生。对泥石流运动参数监测的目的 均是为最终实现泥石流灾害预报预警。
[0004] 从泥石流灾害预警实践看，上述现有技术均存在不同的技术缺陷。第1类技术中， 由于泥石流流域内不同位置处的含水量和孔隙水压力可能都不同，要确定泥石流含水量或 孔隙水压力临界预警阔值技术手段复杂，因此较难应用于工程实践；第2类技术中，由于泥 石流发生时都是暴雨期间或晚上，从视频根本观察不到泥石流，因而预警/预报方法的实 用性较低；第3类技术中，由于易于将泥石流产生的振动（次生）信号与外界干扰产生的振 动（次生）信号混淆而导致误报，因此大规模推广应用较受限。 【实用新型内容】
[0005] 为实现上述目的，本发明首先提供一种接触式泥石流运动参数监测装置，其技术 方案如下：
[0006] 接触式泥石流运动参数监测装置，包括柱状监测粧；柱状监测粧通过其下部区域 固定在泥石流沟道底床中，柱状监测粧上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器分 别通过信号传输线路与信号采集装置联接；其特征在于：
[0007] 所述监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器；
[0008] 所述超声波泥位传感器布置在冲击力传感器上方；所述加速度传感器布置在柱状 监测粧上部区域内部。
[0009] 上述接触式泥石流运动参数监测装置是一种固定在泥石流沟道底床中的监测装 置。监测装置W柱状监测粧为主体及支撑固件。柱状监测粧下部固定在泥石流沟床中，上 部出露在沟床底面W外。在柱状监测粧上部布置有多种参数监测传感器，参数监测传感器 分别通过信号传输线路与信号采集装置联接，共同构成接触式泥石流运动参数监测装置的 数据采集固件。监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器。其中， 加速度传感器布置在柱状监测粧上部区域，其下依次布置超声波泥位传感器与冲击力传感 器。
[0010] 一般地，超声波泥位传感器距离泥石流沟道底床地面高度为h，h>D，D是泥石流 沟道内最大泥深，具体可设计为h= 1.5m+D。冲击力传感器包括自下向上布置的下位冲 击力传感器、中位冲击力传感器、上位冲击力传感器，分别距离泥石流沟道底床地面高度为 hi、hg、hg，h3<D。具体可设计为h1= 0. 5m~1.Om、h2= 1.Om+h1、h3= 2.Om+h1。加速度 传感器布置在距离泥石流沟道底床地面高度为^位置处。
[0011] 上述接触式泥石流运动参数监测装置的数据采集固件是整合冲击力、振动、加速 度、速度W及位移、应变计等传感器与数据采集于监测钢管内形成的综合数据采集系统。柱 状监测粧的高度可首先在调查确定泥石流沟道最大泥深D和爬高的基础上确定。泥石流发 生后，泥石流冲击柱状监测粧，使其产生振动、冲击并导致结构产生内力与变形响应。相关 结构动力响应通过传感器和数据采集系统进行实时监测。
[0012] 为保证接触式泥石流运动参数监测装置可W有效固定在泥石流沟床中，作为支撑 固件的柱状监测粧通常采用加工为钢结构（钢管粧、型钢等）或钢筋混凝±结构（粧或 柱），下部区域通过钻孔或人工开挖等方式进行施工，埋设在泥石流流通区沟道内足够深度 处，W保证支撑固件能承受泥石流的持续冲击。为便于柱状监测粧安装施工，柱状监测粧可 拆分为上、下两部分构件，两部分间采用可拆卸静联接。下部分构件首先埋置在沟床中，上 部分构件上首先布置各参数监测传感器、信号采集装置及信号传输线路，再通过法兰连接、 卡输式连接、螺纹连接等方式将上、下两部分构件联接。
[0013] W上述接触式泥石流运动参数监测装置为基础，本发明进一步提供一种接触式泥 石流运动参数监测系统，具体技术方案如下：
[0014] 一种利用上述监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统，其特征在于：包 括接触式泥石流运动参数监测装置、上位控制中屯、；所述接触式泥石流运动参数监测装置 还包括与信号采集装置联接的信号传输装置；信号传输装置与上位控制中屯、通过无线信号 通信。
[0015] 进一步地，上述接触式泥石流运动参数监测系统，接触式泥石流运动参数监测装 置的超声波泥位传感器距离泥石流沟道底床地面高度为h，h= 1. 5m+D，D是泥石流沟道内 最大泥深；所述冲击力传感器包括自下向上布置的下位冲击力传感器、中位冲击力传感器、 上位冲击力传感器，分别距离泥石流沟道底部地面高度为hi、h2、hs，hi= 0. 5m~1.Om、h2 =1. 0m+hi、h3= 2.Om+h1，ti3<D;所述加速度传感器布置在距离泥石流沟道底部地面高度 2D 为^位置处。
[0016] 进一步地，上述接触式泥石流运动参数监测系统，接触式泥石流运动参数监测装 置至少有二个，安装在泥石流流通区沟道内，是如下二种排列结构之一：
[0017] 二级排列结构，安装在泥石流沟道面积小于5Km2或主沟长度小于2Km的泥石流沟 道中：
[0018] 纵向结构：沿泥石流沟道方向有二排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距 Li；
