本发明属于测量勘探领域，具体涉及一种岩壁位移检测装置及其使用方法。
背景技术：
崩塌危岩体地质灾害是陡峻斜坡上的岩土体，在重力、风化等作用下突然与母体脱离，发生以坠落、翻滚等为主要方式的运动与现象。当其发生在交通要道、水利枢纽、工业与民用建筑设施附近、旅游胜地等人口密集区时，常导致交通中断、建筑物损坏、人民生命财产受损等重大危害，由于其变形破坏具有突发性，偶然性、复杂性的特点，且其分布地势高陡，一般人力难以直接到达现场，从而给人们取得第一手调查资料增加了难度，导致对其综合研究程度不够。边坡危岩体，在自身重力、各种应力作用下以及在暴雨、冰雪冻融恶劣天气影响下，极易产生危岩体崩塌地质灾害。
由于地质灾害的发生具有突发性、不确定性和隐蔽性，这给危岩体地质灾害预防监测工作提出了较高的要求，传统的人工监测手段由于受监测频率和监测方法的局限，很难及时有效的发现危岩体变形趋势并做出预警。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种岩壁位移检测装置及其使用方法。本发明的技术方案如下：
一种岩壁位移检测装置，包括：自带通讯模块的激光发射装置、激光接收装置、激光反射装置、连接装置，其中：激光发射装置、激光接收装置、连接装置均设置于第一岩体上，激光反射装置设置于第一岩体对面的第二岩体上；
所述连接装置包括：若干个滑轮、绳体、固定件；
所述固定件固定于第一岩体上待监测的岩壁处，并通过绳体和滑轮连接激光发射装置，绳体的运动会带动激光发射装置发生动作；
所述激光接收装置连接有数字解算器；
所述数字解算器包括第一通讯模块、数据记录模块、位移计算模块、预警模块；
所述第一通讯模块与所述激光发射装置连接；
所述数据记录模块分别与第一通讯模块、激光接收装置连接；
所述数据记录模块与所述位移计算模块连接；
所述位移计算模块与所述预警模块连接。
可选地，所述绳体一端连接激光发射装置，另一端连接固定件；
所述若干个滑轮沿着第一岩体的岩壁设置，对应该些滑轮，岩壁上设置有若干个与该些滑轮一一对应的凹槽；
滑轮的一侧卡入凹槽，另一侧接触连接绳体，对绳体起支撑和辅助运动的作用。
可选地，所述数字解算器的第一通讯模块与所述激光发射装置自带的通讯模块连接，用于接收至少包括激光发射时间的数据；
所述激光接收装置将至少包括激光接收时间的数据发送给数据记录模块。
可选地，所述数据记录模块预存有待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax；且所述数据记录模块用于记录每一次发射激光和接收激光的时间，计算并存储该发射接收时间的差值，该差值即：对应每一次发射，激光自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
所述位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值；所述位移计算模块依据以下公式计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝1，2，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间，i表示激光发射装置发射激光的次数。
可选地，所述激光发射装置设置于第一岩体上待监测的岩壁的垂直上方。
可选地，所述激光发射装置和激光接收装置位于同一侧，且相隔一段距离；所述激光发射装置和激光反射装置相隔一段距离。
可选地，所述岩壁位移检测装置还包括：用户终端；
所述数字解算器还包括第二通讯模块，所述预警模块与第二通讯模块连接；
所述第二通讯模块与所述用户终端连接。
可选地，所述绳体为钢丝绳。
一种岩壁位移检测装置的使用方法，包括如下步骤：
s1：构造一种如权利要求1至8任意一项所述的岩壁位移检测装置；
s2：调节激光发射装置和激光接收装置的位置，使得激光发射装置发出激光后经激光反射装置能够到达激光接收装置；
s3：激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号记录到数字解算器，数字解算器依据公式(1)计算得到第一岩体和第二岩体之间的初始距离d1，并将该该数值进行存储；
公式(1)如下：
d1＝c*t1/2；其中，c-激光在大气中传播的速度；t1-激光首次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s4：如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光，并通过激光反射装置反射至激光接收装置；
s5：激光接收装置将步骤s4接收到的激光信号发送给数字解算器，数字解算器依据公式(2)计算得到待监测岩壁的移动位移d，公式(2)如下：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；i表示激光发射装置发射激光的次数；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s6：数字解算器将该数值d与待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax进行比较，若d大于dmax，则通过预警模块进行预警。
可选地，步骤s6还包括：
若激光接收装置无法接收到激光信息，激光接收装置通过预警装置进行报警。
可选地，还包括步骤s7：
报警模块通过第二通讯模块与用户终端连接，将预警信息通知用户终端。
可选地，步骤s3中，“激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号发送给数字解算器”，进一步包括：
s31：激光发射装置初次发射激光，激光发射模块在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间ts1发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将ts1发送给数据记录模块；
s32：激光发射装置发射的激光经激光反射装置反射至激光接收装置；
s33：激光接收装置接收激光信号，并将至少包括激光接收时间tr1的数据发送给数据记录模块；
s34：数据记录模块记录接收到激光的时间tr0，并将其与激光发射时间ts1相减，得到t1。
可选地，步骤s4还包括：
