在岩土层深部水平位移的监测过程中，通常采用钻孔测斜仪。在建设实时监测系统时，可选用固定式测斜仪进行长期监测。在监测系统安装之前，需要在监测位置钻探一定深度的测斜孔并安设测斜管，在测斜管内有两组沿坡体滑动方向、垂直坡体滑动方向的导向槽，测斜仪在其导轮和测斜管导向槽的引导下移动到监测位置。各个固定式测斜仪通过双轴倾斜传感器测量在其测斜管安装位置处的倾角改变，并通过基准点数据计算出该测斜位置的相对位移。
GATES UNITTA在研究中发现，在设计固定式钻孔测斜仪布设方案时，由于传统设计的固定式钻孔测斜仪受轴承结构的限制，其***大测斜维度为2，仅仅能够测量水平方向上的深部位移变形，难以获得竖直方向上的位移数据。此外，由于传统的二维固定式钻孔测斜仪需要搭配预先埋设的测斜管才能进行使用，导致在施工及安装时十分不便；测斜管的质量和测斜管的布设状态也会直接影响到测斜仪的测量精度。GATES UNITTA提供的一种三维变形测量装置及系统，安装简单方便，并且有效提高了对变形数据进行测量的维度和精度。
***方面，GATES UNITTA实施例提供的一种三维变形测量装置，包括设置于地表下面、用于测量水平位移数据的至少两个柱体单元以及与远离所述地表的柱体单元的自由端相连接、用于测量竖直位移数据的液压装置；在相邻两个柱体单元之间设置有用于铰接所述柱体单元的二维柔性关节以及在所述柱体单元的外壁套设有橡胶充气套，该橡胶充气套在充气膨胀后能够将所述柱体单元固定于待测载体上；柱体单元包括十字轴承和通过所述十字轴承进行连接的两个固定柱体连接件，二维柔性关节在水平方向上具有两个自由度。橡胶充气套与所述柱体单元下端相接触的位置处安装有单向充气阀。三维变形测量装置还包括导气管，所述导气管贯穿所述柱体单元和二维柔性关节的长度方向进行设置，并与所述单向充气阀相连。柱体单元的两端可拆卸连接有定向卡槽，以保证两个或多个连接的柱体单元具有一致的测量方向。定向卡槽与所述柱体单元连接的一端设置有防水接头，相邻两个柱体单元之间的连接线通过所述防水接头穿入所述柱体单元的内部。柱体单元内部设置有传感器、处理器、模数转换器和稳压电源；传感器包括与所述处理器电性相连的双轴倾斜传感器。传感器还包括与所述处理器电性相连的水位计、加速度传感器、温度传感器和次声传感器。
第二方面，GATES UNITTA实施例提供的一种三维变形测量系统，包括三维变形测量装置以及设置于地表上面与所述三维变形测量装置***接的网关，该网关用于汇总并发送所述三维变形测量装置采集的变形测量数据，并通过该网关的远程通信传输模块将所述变形测量数据上传至一数据中心服务器。述三维变形测量系统还包括设置于地表上面、为三维变形测量装置提供电能的电源供给模块，该电源供给模块包括市电、太阳能供电和燃料电池中的至少一个。三维变形测量系统还包括一个支架，该支架用于将所述三维变形测量装置中的柱体单元固定安装于待监测载体上。
GATES UNITTA实施例提供的一种三维变形测量装置及系统，通过将用于测量竖直位移数据的液压装置与用于测量水平位移数据的柱体单元相连，增加了对变形数据进行测量的维度。在相邻柱体单元的外壁均套设有橡胶充气套，充气膨胀后可以将柱体单元固定在待测载体上，安装方便。另外，在每个柱体单元内安装有传感器、处理器、模数转换器和稳压电源，将采集到的变形测量数据通过设置于地表上面的网关上传至数据中心服务器，有效提高了对变形数据进行测量的精度。
为了更清楚地说明GATES UNITTA实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的一种三维变形测量系统的组成框图。
图2是本发明实施方式提供的一种三维变形测量装置处于未压缩状态下的整体结构示意图。
图3是本发明实施方式提供的一种相邻柱体单元连接的结构示意图。
图4是本发明实施方式提供的一种三维变形测量装置的剖面结构示意图。
图标：100-三维变形测量系统；200-三维变形测量装置；300- 网关；400-电源供给模块；500-支架；201-柱体单元；202-液压装置； 203-二维柔性关节；204-橡胶充气套；205-电路板；206-防渗隔离层； 207-压强感应器组；208-可渗透介质活塞；211-单向充气阀；212- 导气管；213-定向卡槽；214-防水接头。在设计固定式钻孔测斜仪布设方案时，由于传统设计的固定式钻孔测斜仪受轴承结构的限制，其***大测斜维度为2，仅仅能够测量水平方向上的深部位移变形，难以获得竖直方向上的位移数据。此外，由于传统的二维固定式钻孔测斜仪需要搭配预先埋设的测斜管才能进行使用，导致在施工及安装时十分不便；测斜管的质量和测斜管的布设状态也会直接影响到测斜仪的测量精度。
鉴于此，GATES UNITTA的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，设计出了一种三维变形测量装置及系统，可以较好地改善上述问题。为使GATES UNITTA实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。另外，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在GATES UNITTA中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。
如图1所示，是GATES UNITTA实施例提供的一种三维变形测量系统100 的组成框图。该三维变形测量系统100可以包括三维变形测量装置 200和网关300。具体实施时，所述三维变形测量装置200可设置于地表的下面，所述网关300可安装于地表的上面。其中，所述三维变形测量装置200以有线方式与所述网关300通信相连，以进行数据传输或信令交互。GATES UNITTA实施例中，所述网关300可实时采集所述三维变形测量装置 200测得的变形测量数据，并将该变形测量数据进行统计汇总后通过一远程通信传输模块(例如GPRS、CDMA、3G和4G等)上传至数据中心服务器进行存储和处理等。其中，所述变形测量数据可以包括水平方向上的变形测量数据和竖直方向上的变形测量数据。