[001引横向结构；
[0020] 当泥石流沟道平均宽度B《50m，沿泥石流沟道方向每排有一个接触式泥石流运 动参数监测装置，或
[0021] 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道方向每排等间距有=个接触式泥 石流运动参数监测装置；
[0022] S级排列结构，安装在泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟 道中：
[0023] 纵向结构；沿泥石流沟道方向有=排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距 L2;W及
[0024] 横向结构；
[00巧]当泥石流沟道平均宽度B《50m，沿泥石流沟道方向每排有一个接触式泥石流运 动参数监测装置，或
[0026] 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道方向每排等间距有=个接触式泥 石流运动参数监测装置。
[0027] 上述接触式泥石流运动参数监测系统通过接触式泥石流运动参数监测装置采集 泥石流运动参数数据，经由信号传输装置将实时数据传输至上位控制中屯、，由上位控制中 屯、对实时数据进行运算分析，并根据运算分析结果确定泥石流灾害发生危险程度，选择发 出泥石流灾害预警信号。
[0028] 根据泥石流沟道面积或主沟长度不同，上述接触式泥石流运动参数监测系统需要 在泥石流沟道中布置不同数量的泥石流运动参数监测装置，组成二级布置方式或=级布置 方式。
[0029] W位于同一沟道横断面上的接触式泥石流运动参数监测装置为一排，当泥石流沟 道面积小于或等于5Km2或主沟长度小于或等于2Km的泥石流沟道时，采用二级布置方式， 具体是沿泥石流沟道方向布置二排泥石流运动参数监测装置，排间距Li，通常Li= 50m~ 100m。当泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟道时，采用=级布置方 式，具体是沿泥石流沟道方向布置=排泥石流运动参数监测装置，各排间距相等或不相等， 通常取值在L2= 50m~100m范围内。在二级或S级布置方式中，每一排接触式泥石流运 动参数监测装置的布置方式（即在泥石流沟道横向上的布置）是，当泥石流沟道平均宽度 B《50m时，沿泥石流沟道方向每排布置一接触式泥石流运动参数监测装置，或者当泥石流 沟道平均宽度B> 50m时，沿泥石流沟道方向每排等间距布置S接触式泥石流运动参数监 测装置。通常，参数监测装置布置在泥石流沟道的中屯、线上。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是；（1)本实用新型提供了一种接触式泥石 流运动参数监测装置，该装置系统能够高效获取泥石流动力参数综合数据，提供泥石流运 动过程实时监测中的关键性动力参数。（2)W该接触式泥石流运动参数监测装置为主体结 构的泥石流运动参数监测系统可布置在泥石流沟道中，可切实根据沟道地形特征分布式布 置，能够高效获取监测数据。系统易于安装、便于扩展。
【附图说明】
[0031] 图1-1是接触式泥石流运动参数监测装置整体结构示意图。
[0032] 图1-2是图1-1的局部放大图（示接触式泥石流运动参数监测装置上部结构）。
[0033] 图2-1是接触式泥石流运动参数监测系统结构示意图。
[0034] 图2-2是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式侧剖面示意图。
[00巧]图2-3是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图。
[0036] 图2-4是图2-3的A-A剖面不意图。
[0037] 图3-1是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图。
[0 038] 图3-2是图3-1的A-A剖面不意图。
[0039] 附图中的数字标记分别是：
[0040] 1柱状监测粧2信号采集装置31超声波泥位传感器32冲击力传感器321下位 冲击力传感器322中位冲击力传感器323上位冲击力传感器33加速度传感器4信号传 输装置5上位控制中屯、
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
[004引 实施例一
[0043] 如图1-1~图1-2所示，加工一种接触式泥石流运动参数监测装置，用于某泥石流 沟道A灾害防治工程。
[0044] 根据现场调查、勘察，划分沟道内泥石流形成区、流通区、危害区，确定沟道内松散 堆积体厚度为10m，沟道内最大泥深D= 3m。沟道面积25Km2,主沟长度8Km，流通区沟道平 均宽度B二40m。