激光发射装置在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间tsi记录并发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将该tsi发送给数据记录模块，i＝2，3，........；i表示激光发射装置发射激光的次数。
可选地，步骤s5进一步包括：
s51：激光接收装置将至少包括激光接收时间tri的数据发送给数据记录模块；
s52：数据记录模块记录接收到激光的时间tri，并将其与激光发射时间tsi相减，得到ti；数据记录模块发送数据给位移计算模块，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值ti-1，ti；
s53：位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据；
s54：所述位移计算模块依据以下公式(2)计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间。
可选地，所述步骤s6进一步包括：
所述数字解算器的位移计算模块比较d和dmax，若d大于dmax，则发出信号给预警模块，通过预警模块进行报警。
可选地，步骤s4中，“如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光”，具体包括：
如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置和设置于待测岩壁上的固定件的位置都发生变化，所述固定件其带动绳体在滑轮的辅助下拉动激光发射装置，使其发射激光。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
在非通视或者监测装置不方便安装的情况下，本发明可以成功且高效率的对危险边坡进行监测。
本发明技术方案成本低、时效高、实现简单、且可远程通知监测人员。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明具体实施例一种岩壁位移检测装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施例激光发射接收相关装置示意图；
图3是本发明具体实施例一种岩壁位移检测装置的使用方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2，本实施例公开了一种岩壁位移检测装置，包括：自带通讯模块的激光发射装置1、激光接收装置2、激光反射装置6、连接装置，其中：激光发射装置1、激光接收装置2、连接装置均设置于第一岩体上，激光反射装置6设置于第一岩体对面的第二岩体上；本实施例中，激光发射装置1采用az301，该装置支持自检，支持gprs数据通信或wifi通信。
本实施例中，所述激光发射装置设置于第一岩体上待监测的岩壁的垂直上方。所述激光发射装置和激光接收装置位于同一侧，且相隔一段距离；所述激光发射装置和激光反射装置相隔一段距离。
所述连接装置包括：若干个滑轮4、绳体3、固定件5；本实施例中，绳体3为钢丝绳，这里仅为举例，具体实施时，只要保证绳体结实耐用即可，本发明不对此作出限定。
所述固定件5固定于第一岩体上待监测的岩壁处，并通过绳体3和滑轮4连接激光发射装置1，绳体4的运动会带动激光发射装置发生动作。
本实施例中，绳体3一端连接激光发射装置的发射部件，另一端连接固定件；所述若干个滑轮4沿着第一岩体的岩壁设置，对应该些滑轮，岩壁上设置有若干个与该些滑轮一一对应的凹槽；滑轮4的一侧卡入凹槽，另一侧接触连接绳体3，对绳体3起支撑和辅助运动的作用。
具体实施时，可在凹槽中安装固定架，固定架与滑轮的中心轴连接，滑动可相对固定架转动，固定架固定在凹槽中。
所述激光接收装置外接有数字解算器。所述数字解算器包括第一通讯模块、数据记录模块、位移计算模块、预警模块。所述第一通讯模块与所述激光发射装置连接；所述数据记录模块分别与第一通讯模块、激光接收装置连接；所述数据记录模块与所述位移计算模块连接；所述位移计算模块与所述预警模块连接。其中：
所述数字解算器的第一通讯模块与所述激光发射装置自带的通讯模块连接，用于接收至少包括激光发射时间的数据；
所述激光接收装置将至少包括激光接收时间的数据发送给数据记录模块。
所述数据记录模块预存有待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax；且所述数据记录模块用于记录每一次发射激光和接收激光的时间，计算并存储该发射接收时间的差值，该差值即：对应每一次发射，激光自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
所述位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值；所述位移计算模块依据以下公式计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝1，2，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间，i表示激光发射装置发射激光的次数。
具体实施时，预警装置可以通过声音和灯光预警，也可以通过远程通知监测人员的方式，对应该种方式：所述岩壁位移检测装置还包括：用户终端；所述数字解算器还包括第二通讯模块，所述预警模块与第二通讯模块连接；所述第二通讯模块与所述用户终端连接。
这里的用户终端对应监测人员，其可以是手机或cp机等智能设备，本发明不对此做出限定。
如图3，对应上述岩壁位移检测装置，本实施同时公开了一种岩壁位移检测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：构造一种如前所述的岩壁位移检测装置；
s2：调节激光发射装置和激光接收装置的位置，使得激光发射装置发出激光后经激光反射装置能够到达激光接收装置；
s3：激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号记录到数字解算器，数字解算器依据公式(1)计算得到第一岩体和第二岩体之间的初始距离d1，并将该该数值进行存储；
公式(1)如下：
d1＝c*t1/2；其中，c-激光在大气中传播的速度；t1-激光首次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s4：如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光，并通过激光反射装置反射至激光接收装置；
