一种泥石流压电预警装置

1.本发明涉及泥石流报警器技术领域，具体是指一种泥石流压电预警装置。


背景技术：

2.泥石流是指由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流，其汇水、汇砂过程十分复杂，是各种自然和(或)人为因素综合作用的产物，泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点，发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。
3.目前主要以多参数的泥石流或山体滑坡报警系统为主，其技术特点是：包括中心管理平台、若干前端设备和若干后端设备，前端设备与中心管理平台之间通过高速通信网相连接，后端设备采用高速通信网或3g网络与中心管理平台相连接。这些系统昂贵，不易广泛布置。目前，地质灾害预报预警系统主要是以计算机软件技术为核心，结合专业地质灾害检测设备和数据分析技术、地质灾害防控信息系统形成的一套地质灾害预警预报和防控的立体解决方案。软件主要采用基于java6.0语言的j2ee技术实现，部分页面展现层使用extjs技术，雨量计同步功能采用webservice技术实现，隐患点、监控点、气象分布信息的展现采用基于flex和gis概念的创新技术fakegis实现。但是，该方法系统复杂昂贵，成本高；在偏远山区和公路两边无法实现实时监控；需要专家对多参数综合诊断，人为因素大，错误率高；安装维护复杂，由于该系统复杂设备多，每次安装和维护都要拆装，步骤复杂，耗费人力物力多，作业周期长；制造、维修费用高，对偏远地区的监控性价比不高，因此，亟需一种泥石流压电预警装置来解决以上问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服以上技术问题，提供一种泥石流压电预警装置，解决了传统的压电预警传感器在空间上布置较多的问题，同时准确度也得到了一定的提高。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种泥石流压电预警装置，包括预警球，所述预警球包括若干压电传感器、信号发射器和框架，所述信号发射器安装在所述框架中央，若干所述压电传感器均匀设置在所述框架上，所述压电传感器均匀环绕在所述信号发射器四周，所述预警球下方连接设有连接装置，所述连接装置上连接设有固定装置。
6.作为改进，所述压电传感器的数量为六个，所述压电传感器采用自发电压电传感器。
7.作为改进，所述连接装置为一根弹簧，弹簧同时起到保险的作用，当压电传感器都收到信号，并且弹簧也被冲断，信号发射器发出警报信号。
8.作为改进，所述固定装置为钻头。
9.采用以上结构后，本发明具有如下优点：本发明无需更换电池，无需人力维护，不会出现电池电量耗尽设备工作失效的情况，也不会因为废旧电池污染环境；本发明系统的
复杂程度低；国家的压电技术十分成熟，价格低廉，系统成本低；使用范围得到扩展，耗费的人力物力较少；解决了传统的压电预警传感器在空间上布置较多的问题，同时准确度也得到了一定的提高；减小泥石流到来而造成的人员损失和财产损失；记录并计算出泥石流的各项参数，为提供泥石流的数据做出贡献。
附图说明
10.图1是本发明一种泥石流压电预警装置的结构示意图。
11.图2是本发明一种泥石流压电预警装置使用流程图。
12.如图所示：1、压电传感器；2、连接装置；3、固定装置；4、信号发射器；5、框架。
13.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
14.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
15.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如、可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
16.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
17.结合图1-图2，一种泥石流压电预警装置，包括预警球，所述预警球包括若干压电传感器1、信号发射器4和框架5，所述压电传感器1的数量为六个，所述压电传感器1采用自发电压电传感器，所述信号发射器4安装在所述框架5中央，若干所述压电传感器1均匀设置在所述框架5上，所述压电传感器1均匀环绕在所述信号发射器4四周，所述预警球下方连接设有连接装置2，所述连接装置2为一根弹簧，所述连接装置2上连接设有固定装置3，所述固定装置3为钻头。
18.泥石流的冲击力公式为f
冲
＝αρv2，弹簧的极限荷载
19.本发明在具体实施时，在信号发射器4或者压电传感器1上有一个记录电流大小，并且能将电流大小信息传到地面监测站的一个电流表，根据电流的大小，可以将预警球受到的力通过f＝kti计算出来，实现泥石流冲击力的实时监测，打开预警球的各个压电传感器1的开关后，将预警球安插在泥石流物源区与流通区的交接处，并且在预埋时，将弹簧调节至平均泥深的高度，当泥石流形成后，与预警装置接触后，将预警装置固定于泥石流物源区与流通区的交接处，当泥石流发生时，处在坡面上的预警球会收到泥石流的冲击力，球内
多个压电传感器1会发出信号，传递给中心的信号发射器4，信号发生器4通过无线电信号传送给警报器和卫星，引起警报，信号发射器4会发射信号，其具体流程如图2所示，并且由于泥石流在冲击装置时的冲击力较大，弹簧的极限荷载f
lim
《泥石流的冲击力f
冲
而发生很快的塑形破坏，预警球会随着泥石流不断运动，因为泥石流的内部泥沙会不断冲击预警球的各个传感器，因此卫星会一直接收到无线电信号，卫星将信息发送给地面监测站，地面监测站根据收到的定位图和时间，计算出泥石流的流速大小，加速度等物理指标；通过这些物理指标，可以将泥石流的未来运动趋势预测出来。
20.本发明中的压电传感器，是达到一定大小的受力才会发生预警，泥石流的最小冲击应力在设计中压电传感器的极限应力值应大于σ
min
，从而保证压电传感器不会因为其他人为或者生物、自然因素而使信号发生器发出错误信号；预警球的布置距离坡面是有一定的高度的，泥石流发生时的泥深普遍较高，因此在安置时，选取平均泥深的高度进行布置，在空间上的布置，采取沟道中央布置一个，沟道的两侧各布置一个，可以更加准确的进行预警。
21.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种泥石流压电预警装置，其特征在于：包括预警球，所述预警球包括若干压电传感器(1)、信号发射器(4)和框架(5)，所述信号发射器(4)安装在所述框架(5)中央，若干所述压电传感器(1)均匀设置在所述框架(5)上，所述压电传感器(1)均匀环绕在所述信号发射器(4)四周，所述预警球下方连接设有连接装置(2)，所述连接装置(2)上连接设有固定装置(3)。2.根据权利要求1所述的一种泥石流压电预警装置，其特征在于：所述压电传感器(1)的数量为六个，所述压电传感器(1)采用自发电压电传感器。3.根据权利要求1所述的一种泥石流压电预警装置，其特征在于：所述连接装置(2)为一根弹簧。4.根据权利要求1所述的一种泥石流压电预警装置，其特征在于：所述固定装置(3)为钻头。

技术总结
本发明公开了一种泥石流压电预警装置，涉及泥石流报警器技术领域。本发明包括预警球，所述预警球包括若干压电传感器、信号发射器和框架，所述信号发射器安装在所述框架中央，若干所述压电传感器均匀设置在所述框架上，所述压电传感器均匀环绕在所述信号发射器四周，所述预警球下方连接设有连接装置，所述连接装置上连接设有固定装置。本发明无需更换电池，无需人力维护，不会出现电池电量耗尽设备工作失效的情况，也不会因为废旧电池污染环境，系统的复杂程度降低，价格低廉，系统成本不高，使用范围得到扩展，耗费的人力物力较少，解决了传统的压电预警传感器在空间上布置较多的问题，同时准确度也得到了一定的提高。同时准确度也得到了一定的提高。同时准确度也得到了一定的提高。


技术研发人员：王春振 彭诚 张帅普 刘振旭 孙经纬
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/6/28