[0045] 图1-1是接触式泥石流运动参数监测装置整体结构示意图。接触式泥石流运动参 数监测装置主体结构是柱状监测粧1，柱状监测粧1下部分构件采用微型钢管粧，具体选用 直径146mm~280mm，壁厚3mm~10mm的无缝钢管或焊管。微型钢管粧采用钻机成孔（孔 径150mm~300mm)，地质管跟管钻进，埋置于泥石流沟床松散堆积体中。钻孔深度H根据 沟道松散堆积体的厚度10m确定，W确保监测粧在泥石流冲击下的稳定性，钻孔深度控制 在12m~15m之间。成孔后，将微型钢管粧插入钻孔内，并灌注M30水泥砂浆，注浆压力不 小于0. 3Mpa，埋置于沟床内的钢管制作成花管，压力注浆后可在钢管外层形成有效的保护 层，防止钢管诱蚀。微型钢管粧微型钢管出露地面长度200mm~500mm，顶部通过法兰盘与 上部分构件联接。
[0046] 图1-2是图1-1的局部放大图（示接触式泥石流运动参数监测装置上部结构）。 柱状监测粧1上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器分别通过信号传输线路与信 号采集装置2联接。
[0047] 监测传感器包括超声波泥位传感器31、冲击力传感器32、加速度传感器33。柱状 监测粧1上部区域由上至下依次布置超声波泥位传感器31与冲击力传感器32。
[0048] 超声波泥位传感器31距离泥石流沟道底床地面高度为h= 1. 5m+D= 4. 5m。超 声波泥位传感器31下方自下向上布置下位冲击力传感器321、中位冲击力传感器322、上位 冲击力传感器323,分别距离泥石流沟道底床地面高度为hi、h2、h3，hi= 0. 5m、h2= 1.Om+h1 =1. 5m、h3= 2.Om+h1= 2. 5m。
[0049] 柱状监测粧1采用管状件加工，上部中空区域内布置加速度传感器33。加速度传 感器33距离泥石流沟道底床地面高度为^ -2m。柱状监测粧1一般采用钢管件加工。
[0050] 本实施方式中，各传感器主要参数指标为冲击力传感器；=分量拉，压力传感器 3-ComponentForceLink80mmX80mmX90mm，-60kN~60kN;加速度传感器；50g~500g 之间可变的测量范围，最高13bit分辨率，固定的4mg/LSB灵敏度。超声波泥位计主要性能 参数如表1所示。
[0051] 表1超声波泥位计主要性能参数
[0052]
[00閲 实施例二
[0054]如图2-1~图2-4所示，W实施例一加工所得接触式泥石流运动参数监测装置为 基础，进一步在该泥石流沟道A布置接触式泥石流运动参数监测系统。
[00巧]图2-1是接触式泥石流运动参数监测系统结构示意图。监测系统包括接触式泥石 流运动参数监测装置、上位控制中屯、5。接触式泥石流运动参数监测装置还包括与信号采集 装置2联接的信号传输装置4 ;信号传输装置4与上位控制中屯、5通过无线信号通信。
[0056] 图2-2是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式侧剖面示意图。接触式泥石流 运动参数监测装置安装在泥石流沟道流通区内，沿沟道方向呈排安装。
[0057] 图2-3是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图，图2-4是图2-3 的A-A剖面示意图。由于该沟道长度小于2km，因此纵向结构为；在流通区内纵向有二排接 触式泥石流运动参数监测装置，排间距Li= 50m;横向结构为；沿泥石流沟道中屯、线每排有 一个接触式泥石流运动参数监测装置。
[00则 实施例S
[0059] 如图3-1~图3-2所示，在泥石流沟道B中布置接触式泥石流运动参数监测系统。
[0060] 根据现场调查、勘察，划分沟道内泥石流形成区、流通区、危害区，确定沟道内松散 堆积体厚度为8m，沟道内最大泥深D= 2. 7m。沟道面积=50Km2,主沟长度=15Km，流通区 沟道平均宽度B= 120m。
[0061] 加工接触式泥石流运动参数监测装置，其与实施例一相同之处不再重复，其不同 2D 之处在于hi= 0. 4m、h2= 1. 4m、h3= 2. 4m，= 1.8m。
[0062] 图3-1是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图，图3-2是图3-1 的A-A剖面示意图。在沟道B内安装接触式泥石流运动参数监测系统，其与实施例二相同 之处不再重复，其不同之处在于由于泥石流主沟长度=15Km，沟道平均宽度B= 120m，因此 沟道内纵向结构为；在流通区内纵向有=排接触式泥石流运动参数监测装置，各排等距，排 间距L2= 50m;横向结构为；沿泥石流沟道中屯、线每排等间距有=个接触式泥石流运动参 数监测装置，间距b= 40m。
【主权项】
