一种滑坡灾害简易监测预警装置的设计与实现

一种滑坡灾害简易监测预警装置的设计与实现

文章基于电磁开关回路控制技术设计了一种滑坡灾害简易监测预警装置，简要介绍了该装置的组成与结构、目标与功能、设计与实现等。当滑坡灾害未发生时，滑坡监控回路正常值守；当滑坡灾害发生时，滑坡监控回路切断，滑坡报警回路接通，触发报警器报警。这种简易的监测预警装置，结构简单、安装方便、造价低廉、直观可靠，特别适合在山区居民房前屋后的山体滑坡灾害减灾防灾工作中使用。

标签：滑坡灾害；监测预警；电磁开关；设计与实现

1 概述

滑坡是指斜坡体上的部分岩土体，在重力的作用下，沿其坡体内的一个或多个软弱面（带）向下产生整体滑移且以水平位移为主的地质现象。滑坡灾害的发生，常给当地居民生产、生活、工程建设和自然环境等造成严重的破坏和损失。

在我国广大山区中，地形条件困难，居住环境恶劣，不少居民房屋依山伴崖而建，由于地质结构复杂，在自然风化、大量降雨等极端气候，以及人为破坏的情况下，山体滑坡灾害频发，常造成居民房屋倒塌甚至人员伤亡的事故。因此，山区居民房前屋后的山体滑坡灾害监测预警工作非常重要。

滑坡监测工作主要包括：监测斜坡体上地表裂缝的发生、发展和分布规律，监测斜坡岩土体松弛、坍塌、沉降、隆起等活动现象；监测地面、地下变形和位移大小，监测斜坡体内地下水水位、水量、水化学特征变化；监测各种建筑物变形和破坏；监测大气降雨及环境条件变化等。通过研究分析上述监测成果数据及相关资料，为滑坡灾害做出准确可靠的预警和预防提供科学依据。

滑坡监测预警一般是以斜坡变形和位移监测为主，常用的有地表裂缝简易监测法、坡体位移专业仪器监测法、全球定位系统自动监测法等。其中，简易监测法数据相对粗糙，监点离散，布控范围受限；专业仪器监测法的操控技术要求较高，监测成本也相对较高；全球定位等自动监测预警系统则更为昂贵。

由于山区居民房前屋后的山体滑坡灾害范围分布较广，隐蔽性较强，且灾害点数量较大，如采用专业的滑坡灾害监测预警系统，因其成本投入较高、系统结构复杂和需要专业人员管理维护等因素，要全部实现安全监控覆盖几乎没有可能，在广大的山区民居周边势必存在较为严重的山体滑坡灾害风险。因此，有必要开展适用于山区民居山体滑坡灾害监测预警技术的研究与应用。

作者基于电磁开关的工作原理提出了一种简易的滑坡灾害监测预警方法，其结构简单、成本低廉、直观可靠、便于推广，并且具有较好的社会效益和实用价值。

2 电磁开关的原理和功能

电磁开关在各行业有广泛的应用，最常见的是工业领域的接触器。

电磁开关，顾名思义就是用电磁铁控制的开关，也就是电磁铁与开关的结合体。当电磁铁线圈通电后产生电磁吸力，活动铁芯推或拉动开关触点闭合，从而接通所控制电路。电磁开关的工作原理如图1所示。

电磁开关的动作虽然是断开或闭合，但它的作用却不是普通开关所能替代的。用电磁开关和其它控制元件配合使用可以实现远程管制、自动控制、简单的逻辑控制，并且可以实现利用低电压和低电流控制高电压和高电流，从而在运行安全和设备耗能方有都可以最大限度地满足滑坡灾害监测预警的需求。

3 滑坡灾害监测预警解决方案

文章要解决的技术问题在于克服滑坡灾害监测预警技术当前存在的不足或盲区，而提出适用于山区民居山体滑坡灾害的一种简易监测预警装置，即在边坡或滑坡体中布设滑坡监控导线，且用电磁开关控制滑坡监控回路和报警回路，一旦发生滑坡，则将破坏剪断滑坡监控导线，滑坡监控回路断开，接通报警回路，触发报警器进行滑坡预警。

为解決上述技术问题，作者设计了一种简易滑坡灾害监测预警方案，如图2所示，包括：电源、电源开关、报警器、两受控触点、电磁开关以及滑坡监控导线。所述两受控触点受所述电磁开关的通或断而断开或吸合，所述滑坡监控导线预埋在边坡或滑坡体中，所述滑坡监控导线与所述电源、所述电源开关和所述电磁开关构成滑坡监控回路，所述电源、所述电源开关、所述报警器和所述两受控触点构成报警回路。

当边坡体未发生滑坡时，所述滑坡监控回路正常工作，所述电磁开关吸合，使得所述两受控触点断开，将所述报警回路切断；当边坡体发生滑坡时，所述滑坡监控导线受滑坡体牵拉或推压而断开，所述滑坡监控回路切断，使所述电磁开关断开，进而触发所述两受控触点吸合，接通所述报警回路，触发报警器报警。

4 山体滑坡灾害简易监测预警装置

作者试验组装了一种滑坡灾害简易监测预警装置，用以验证山体滑坡灾害监测报警解决方案的可行性和有效性。该试验装置包括：电源、电磁开关、发光二极管、单刀开关（模拟滑坡滑动拉断监控导线）以及外接报警喇叭等，如图3所示。

滑坡监控导线预埋在坡体中，滑坡监控导线与干电池、电磁开关、正常监控触点和发光二极管（绿灯）构成滑坡监控回路；蓄电池、报警器、滑坡报警触点和发光二极管（红灯）构成报警回路；单刀开关模拟滑坡断线。

当边坡体未发生滑坡时，滑坡监控回路正常工作，电磁开关吸合，使得受控触点断开，即将报警回路切断，此时绿灯亮起，表示边坡安全；当边坡体发生滑坡时，滑坡监控导线受滑坡体牵拉而断开，滑坡监控回路切断，使电磁开关断开，进而触发受控触点吸合，接通报警回路，此时红灯亮起，并触发外接报警器报警，警示可能要产生山体滑坡灾害，应紧急避险或启动防灾减灾应急预案。

文章设计的山体滑坡灾害简易监测报警装置，结构简单、报警可靠、使用方便，可有效防止或减轻人员伤亡和财产损失，适合在山区居民房前屋后的山体滑坡减灾防灾工作中使用。

5 结束语

与现有技术相比，文章设计的监测报警装置的优点和积极效果在于：滑坡监控导线与电源、电磁开关构成滑坡监控回路，滑坡监控导线埋置于边坡或滑坡体内（浅表层），一旦发生滑坡灾害，其监控导线必然被牵拉或推压断裂，即正常滑坡监控回路被破坏断开，且不可逆，确保绝无漏报；电源、电源开关、报警器和受控触点构成报警回路，当边坡体破坏产生滑坡时，滑坡监控回路被切断，使电磁开关断开，进而触发两受控触点吸合，接通报警回路，触发报警器，确保即时和可靠报警。该装置结构简单，安装方便，成本低廉，易于维护，特别适合在山区居民房前屋后的山体滑坡减灾防灾工作中使用。

通过试验研究与初步应用表明，该装置可以解决当前山区滑坡灾害监测覆盖面严重不足的问题，避免山体滑坡灾害隐患监控存在盲区。

该滑坡灾害简易监测预警装置经过产品化生产和环保与节能等功能完善后，将具有广泛的推广应用前景。

参考文献

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作者简介：廖岩，男，16岁，福州第一中学高二年级第12班学生。