s5：激光接收装置将步骤s4接收到的激光信号发送给数字解算器，数字解算器依据公式(2)计算得到待监测岩壁的移动位移d，公式(2)如下：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；i表示激光发射装置发射激光的次数；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s6：数字解算器将该数值d与待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax进行比较，若d大于dmax，则通过预警模块进行预警；若激光接收装置无法接收到激光信息，激光接收装置通过预警装置进行报警。
若预警模块需要通知监测方人员，则还包括：
s7：报警模块通过第二通讯模块与用户终端连接，将预警信息通知用户终端。
以下对应上述某些步骤进行进一步的展开说明：
其中，步骤s3中，“激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号发送给数字解算器”，进一步包括：
s31：激光发射装置初次发射激光，激光发射模块在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间ts1发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将ts1发送给数据记录模块；
s32：激光发射装置发射的激光经激光反射装置反射至激光接收装置；
s33：激光接收装置接收激光信号，并将至少包括激光接收时间tr1的数据发送给数据记录模块；
s34：数据记录模块记录接收到激光的时间tr0，并将其与激光发射时间ts1相减，得到t1。
其中，步骤s4还包括：
激光发射装置在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间tsi记录并发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将该tsi发送给数据记录模块，i＝2，3，........；i表示激光发射装置发射激光的次数。
其中，步骤s5进一步包括：
s51：激光接收装置将至少包括激光接收时间tri的数据发送给数据记录模块；
s52：数据记录模块记录接收到激光的时间tri，并将其与激光发射时间tsi相减，得到ti；数据记录模块发送数据给位移计算模块，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值ti-1，ti；
s53：位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据；
s54：所述位移计算模块依据以下公式(2)计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间。
其中，所述步骤s6进一步包括：
所述数字解算器的位移计算模块比较d和dmax，若d大于dmax，则发出信号给预警模块，通过预警模块进行报警。
其中，步骤s4中，“如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光”，具体包括：
如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置和设置于待测岩壁上的固定件的位置都发生变化，所述固定件其带动绳体在滑轮的辅助下拉动激光发射装置，使其发射激光。
与现有技术相比，本实施例的技术方案成本低、时效高、实现简单、且可远程通知监测人员。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
技术特征：
1.一种岩壁位移检测装置，其特征在于，包括：自带通讯模块的激光发射装置、激光接收装置、激光反射装置、连接装置，其中：激光发射装置、激光接收装置、连接装置均设置于第一岩体上，激光反射装置设置于第一岩体对面的第二岩体上；
所述连接装置包括：若干个滑轮、绳体、固定件；
所述固定件固定于第一岩体上待监测的岩壁处，并通过绳体和滑轮连接激光发射装置，绳体的运动会带动激光发射装置发生动作；
所述激光接收装置连接有数字解算器；
所述数字解算器包括第一通讯模块、数据记录模块、位移计算模块、预警模块；
所述第一通讯模块与所述激光发射装置连接；
所述数据记录模块分别与第一通讯模块、激光接收装置连接；
所述数据记录模块与所述位移计算模块连接；
所述位移计算模块与所述预警模块连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绳体一端连接激光发射装置，另一端连接固定件；
所述若干个滑轮沿着第一岩体的岩壁设置，对应该些滑轮，岩壁上设置有若干个与该些滑轮一一对应的凹槽；
滑轮的一侧卡入凹槽，另一侧接触连接绳体，对绳体起支撑和辅助运动的作用。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述数字解算器的第一通讯模块与所述激光发射装置自带的通讯模块连接，用于接收至少包括激光发射时间的数据；
所述激光接收装置将至少包括激光接收时间的数据发送给数据记录模块。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据记录模块预存有待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax；且所述数据记录模块用于记录每一次发射激光和接收激光的时间，计算并存储该发射接收时间的差值，该差值即：对应每一次发射，激光自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
所述位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值；所述位移计算模块依据以下公式计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝1，2，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间，i表示激光发射装置发射激光的次数。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光发射装置设置于第一岩体上待监测的岩壁的垂直上方。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光发射装置和激光接收装置位于同一侧，且相隔一段距离；所述激光发射装置和激光反射装置相隔一段距离。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述岩壁位移检测装置还包括：用户终端；所述数字解算器还包括第二通讯模块，所述预警模块与第二通讯模块连接；所述第二通讯模块与所述用户终端连接。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绳体为钢丝绳。