1. 一种接触式泥石流运动参数监测装置，包括柱状监测粧（I);柱状监测粧（1)通过其 下部区域固定在泥石流沟道底床中，柱状监测粧（1)上部区域布置参数监测传感器，参数 监测传感器分别通过信号传输线路与信号采集装置（2)联接；其特征在于： 所述监测传感器包括超声波泥位传感器（31)、冲击力传感器（32)、加速度传感器 (33)； 所述超声波泥位传感器（31)布置在冲击力传感器（32)上方； 所述加速度传感器（33)布置在柱状监测粧（1)上部区域内部。2. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述超声波泥位传感器（31)距离泥 石流沟道底床地面高度为h，h>泥深D，D是泥石流沟道内最大泥深。3. 根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于：h=I. 5m+D。4. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述冲击力传感器（32)包括自下向 上布置的下位冲击力传感器（321)、中位冲击力传感器（322)、上位冲击力传感器（323)，分 别距离泥石流沟道底床地面高度为hphphyh丨=0? 5m~I. 0m、h2=I.OnrMiph3= 2.OnrMi1; h3<D，D是泥石流沟道内最大泥深。5. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述加速度传感器（33)布置在距离6. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述柱状监测粧⑴是管状件，上部 中空区域内布置加速度传感器（33)。7. 根据权利要求1~6任一所述的监测装置，其特征在于：所述柱状监测粧（1)为上、 下两部分构件，两部分间采用可拆卸静联接。8. -种利用权利要求7所述的监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统，其特 征在于：包括接触式泥石流运动参数监测装置、上位控制中心（5);所述接触式泥石流运动 参数监测装置还包括与信号采集装置（2)联接的信号传输装置（4);信号传输装置（4)与 上位控制中心（5)通过无线信号通信。9. 根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于： 所述接触式泥石流运动参数监测装置至少有二个，安装在泥石流流通区沟道内，是如 下二种排列结构之一： 二级排列结构，安装在泥石流沟道面积小于或等于5Km2或主沟长度小于或等于2Km的 泥石流沟道： 纵向结构：沿泥石流沟道方向有二排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距L1; 横向结构： 当泥石流沟道平均宽度B< 50m，沿泥石流沟道中心线每排有一个接触式泥石流运动 参数监测装置，或 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道中心线每排等间距有三个接触式泥石 流运动参数监测装置； 三级排列结构，安装在泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟道： 纵向结构：沿泥石流沟道方向有三排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距L2; 横向结构： 当泥石流沟道平均宽度B< 50m，沿泥石流沟道中心线每排有一个接触式泥石流运动 参数监测装置，或 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道中心线每排等间距有三个接触式泥石 流运动参数监测装置。10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于！L1= 50m~100m，L2= 50m~100m。
【专利摘要】本实用新型公开了一种接触式泥石流运动参数监测装置与系统。接触式泥石流运动参数监测装置包括柱状监测桩；柱状监测桩下部区域固定在泥石流沟道底床中，上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器包括加速度传感器，超声波泥位传感器、冲击力传感器，超声波泥位传感器布置在冲击力传感器上方。本实用新型还提供一种利用上述监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统。系统的上位控制中心与监测装置的信号传输装置通过无线信号通信，接触式泥石流运动参数监测装置可以以二级或三级方式布置在泥石流沟道中。本产品能够高效获取泥石流动力参数综合数据，提供泥石流运动过程实时监测中的关键性动力参数，且易于安装、便于扩展。
【IPC分类】G08B21/10
【公开号】CN204695505
【申请号】CN201520113384
【发明人】何思明
【申请人】成都瑞可峰科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月16日
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种泥石流监测装置、系统，特别是设及一种接触式泥石流运动 参数监测装置、系统，属于灾害监测、泥石流防治工程领域。
【背景技术】
[0002] 泥石流是一种典型的固液两相介质，具有超强的流动特性和巨大的破坏能力，通 过掩埋和直接冲击作用等方式对沿程或堆积区内各类构筑物造成破坏，是山区典型的地质 灾害类型。泥石流的减灾措施主要可分为工程措施与监测预警/预报两大类，其中监测预 警/预报由于可W有效降低灾害损失因而是现阶段泥石流减灾中最有效的措施。
