专利名称：工程地质参数识别测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及滑坡地质灾害问题研究领域，尤其涉及滑坡体地质和力学参数的确定和识别测量系统。
背景技术：
目前，作为滑坡灾害工程防治中最重要一环的滑坡地质力学参数的确定和识别主要利用浅层物探原理，对出现或容易出现滑坡的地点采用钻孔物探方法进行地质层分析研究，但这种方法受地理影响较大，而且成本很高，且仍存在着一系列没有很好解决的模糊经验科学难题。特别是随着我国西部大开发建设的深入和三峡水库的蓄水，山体滑坡地质灾害问题会更加突出。这将不利于人们获得可靠的工程设计，影响人们对滑坡所带来的危害和工程防治效果的评估，使得工程防治的效果和效率受到影响。

发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的不足，结合先进的电子技术和对爆破震动机理的新的研究成果，针对滑坡地质结构的工程尺度地震探测，建立一套由无线网络控制的爆破震动信号观测测量系统，对实际滑坡现场进行勘探和检测，将地质学、力学和工程技术紧密地结合起来，在充分研究影响滑坡的地质条件、岩土特性、水的作用等主要因素的基础上，揭示岩体和崩滑体两类山体介质在重力、水、地震载荷作用下的不同特性，以及在开挖过程中的变形、破坏机理，给出山体稳定性判别、预测及工程优化方面的理论依据。本发明将使得滑坡灾害工程防治中关键参数的确定逐渐从以定性判断为基础的经验科学过渡到以准确的定量计算为基础的阶段，推动人们对工程地质的了解，有效地防范和治理工程地质灾害。
为此，本发明提供了这样一种工程地质参数识别测量系统，其包括利用无线网络系统建立的测控局域网硬件系统，由该系统使得整个测量系统的各部分实现无线连接；中央控制系统主控微机，该主控微机作为测控局域网服务器；若干个单点测量装置，该装置用于采集传播到该点的震动信号并存储数据以及向中央控制系统主控微机发送数据；用于触发震动的装置；GPS中心站和GPS单机，用于测点定位，并将测点定位数据传输给主控微机；数据处理软件；其中主控微机利用网络协议与单点测量装置进行数据交换，实现对单点测量装置的控制和各种数据的接收，通过数据处理软件对收集到的数据进行处理和识别。
进一步，所述测控局域网硬件系统包括无线网桥、主天线、无线网卡、分站天线。
进一步，所述单点测量装置包括本地CPU、传感器、智能程控放大器、数据采集器、触发装置、A/D接口、单点测量装置标识发送模块、定位装置和可充电电源。
进一步，所述的CPU采用低功率OEM嵌入式装置。
进一步，所述传感器采用三向传感器，所述单点测量装置还包括一个传感器定位架，该定位架用于对三向传感器进行定位。
进一步，所述系统设置30台单点测量装置。
进一步，所述GPS中心站可以是固定式，也可以是移动式。
进一步，所述GPS单机包括GPS天线、信号接收器、CPU、信号发送及单点测量装置标识接收和转发模块。
本发明不仅能够用于科学实验，同时也能够用于实地的勘探和检测。本发明集目前先进的无线网络技术、先进的GPS技术、精确的多波测量和独特的系统设计于一体，其功能是目前市场上所没有的，也没有类似的设备被开发使用。结合将来的研究成果，该设备将具有相当高的技术水平，并有望实现产业化。


图1是本发明工程地质参数识别测量系统的工作流程示意图；图2是中央控制系统设计原理图；图3是单点测量装置设计原理图；图4是GPS测量装置设计原理图。
具体实施例方式
图1是本发明工程地质参数识别测量系统的工作流程示意图，该系统包括利用无线网络系统建立的测控局域网硬件系统部分，中央控制系统主控微机部分，若干个(例如30个)单点测量装置部分，GPS中心站和GPS单机，其中GPS中心站可为固定式，也可为移动式。
如图2所示，所述测控局域网硬件系统进一步包括无线网桥、主天线、无线网卡、分站天线，由其实现整个测量系统各部分的无线连接，所述主控微机作为测控局域网服务器，该主控微机采用便携式电脑，操作系统采用WIN2000或WINXP，主控微机通过无线网卡与局域网相接，利用网络协议发出控制信号与单点测量装置和GPS单机进行数据交换，实现对单点测量装置的控制和各种数据的接收。
如图3所示，可以根据实际地质情况的需要设置若干个单点测量装置，每一单点测量装置包括低功耗OEM嵌入式CPU装置、三向传感器及其定向架、智能程控放大器、数据采集器、触发装置、A/D接口、单点测量装置标识发送模块和可充电电源，该单点测量装置通过无线网卡与局域网相接，利用网络协议发送本地IP和数据，同时接收来自中央控制系统的控制指令，由本地CPU控制数据采集系统的工作，具体为对收集到的信号进行智能调节放大器增益、采集数据和存储数据并根据主控系统的命令向中央控制系统发送数据。
