一种可回收利用的地质灾害监测装置的制作方法

1.本发明涉及地质灾害监测技术领域，特别是涉及一种地质灾害监测装置。


背景技术：

2.近年来，随着全球气温变暖，极端天气频发，地质灾害防治工作越来越严峻。我国地质灾害防治三年行动方案实施以来，已经形成了第一代普适型地质灾害监测仪器，并在全国大面积开展试验，基本能覆盖大部分隐患点，取得了很好的效果。但高陡边坡、高位滑坡、超高位滑坡等危险区域，人员无法达到，便无法开展地质灾害监测预警工作，但这些危险区域又是地质灾害的高发区域。
3.目前我国现有的地质灾害监测方法有群测群防、专业监测和普适型监测三种。群测群防监测预警方式一般为监测员现场巡视和安装简易监测装置，发现异常后通过拨打手机预警或简易装置发出报警声；专业监测是安装专业化的大型仪器，对灾害隐患点进行监测，将监测数据传输至后台进行大数据分析和预警；普适型监测是结合群测群防和专业监测的优点，在保证监测效果的情况下降低设备某些技术指标从而降低整体成本，实现极高性价比的监测，达到大规模应用。
4.但是这些方案本身存在如下缺陷：
5.群测群防监测：群测群防监测仪器一般不具有远程传输功能，只适用于房前屋后等有人的地方，另外人工巡视也只适用于人员能到达的地方，对于高陡边坡和高位滑坡等灾害点，人员人身安全容易受到危险。
6.专业监测：专业监测一般采用大型设备，并配有大型的供电系统才能实现监测，但这类设备一般也只适用于人员能达的地方，对于高陡边坡、高位滑坡等灾害，要想实现监测，除非动用工程，实施成本太高，不适合大面积开展。
7.普适型监测：普适型监测设备具有一体化设计，体积小、重量轻、功耗低和安装运输便利的优点，但目前对于人员无法达到的灾害点还没有很好的解决方案。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种可回收利用的地质灾害监测装置，可以有效解决高陡边坡、高位滑坡、超高位滑坡等危险区域的监测。
9.为解决上述问题，本发明提供了一种可回收利用的地质灾害监测装置，利用gnss(global navigation satellite system，即全球导航卫星系统)进行监测，同时依靠无人机携带，避免工作人员前往高陡边坡、高位滑坡、超高位滑坡等危险区域的风险，具体包括：供电模块、gnss监测系统、收缩绳和无人机；其中，供电模块包括蓄电模块、抗滑针、弹簧铰链、4片等腰三角形状的太阳能电池板和充电控制模块，蓄电模块为方形板状，gnss监测系统安装在蓄电模块上部，在蓄电模块下方设置有抗滑针，蓄电模块的四条边分别通过弹簧铰链与太阳能电池板的底边连接，太阳能电池板可在弹簧铰链的作用下展开，每片太阳能电池板的顶角处还设置有穿线孔，充电控制模块设置在蓄电模块内，并且与太阳能电池板
电连接；其中，gnss监测系统包括防护罩、定位模块、解析模块、通信模块，定位模块、解析模块和通信模块设置在防护罩内，gnss定位模块用于对当前位置进行定位，gnss解析模块对gnss定位模块的数据进行处理，得出x、y、z三轴位移变化量；收缩绳穿过设置在太阳能电池板上的穿线孔，将供电模块和gnss监测系统悬挂在无人机的下方，并且无人机具有遥控机械臂，无人机通过遥控机械臂抓取收缩绳。
10.上述可回收利用的地质灾害监测装置中gnss监测系统还具有接线端子，充电控制器通过线缆分别与接线端子和太阳能电池板电连接。
11.上述可回收利用的地质灾害监测装置中还包括：固定件，gnss监测系统通过固定件固定设置在蓄电模块的上部。
12.上述可回收利用的地质灾害监测装置中固定件为不锈钢材质。
13.上述可回收利用的地质灾害监测装置中4片等腰三角形状的太阳能电池板聚拢后呈金字塔状。
14.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：利用无人机携带gnss监测装置，从而有效避免工作人员前往高陡边坡等危险区域的风险，同时gnss供电模块可以通过太阳能发电，大幅延长续航时间，并且无人机的遥控机械可以抓取伸缩绳，从而将gnss监测装置收回，降低使用成本。
附图说明
15.图1是根据本发明实施方式的结构示意图；
16.图2是根据本发明实施方式中gnss监测系统的结构示意图；
17.图3为本发明实施方式在使用过程中的示意图；
18.图4为本发明实施方式中展开示意图；
19.图5为本发明实施方式中回收装置机构简图；
20.图6为本发明实施方式中回收装置另一状态下机构简图。
21.附图标记：