[0003] 现有泥石流运动参数监测技术主要有3类：第1类是基于含水量（孔隙水压力） 监测的泥石流监测预警技术。该类技术是通过在泥石流沟道内多处设置含水量、孔隙水压 力监测点，实时监测泥石流松散固体物源含水量与孔隙水压力的变化；第2类是基于视频 监测系统的泥石流预警技术。该类技术通过在泥石流形成区、流通区内设置视频监测点直 接监测沟道内泥石流的形成和运动；第3类是基于地声（次生）监测的泥石流预警技术。 该类技术通过监测泥石流在运动过程中产生的振动或次生。对泥石流运动参数监测的目的 均是为最终实现泥石流灾害预报预警。
[0004] 从泥石流灾害预警实践看，上述现有技术均存在不同的技术缺陷。第1类技术中， 由于泥石流流域内不同位置处的含水量和孔隙水压力可能都不同，要确定泥石流含水量或 孔隙水压力临界预警阔值技术手段复杂，因此较难应用于工程实践；第2类技术中，由于泥 石流发生时都是暴雨期间或晚上，从视频根本观察不到泥石流，因而预警/预报方法的实 用性较低；第3类技术中，由于易于将泥石流产生的振动（次生）信号与外界干扰产生的振 动（次生）信号混淆而导致误报，因此大规模推广应用较受限。 【实用新型内容】
[0005] 为实现上述目的，本发明首先提供一种接触式泥石流运动参数监测装置，其技术 方案如下：
[0006] 接触式泥石流运动参数监测装置，包括柱状监测粧；柱状监测粧通过其下部区域 固定在泥石流沟道底床中，柱状监测粧上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器分 别通过信号传输线路与信号采集装置联接；其特征在于：
[0007] 所述监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器；
[0008] 所述超声波泥位传感器布置在冲击力传感器上方；所述加速度传感器布置在柱状 监测粧上部区域内部。
[0009] 上述接触式泥石流运动参数监测装置是一种固定在泥石流沟道底床中的监测装 置。监测装置W柱状监测粧为主体及支撑固件。柱状监测粧下部固定在泥石流沟床中，上 部出露在沟床底面W外。在柱状监测粧上部布置有多种参数监测传感器，参数监测传感器 分别通过信号传输线路与信号采集装置联接，共同构成接触式泥石流运动参数监测装置的 数据采集固件。监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器。其中， 加速度传感器布置在柱状监测粧上部区域，其下依次布置超声波泥位传感器与冲击力传感 器。
[0010] 一般地，超声波泥位传感器距离泥石流沟道底床地面高度为h，h>D，D是泥石流 沟道内最大泥深，具体可设计为h= 1.5m+D。冲击力传感器包括自下向上布置的下位冲 击力传感器、中位冲击力传感器、上位冲击力传感器，分别距离泥石流沟道底床地面高度为 hi、hg、hg，h3<D。具体可设计为h1= 0. 5m~1.Om、h2= 1.Om+h1、h3= 2.Om+h1。加速度 传感器布置在距离泥石流沟道底床地面高度为^位置处。
[0011] 上述接触式泥石流运动参数监测装置的数据采集固件是整合冲击力、振动、加速 度、速度W及位移、应变计等传感器与数据采集于监测钢管内形成的综合数据采集系统。柱 状监测粧的高度可首先在调查确定泥石流沟道最大泥深D和爬高的基础上确定。泥石流发 生后，泥石流冲击柱状监测粧，使其产生振动、冲击并导致结构产生内力与变形响应。相关 结构动力响应通过传感器和数据采集系统进行实时监测。
[0012] 为保证接触式泥石流运动参数监测装置可W有效固定在泥石流沟床中，作为支撑 固件的柱状监测粧通常采用加工为钢结构（钢管粧、型钢等）或钢筋混凝±结构（粧或 柱），下部区域通过钻孔或人工开挖等方式进行施工，埋设在泥石流流通区沟道内足够深度 处，W保证支撑固件能承受泥石流的持续冲击。为便于柱状监测粧安装施工，柱状监测粧可 拆分为上、下两部分构件，两部分间采用可拆卸静联接。下部分构件首先埋置在沟床中，上 部分构件上首先布置各参数监测传感器、信号采集装置及信号传输线路，再通过法兰连接、 卡输式连接、螺纹连接等方式将上、下两部分构件联接。
[0013] W上述接触式泥石流运动参数监测装置为基础，本发明进一步提供一种接触式泥 石流运动参数监测系统，具体技术方案如下：
[0014] 一种利用上述监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统，其特征在于：包 括接触式泥石流运动参数监测装置、上位控制中屯、；所述接触式泥石流运动参数监测装置 还包括与信号采集装置联接的信号传输装置；信号传输装置与上位控制中屯、通过无线信号 通信。