9.一种岩壁位移检测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：构造一种如权利要求1至8任意一项所述的岩壁位移检测装置；
s2：调节激光发射装置和激光接收装置的位置，使得激光发射装置发出激光后经激光反射装置能够到达激光接收装置；
s3：激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号记录到数字解算器，数字解算器依据公式(1)计算得到第一岩体和第二岩体之间的初始距离d1，并将该该数值进行存储；
公式(1)如下：
d1＝c*t1/2；其中，c-激光在大气中传播的速度；t1-激光首次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s4：如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光，并通过激光反射装置反射至激光接收装置；
s5：激光接收装置将步骤s4接收到的激光信号发送给数字解算器，数字解算器依据公式(2)计算得到待监测岩壁的移动位移d，公式(2)如下：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；i表示激光发射装置发射激光的次数；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；
s6：数字解算器将该数值d与待监测岩壁可移动的最大安全距离值dmax进行比较，若d大于dmax，则通过预警模块进行预警。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤s6还包括：
若激光接收装置无法接收到激光信息，激光接收装置通过预警装置进行报警。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，还包括步骤s7：
报警模块通过第二通讯模块与用户终端连接，将预警信息通知用户终端。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤s3中，“激光发射装置初次发射激光，经激光反射装置反射至激光接收装置；激光接收装置接收激光信号，并将该信号发送给数字解算器”，进一步包括：
s31：激光发射装置初次发射激光，激光发射模块在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间ts1发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将ts1发送给数据记录模块；
s32：激光发射装置发射的激光经激光反射装置反射至激光接收装置；
s33：激光接收装置接收激光信号，并将至少包括激光接收时间tr1的数据发送给数据记录模块；
s34：数据记录模块记录接收到激光的时间tr0，并将其与激光发射时间ts1相减，得到t1。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤s4还包括：
激光发射装置在发射激光的同时，通过自带的通讯模块，将发射激光的时间tsi记录并发送给数字解算器的第一通讯模块，第一通讯模块将该tsi发送给数据记录模块，i＝2，3，........；i表示激光发射装置发射激光的次数。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤s5进一步包括：
s51：激光接收装置将至少包括激光接收时间tri的数据发送给数据记录模块；
s52：数据记录模块记录接收到激光的时间tri，并将其与激光发射时间tsi相减，得到ti；数据记录模块发送数据给位移计算模块，该数据至少包括：dmax值以及最近两次激光发射接收时间的差值ti-1，ti；
s53：位移计算模块接收所述数据记录模块发送的数据；
s54：所述位移计算模块依据以下公式(2)计算待监测岩壁的移动位移d：
d＝c*(|ti-ti-1|)/2，i＝2，3，......；其中，c-激光在大气中传播的速度；ti-激光本次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间；ti-1-激光上一次自激光发射装置到达激光接收装置所需的时间。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤s6进一步包括：
所述数字解算器的位移计算模块比较d和dmax，若d大于dmax，则发出信号给预警模块，通过预警模块进行报警。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤s4中，“如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置在绳体的拉力下发射出激光”，具体包括：
如第一岩体的待监测岩壁发生位移，激光发射装置和设置于待测岩壁上的固定件的位置都发生变化，所述固定件其带动绳体在滑轮的辅助下拉动激光发射装置，使其发射激光。
技术总结
本发明提供了一种岩壁位移检测装置及其使用方法，所述装置包括：自带通讯模块的激光发射装置、激光接收装置、激光反射装置、连接装置，其中：激光发射装置、激光接收装置、连接装置均设置于第一岩体上，激光反射装置设置于第一岩体对面的第二岩体上；所述连接装置包括：若干个滑轮、绳体、固定件；所述固定件固定于第一岩体上待监测的岩壁处，并通过绳体和滑轮连接激光发射装置，绳体的运动会带动激光发射装置发生动作；所述激光接收装置连接有数字解算器；所述数字解算器包括第一通讯模块、数据记录模块、位移计算模块、预警模块。在非通视或者监测装置不方便安装的情况下，本发明可以成功且高效率的对危险边坡进行监测。
技术研发人员：刘术敬;朱鹏;卢思同;孙志军
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：.11.18
技术公布日：.02.21