22.1、gnss供电模块；101、蓄电池储能模块；102、抗滑针；103、弹簧铰链；104、太阳能电池板；105、穿线孔；106、太阳能控制器；107、线缆；2、gnss监测系统；201、防护罩；202、gnss定位模块；203、gnss解析模块；204、gnss通信模块；205、接线端子；206、固定件；3、收缩绳；4、无人机。
23.5、回收装置；51、第一回收部；511、回收杆；5111、主杆；5112、分杆；512、第一安装板；52、第二回收部；521、第二安装板；
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
25.下面结合图1-3对本发明所示实施例进行说明。
26.参考图1，本实施例包括供电模块1、gnss监测系统2、收缩绳3和无人机4。
27.其中供电模块1具有蓄电模块101，蓄电模块101为方形板状，gnss监测系统2安装在蓄电模块101上方，在蓄电模块101下方设置有抗滑针102，可以起到增大gnss监测装置与地面摩擦力的作用，同时在蓄电模块101的四条边分别通过弹簧铰链103安装有太阳能电池板104，太阳能电池板104在弹簧铰链103的作用下展开，在本实施例中，太阳能电池板104的形状为三角形，优选为等腰三角形，且底边一侧与蓄电模块101连接，每片太阳能电池板104上开设有穿线孔105，在本实施例中穿线孔105位于等腰三角形的顶角处。4片太阳能电池板104在收拢时与蓄电模块101呈金字塔状，并且将gnss监测系统2包围在4片太阳能电池板104和蓄电模块101围成的金字塔内。在蓄电模块101内还设置有充电控制模块106，充电控制模块106与太阳能电池板104电连接。
28.其中，gnss监测系统2包括防护罩201、定位模块202、解析模块203和通信模块204，定位模块202、解析模块203和通信模块204设置在防护罩201内，由防护罩201提供保护，以免在使用过程中因磕碰而导致损坏。gnss监测系统2还包括固定件206，gnss监测系统2通过固定件206固定设置在蓄电模块101上部，固定件206一般为不锈钢材质，坚固耐用。gnss监测系统2还具有接线端子205，充电控制器106通过线缆107分别与接线端子205和太阳能电池板104电连接。gnss定位模块202用于对当前位置进行定位，gnss解析模块203对gnss定位模块202的数据进行处理，得出x、y、z三轴位移变化量，同时对gnss监测系统2进行供电和通信的智能控制，在gnss解析模块203内还内置有智能控制算法，通过对供电电压的测量，进而判断gnss检测系统2处于标准、低功耗和休眠三种工作状态，从而降低功耗，平均功耗可低于1.2kw，确保在野外的工作需求。
29.收缩绳3穿过太阳能电池板104的穿线孔105，将供电模块1和gnss监测系统2悬挂在无人机4的下方，并且无人机4具有遥控机械臂，通过遥控机械臂来抓取收缩绳3。
30.当地质灾害发生，需要监测时，由无人机4向上提拉收缩绳3，从而将4块太阳能电池板104聚拢成金字塔状，接着控制无人机飞行到监测点上空，利用无人机的摄像头寻找高陡边坡作为合适的降落点，待确定好合适的降落点后，无人机飞抵上空并缓慢下降，在下降至高陡边坡地面2米高度时，遥控机械臂松开，供电模块1和gnss监测系统2下落到指定位置，抗滑针102插入土体中，从而确保整个装置的稳定，由于收缩绳3不再处于绷紧状态，所以太阳能电池板104在弹簧铰链103的作用下展开并进行发电，而gnss监测系统2在起飞前已经开启电源，所以在落地后便可以通过无线网络进行远程控制，在完成初始化后便可以开展监测工作。
31.在监测周期内完成监测任务后，可以控制无人机4飞抵到降落点上空2米处，通过遥控机械手臂钩取收缩绳3的任意一段，接着无人机4提升高度，收缩绳3被拉紧，于是太阳能电池板104收缩聚拢成金字塔状，于是供电模块1和gnss监测系统2一起被无人机4收回。
32.为了方便回收无人机，本发明还包括回收装置5，参考图5，具体包括第一回收部51和第二回收部52，其中第一回收部51由无人机4携带，而第二回收部52与收缩绳3连接，第一回收部51包括回收杆511和第一安装板512，回收杆511由主杆5111和若干分杆5112组成，分杆5112沿径向方向与主杆5111铰接，呈伞状打开或收拢，并且每个分杆5112的重心距离主杆5111轴线的距离大于铰接点到主杆5111轴线的距离，于是回收杆511在重力作用下，每个分杆5112会自动呈伞状打开，但在第一回收部511上开设有第一安装孔，回收杆511穿过第一安装孔，由于第一安装孔的约束使得每个分杆5112被收拢而无法呈伞状打开。