[0015] 进一步地，上述接触式泥石流运动参数监测系统，接触式泥石流运动参数监测装 置的超声波泥位传感器距离泥石流沟道底床地面高度为h，h= 1. 5m+D，D是泥石流沟道内 最大泥深；所述冲击力传感器包括自下向上布置的下位冲击力传感器、中位冲击力传感器、 上位冲击力传感器，分别距离泥石流沟道底部地面高度为hi、h2、hs，hi= 0. 5m~1.Om、h2 =1. 0m+hi、h3= 2.Om+h1，ti3<D;所述加速度传感器布置在距离泥石流沟道底部地面高度 2D 为^位置处。
[0016] 进一步地，上述接触式泥石流运动参数监测系统，接触式泥石流运动参数监测装 置至少有二个，安装在泥石流流通区沟道内，是如下二种排列结构之一：
[0017] 二级排列结构，安装在泥石流沟道面积小于5Km2或主沟长度小于2Km的泥石流沟 道中：
[0018] 纵向结构：沿泥石流沟道方向有二排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距 Li；
[001引横向结构；
[0020] 当泥石流沟道平均宽度B《50m，沿泥石流沟道方向每排有一个接触式泥石流运 动参数监测装置，或
[0021] 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道方向每排等间距有=个接触式泥 石流运动参数监测装置；
[0022] S级排列结构，安装在泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟 道中：
[0023] 纵向结构；沿泥石流沟道方向有=排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距 L2;W及
[0024] 横向结构；
[00巧]当泥石流沟道平均宽度B《50m，沿泥石流沟道方向每排有一个接触式泥石流运 动参数监测装置，或
[0026] 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道方向每排等间距有=个接触式泥 石流运动参数监测装置。
[0027] 上述接触式泥石流运动参数监测系统通过接触式泥石流运动参数监测装置采集 泥石流运动参数数据，经由信号传输装置将实时数据传输至上位控制中屯、，由上位控制中 屯、对实时数据进行运算分析，并根据运算分析结果确定泥石流灾害发生危险程度，选择发 出泥石流灾害预警信号。
[0028] 根据泥石流沟道面积或主沟长度不同，上述接触式泥石流运动参数监测系统需要 在泥石流沟道中布置不同数量的泥石流运动参数监测装置，组成二级布置方式或=级布置 方式。
[0029] W位于同一沟道横断面上的接触式泥石流运动参数监测装置为一排，当泥石流沟 道面积小于或等于5Km2或主沟长度小于或等于2Km的泥石流沟道时，采用二级布置方式， 具体是沿泥石流沟道方向布置二排泥石流运动参数监测装置，排间距Li，通常Li= 50m~ 100m。当泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟道时，采用=级布置方 式，具体是沿泥石流沟道方向布置=排泥石流运动参数监测装置，各排间距相等或不相等， 通常取值在L2= 50m~100m范围内。在二级或S级布置方式中，每一排接触式泥石流运 动参数监测装置的布置方式（即在泥石流沟道横向上的布置）是，当泥石流沟道平均宽度 B《50m时，沿泥石流沟道方向每排布置一接触式泥石流运动参数监测装置，或者当泥石流 沟道平均宽度B> 50m时，沿泥石流沟道方向每排等间距布置S接触式泥石流运动参数监 测装置。通常，参数监测装置布置在泥石流沟道的中屯、线上。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是；（1)本实用新型提供了一种接触式泥石 流运动参数监测装置，该装置系统能够高效获取泥石流动力参数综合数据，提供泥石流运 动过程实时监测中的关键性动力参数。（2)W该接触式泥石流运动参数监测装置为主体结 构的泥石流运动参数监测系统可布置在泥石流沟道中，可切实根据沟道地形特征分布式布 置，能够高效获取监测数据。系统易于安装、便于扩展。
【附图说明】
[0031] 图1-1是接触式泥石流运动参数监测装置整体结构示意图。
[0032] 图1-2是图1-1的局部放大图（示接触式泥石流运动参数监测装置上部结构）。
[0033] 图2-1是接触式泥石流运动参数监测系统结构示意图。
[0034] 图2-2是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式侧剖面示意图。
[00巧]图2-3是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图。
[0036] 图2-4是图2-3的A-A剖面不意图。
[0037] 图3-1是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图。
[0 038] 图3-2是图3-1的A-A剖面不意图。
[0039] 附图中的数字标记分别是：
[0040] 1柱状监测粧2信号采集装置31超声波泥位传感器32冲击力传感器321下位 冲击力传感器322中位冲击力传感器323上位冲击力传感器33加速度传感器4信号传 输装置5上位控制中屯、