如图1和图4所示，整个测量系统设置GPS中心站和至少一个GPS单机，根据不同的地理条件GPS中心站可以是固定式，也可采用GPS移动机站，如利用遥控航模GPS移动机站对无法到达或视线被遮挡的被测单点进行定位。每一GPS单机由GPS天线、信号接收器、本地CPU装置、无线网卡、信号发送及单点测量装置标识接收和转发模块组成。GPS单机通过无线网卡与局域网相接，利用网络协议接收单点测量装置IP，在本地CPU的控制下进行GPS数据采集，确定被测地点标识如相对三维地理位置等，将数据打包发送至中央控制系统。主控微机对GPS数据进行差分处理，以确定各测点的位置；接收各单点测量装置采集到的震动信号，对震动信号进行特征识别，并通过工程地质结构特性参数识别软件对工程地质结构进行识别。
本发明的工程地质参数识别测量系统的工作流程如下1、测量准备根据测量方案将单点测量装置布置到各测点；2、由GPS中心站及GPS单机确认每一个测点的位置，并将GPS数据及所对应的单点测量装置标识信息传输到主控微机，以确保后续数据处理的正确性(必要时可用航模GPS系统测量地形)；3、接通各个测点上单点测量装置的电源，使其处于待机状态，主控微机对各测点上的单点测量装置的工作状态进行监控；4、主控微机发出指令，激发用于震动的爆破震源或锤击震源装置，在测点周围产生震动；5、各个单点测量装置开始接收震动波等信号，其三向传感器开始采集波源传递的三向震动信号；6、各单点测量装置根据主控微机在发出激发震源指令的同时发出的采集数据指令将其传感器采集的震动信号数据存储起来，单点测量装置可以根据主控微机发出的数据传输指令通过无线网络控制系统向主控微机传输数据，也可在测量结束后，以有线方式将数据传输给主控微机；7、数据处理主控微机首先对GPS数据进行差分处理，以确定各测点的位置；然后将各单点测量装置的位置与其标识及其传输的震动信号数据相对应；最后对各单点测量装置传输的震动信号数据进行特征识别，并通过工程地质结构特性参数识别软件对工程地质结构进行识别。
本发明是针对滑坡地质结构的工程尺度而开发的震动测量系统，可用于工程地质中岩体宏观力学特性参数、工程地质结构中裂隙和软弱夹层等特殊界面的几何特性和界面特性以及滑坡体其它重要集合参数的识别等。本发明的地质探测方法及相应的波源和检波技术不但能够应用于滑坡灾害的特殊地质结构，减少地质勘察的费用，还可应用于其它一些工程地质的勘探。
权利要求
1.一种工程地质参数识别测量系统，其包括利用无线网络系统建立的测控局域网硬件系统，由该系统使得整个测量系统的各部分实现无线连接；中央控制系统主控微机，该主控微机作为测控局域网服务器；若干个单点测量装置，该装置用于采集传播到该点的震动信号并存储数据以及向中央控制系统主控微机发送数据；用于触发震动的装置；GPS中心站和GPS单机，用于测点定位，并将测点定位数据传输给主控微机；数据处理软件；其中主控微机利用网络协议与单点测量装置进行数据交换，实现对单点测量装置的控制和各种数据的接收，通过数据处理软件对收集到的数据进行处理和识别。
2.如权利要求1所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述测控局域网硬件系统包括无线网桥、主天线、无线网卡、分站天线。
3.如权利要求2所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述单点测量装置包括本地CPU、传感器、智能程控放大器、数据采集器、触发装置、A/D接口、单点测量装置标识发送模块、定位装置和可充电电源。
4.如权利要求3所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述的CPU采用低功率OEM嵌入式装置。
5.如权利要求4所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述传感器采用三向传感器，所述单点测量装置还包括一个传感器定位架，该定位架用于对三向传感器进行定位。
6.如权利要求5所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述系统设置30台单点测量装置。
7.如权利要求6所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述GPS中心站可以是固定式，也可以是移动式。
8.如权利要求7所述的工程地质参数识别测量系统，其特征在于，所述GPS单机包括GPS天线、信号接收器、CPU、信号发送及单点测量装置标识接收和转发模块。
全文摘要
本发明公开了一种工程地质参数识别测量系统，其包括利用无线网络系统建立的测控局域网硬件系统，中央控制系统主控微机，若干个单点测量装置，用于触发震动的装置，GPS中心站和GPS单机，数据处理软件；GPS中心站及其单机对各测点进行定位，各单点测量装置对所处点的震动信号进行采集并储存，主控微机作为测控局域网服务器利用网络协议与单点测量装置进行数据交换，通过数据处理软件对收集到的数据进行处理和识别。本发明集无线网络技术、GPS技术、精确的多波测量和独特的系统设计于一体，其功能先进，具有良好的应用前景。本发明不仅能够用于科学实验，同时也能够用于实地的勘探和检测。
文档编号G01V1/28GK1560652SQ20041000453
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者丁桦, 张均锋, 迟照宏, 桦 丁 申请人:中国科学院力学研究所