33.第一安装板512上设置有若干用于吸附第二回收部52的电磁铁，对应的，第二回收部52具有第二安装板521，第二安装板521上设置有铁块，且为了回收时定位第二安装板521需要，设置在第二安装板521上的铁块为4块，且按照长方形排列，于是第一回收部51上的电磁铁也按照相同排列布置，这样在实际操作时，第一回收部51和第二回收部52可以按照预定位置吸附，第二安装板521上还设置有用于回收杆511穿过的第二安装孔，并且第二安装孔的位置与第一安装孔对应设置。
34.参考图6，在使用时，先将无人机4悬停至回收地点，第一回收部51先通过电磁铁将第二回收部52吸附，此时第一安装孔和第二安装孔对齐，接着将回收杆511放下，当分杆5112完全穿过第一安装孔和第二安装孔后，在重力的作用下分杆5112呈伞状打开，于是末端的尺寸便大于第一安装孔和第二安装孔的内径，为了防止分杆5112因为风力等其他因素而不能呈伞状完全打开，还可以在主杆5111上套设一个套筒53，套筒53会因为重力而滑入主杆5111和分杆5112之间，并且因为重力还会进一步驱使分杆5112张开,未使用时，套筒53套设在主杆5111上，且与分杆5112的末端抵接。
35.分杆5112完全张开后，此时电磁铁断电，于是回收杆511便可以将第二回收部52提起，从而完成回收。
36.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：
1.一种可回收利用的地质灾害监测装置，其特征在于，包括：供电模块(1)、gnss监测系统(2)、收缩绳(3)和无人机(4)；其中，所述供电模块(1)包括蓄电模块(101)、抗滑针(102)、弹簧铰链(103)、4片等腰三角形状的太阳能电池板(104)和充电控制模块(106)，所述蓄电模块(101)为方形板状，所述gnss监测系统(2)安装在所述蓄电模块(101)上部，在所述蓄电模块(101)下方设置有抗滑针(102)，所述蓄电模块(101)的四条边分别通过所述弹簧铰链(103)与所述太阳能电池板(104)的底边连接，所述太阳能电池板(104)可在所述弹簧铰链(103)的作用下展开，每片所述太阳能电池板(104)的顶角处还设置有穿线孔(105)，所述充电控制模块(106)设置在所述蓄电模块(101)内，并且与所述太阳能电池板(104)电连接；其中，所述gnss监测系统(2)包括防护罩(201)、定位模块(202)、解析模块(203)、通信模块(204)，所述定位模块(202)、解析模块(203)和通信模块(204)设置在所述防护罩(201)内，所述gnss定位模块(202)用于对当前位置进行定位，所述gnss解析模块(203)对所述gnss定位模块(202)的数据进行处理，得出x、y、z三轴位移变化量；所述收缩绳(3)穿过设置在所述太阳能电池板(104)上的所述穿线孔(105)，将所述供电模块(1)和所述gnss监测系统(2)悬挂在所述无人机(4)的下方，并且所述无人机(4)具有遥控机械臂，所述无人机(4)通过所述遥控机械臂抓取所述收缩绳(3)。2.根据权利要求1所述的可回收利用的地质灾害监测装置，其特征在于：所述gnss监测系统(2)还具有接线端子(205)，所述充电控制器(106)通过所述线缆(107)分别与所述接线端子(205)和所述太阳能电池板(104)电连接。3.根据权利要求1所述的可回收利用的地质灾害监测装置，其特征在于，还包括：固定件(206)，所述gnss监测系统(2)通过所述固定件(206)固定设置在所述蓄电模块(101)的上部。4.根据权利要求3所述的可回收利用的地质灾害监测装置，其特征在于所述固定件(206)为不锈钢材质。5.根据权利要求1所述的可回收利用的地质灾害监测装置，其特征在于：所述4片等腰三角形状的太阳能电池板(104)聚拢后呈金字塔状。

技术总结
本发明提供了一种可回收利用的地质灾害监测装置，具体包括：供电模块、GNSS监测系统、收缩绳和无人机；利用GNSS(Global Navigation Satellite System，即全球导航卫星系统)进行监测，同时依靠无人机携带，避免工作人员前往高陡边坡、高位滑坡、超高位滑坡等危险区域的风险，并且通过无人机的遥控机械臂，抓取收缩绳回收GNSS监测系统，从而反复使用。从而反复使用。从而反复使用。


技术研发人员：郭伟 王晨辉 孟庆佳 杨凯 吴悦 董翰川
受保护的技术使用者：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2022/3/8