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
[004引 实施例一
[0043] 如图1-1~图1-2所示，加工一种接触式泥石流运动参数监测装置，用于某泥石流 沟道A灾害防治工程。
[0044] 根据现场调查、勘察，划分沟道内泥石流形成区、流通区、危害区，确定沟道内松散 堆积体厚度为10m，沟道内最大泥深D= 3m。沟道面积25Km2,主沟长度8Km，流通区沟道平 均宽度B二40m。
[0045] 图1-1是接触式泥石流运动参数监测装置整体结构示意图。接触式泥石流运动参 数监测装置主体结构是柱状监测粧1，柱状监测粧1下部分构件采用微型钢管粧，具体选用 直径146mm~280mm，壁厚3mm~10mm的无缝钢管或焊管。微型钢管粧采用钻机成孔（孔 径150mm~300mm)，地质管跟管钻进，埋置于泥石流沟床松散堆积体中。钻孔深度H根据 沟道松散堆积体的厚度10m确定，W确保监测粧在泥石流冲击下的稳定性，钻孔深度控制 在12m~15m之间。成孔后，将微型钢管粧插入钻孔内，并灌注M30水泥砂浆，注浆压力不 小于0. 3Mpa，埋置于沟床内的钢管制作成花管，压力注浆后可在钢管外层形成有效的保护 层，防止钢管诱蚀。微型钢管粧微型钢管出露地面长度200mm~500mm，顶部通过法兰盘与 上部分构件联接。
[0046] 图1-2是图1-1的局部放大图（示接触式泥石流运动参数监测装置上部结构）。 柱状监测粧1上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器分别通过信号传输线路与信 号采集装置2联接。
[0047] 监测传感器包括超声波泥位传感器31、冲击力传感器32、加速度传感器33。柱状 监测粧1上部区域由上至下依次布置超声波泥位传感器31与冲击力传感器32。
[0048] 超声波泥位传感器31距离泥石流沟道底床地面高度为h= 1. 5m+D= 4. 5m。超 声波泥位传感器31下方自下向上布置下位冲击力传感器321、中位冲击力传感器322、上位 冲击力传感器323,分别距离泥石流沟道底床地面高度为hi、h2、h3，hi= 0. 5m、h2= 1.Om+h1 =1. 5m、h3= 2.Om+h1= 2. 5m。
[0049] 柱状监测粧1采用管状件加工，上部中空区域内布置加速度传感器33。加速度传 感器33距离泥石流沟道底床地面高度为^ -2m。柱状监测粧1一般采用钢管件加工。
[0050] 本实施方式中，各传感器主要参数指标为冲击力传感器；=分量拉，压力传感器 3-ComponentForceLink80mmX80mmX90mm，-60kN~60kN;加速度传感器；50g~500g 之间可变的测量范围，最高13bit分辨率，固定的4mg/LSB灵敏度。超声波泥位计主要性能 参数如表1所示。
[0051] 表1超声波泥位计主要性能参数
[0052]
[00閲 实施例二
[0054]如图2-1~图2-4所示，W实施例一加工所得接触式泥石流运动参数监测装置为 基础，进一步在该泥石流沟道A布置接触式泥石流运动参数监测系统。
[00巧]图2-1是接触式泥石流运动参数监测系统结构示意图。监测系统包括接触式泥石 流运动参数监测装置、上位控制中屯、5。接触式泥石流运动参数监测装置还包括与信号采集 装置2联接的信号传输装置4 ;信号传输装置4与上位控制中屯、5通过无线信号通信。
[0056] 图2-2是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式侧剖面示意图。接触式泥石流 运动参数监测装置安装在泥石流沟道流通区内，沿沟道方向呈排安装。
[0057] 图2-3是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图，图2-4是图2-3 的A-A剖面示意图。由于该沟道长度小于2km，因此纵向结构为；在流通区内纵向有二排接 触式泥石流运动参数监测装置，排间距Li= 50m;横向结构为；沿泥石流沟道中屯、线每排有 一个接触式泥石流运动参数监测装置。
[00则 实施例S
[0059] 如图3-1~图3-2所示，在泥石流沟道B中布置接触式泥石流运动参数监测系统。
[0060] 根据现场调查、勘察，划分沟道内泥石流形成区、流通区、危害区，确定沟道内松散 堆积体厚度为8m，沟道内最大泥深D= 2. 7m。沟道面积=50Km2,主沟长度=15Km，流通区 沟道平均宽度B= 120m。
[0061] 加工接触式泥石流运动参数监测装置，其与实施例一相同之处不再重复，其不同 2D 之处在于hi= 0. 4m、h2= 1. 4m、h3= 2. 4m，= 1.8m。
[0062] 图3-1是接触式泥石流运动参数监测装置安装方式俯视示意图，图3-2是图3-1 的A-A剖面示意图。在沟道B内安装接触式泥石流运动参数监测系统，其与实施例二相同 之处不再重复，其不同之处在于由于泥石流主沟长度=15Km，沟道平均宽度B= 120m，因此 沟道内纵向结构为；在流通区内纵向有=排接触式泥石流运动参数监测装置，各排等距，排 间距L2= 50m;横向结构为；沿泥石流沟道中屯、线每排等间距有=个接触式泥石流运动参 数监测装置，间距b= 40m。
【主权项】
1. 一种接触式泥石流运动参数监测装置，包括柱状监测粧（I);柱状监测粧（1)通过其 下部区域固定在泥石流沟道底床中，柱状监测粧（1)上部区域布置参数监测传感器，参数 监测传感器分别通过信号传输线路与信号采集装置（2)联接；其特征在于： 所述监测传感器包括超声波泥位传感器（31)、冲击力传感器（32)、加速度传感器 (33)； 所述超声波泥位传感器（31)布置在冲击力传感器（32)上方； 所述加速度传感器（33)布置在柱状监测粧（1)上部区域内部。2. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述超声波泥位传感器（31)距离泥 石流沟道底床地面高度为h，h>泥深D，D是泥石流沟道内最大泥深。3. 根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于：h=I. 5m+D。4. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述冲击力传感器（32)包括自下向 上布置的下位冲击力传感器（321)、中位冲击力传感器（322)、上位冲击力传感器（323)，分 别距离泥石流沟道底床地面高度为hphphyh丨=0? 5m~I. 0m、h2=I.OnrMiph3= 2.OnrMi1; h3<D，D是泥石流沟道内最大泥深。5. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述加速度传感器（33)布置在距离6. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述柱状监测粧⑴是管状件，上部 中空区域内布置加速度传感器（33)。7. 根据权利要求1~6任一所述的监测装置，其特征在于：所述柱状监测粧（1)为上、 下两部分构件，两部分间采用可拆卸静联接。8. -种利用权利要求7所述的监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统，其特 征在于：包括接触式泥石流运动参数监测装置、上位控制中心（5);所述接触式泥石流运动 参数监测装置还包括与信号采集装置（2)联接的信号传输装置（4);信号传输装置（4)与 上位控制中心（5)通过无线信号通信。9. 根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于： 所述接触式泥石流运动参数监测装置至少有二个，安装在泥石流流通区沟道内，是如 下二种排列结构之一： 二级排列结构，安装在泥石流沟道面积小于或等于5Km2或主沟长度小于或等于2Km的 泥石流沟道： 纵向结构：沿泥石流沟道方向有二排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距L1; 横向结构： 当泥石流沟道平均宽度B< 50m，沿泥石流沟道中心线每排有一个接触式泥石流运动 参数监测装置，或 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道中心线每排等间距有三个接触式泥石 流运动参数监测装置； 三级排列结构，安装在泥石流沟道面积大于5Km2或主沟长度大于2Km的泥石流沟道： 纵向结构：沿泥石流沟道方向有三排接触式泥石流运动参数监测装置，各排间距L2; 横向结构： 当泥石流沟道平均宽度B< 50m，沿泥石流沟道中心线每排有一个接触式泥石流运动 参数监测装置，或 当泥石流沟道平均宽度B> 50m，沿泥石流沟道中心线每排等间距有三个接触式泥石 流运动参数监测装置。10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于！L1= 50m~100m，L2= 50m~100m。
【专利摘要】本实用新型公开了一种接触式泥石流运动参数监测装置与系统。接触式泥石流运动参数监测装置包括柱状监测桩；柱状监测桩下部区域固定在泥石流沟道底床中，上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器包括加速度传感器，超声波泥位传感器、冲击力传感器，超声波泥位传感器布置在冲击力传感器上方。本实用新型还提供一种利用上述监测装置实现的接触式泥石流运动参数监测系统。系统的上位控制中心与监测装置的信号传输装置通过无线信号通信，接触式泥石流运动参数监测装置可以以二级或三级方式布置在泥石流沟道中。本产品能够高效获取泥石流动力参数综合数据，提供泥石流运动过程实时监测中的关键性动力参数，且易于安装、便于扩展。
【IPC分类】G08B21/10
【公开号】CN204695505
【申请号】CN201520113384
【发明人】何思明
【申请人】成都瑞可峰科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月16日
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