CN108955554A - 一种北斗数字自然灾害监控管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种北斗数字自然灾害监控管理系统，包括光纤传感器、全方位摄像头、北斗终端、VR终端及服务器；光纤传感器、全方位摄像头及服务器均与北斗终端通信连接，北斗终端用于将光纤传感器检测的位移变化量、全方位摄像头实时检测的图像信息分别传输至服务器、VR终端。本发明的有益效果是通过光纤传感器及全方位摄像头检测铁路、公路、桥梁、隧道等易受自然灾害影响的场所，利用北斗终端的大带宽通信传递位移信息和全景图像信息，实时监测上述场所，发现异常后通过服务器报警以警示各地工作人员，确保及时抢修。

Description

一种北斗数字自然灾害监控管理系统
技术领域
本发明属于灾害监测领域，具体涉及一种北斗数字自然灾害监控管理系统。
背景技术
在水利工程、建筑、桥梁等作为国民经济的基础结构，在经济建设中起着重要作用。由于各种因素的影响，可能会导致上述各基础结构出现不同程度的变形或损坏，因此，需要对水利工程、建筑、桥梁等做地质灾害监测。
现有的地质灾害监测方式主要有以下三种：第一种是人力检测，存在着时效性差和检测范围小的缺点；第二种是电类传感器，只能作用于单点，这就必须大密度地铺设，同时是有源，就必须有供电设施；第三种是光纤传感器，最常用的是光纤光栅传感器，是无源器件，但只能进行单点检测，光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。
现有的地质灾害检测中，光纤的传输虽然快速且信息准确，但无法实时观察到监测点的全景图像信息，如果发生异物倒塌，则工作人员无法获取到当前景象，因此造成路况拥堵等故障。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了通过光纤传感器及全方位摄像头检测铁路、公路、桥梁、隧道等易受自然灾害影响的场所，发生异常故障及时通过服务器通知工作人员实施抢修。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种北斗数字自然灾害监控管理系统，包括光纤传感器、全方位摄像头、北斗终端、VR终端及服务器；
光纤传感器、全方位摄像头及服务器均与北斗终端通信连接，北斗终端用于将光纤传感器检测的位移变化量、全方位摄像头实时检测的图像信息分别传输至服务器、VR终端。
优选地，所述全方位摄像头是型号为AOOMOON K20。
优选地，所述光纤传感器包括光纤、调制器及解调器，光纤与所述调制器、解调器连接，解调器通过北斗终端与服务器通信连接。
优选地，光纤用于将位移变化量传输至解调器，所述位移变化量包括水平变化量和竖直变化量。
优选地，所述监控管理系统还包括列车位移检测电路，光纤传感器对称设置于列车两铁轨内侧，所述列车位移检测电路包括现有振动信息采集电路、信号调理电路，现有振动信息采集电路输出端与信号调理电路输入端连接，信号调理电路输出端作为现有振动信息输出端通过北斗终端传输至服务器。
优选地，所述服务器包括存储单元、对比单元及报警单元，所述存储单元用于记录列车原有振动信息，对比单元用于原有振动信息与现有振动信息的校验。
优选地，所述现有振动信息采集电路包括振动传感器及分压电阻，所述振动传感器置于铁轨上，振动传感器输出端与分压电阻串联，振动传感器输出端还与所述信号调理电路输入端连接。
优选地，所述信号调理电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻光耦隔离器及滤波电容，第一电阻一端作为信号调理电路输入端与振动信息采集电路输出端连接，其另一端与运算放大器同相输入端连接，运算放大器反相输入端与第二电阻一端连接，第二电阻另一端接地，运算放大器反相输入端还与第三电阻一端连接，第三电阻另一端与运算放大器输出端连接，运算放大器输出端连接光耦隔离器1脚，光耦隔离器2脚接地，光耦隔离器3脚连接5V电源，光耦隔离器4脚分别与滤波电容、第四电阻连接，第四电阻作为信号调理电路输出端与服务器连接。
本发明的有益效果是通过光纤传感器及全方位摄像头检测铁路、公路、桥梁、隧道等易受自然灾害影响的场所，利用北斗终端的大带宽通信传递位移信息和全景图像信息，实时监测上述场所，发现异常后通过服务器报警以警示各地工作人员，确保及时抢修；
特别是地震灾害及轨道位移变化检测中，该系统通过光纤传感器可检测到微小位移的变化，提高整个系统的精确度。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图。
图2是本发明所述光纤传感器的一种原理框图。
图3是本发明所述列车位移检测电路的一种原理框图。
图4是本发明所述列车位移检测电路的一种电路原理图。
图5是本发明应用于铁轨的一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”、“内”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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：参见附图1所示的一种北斗数字自然灾害监控管理系统，包括光纤传感器、全方位摄像头、北斗终端、VR终端及服务器；
光纤传感器、全方位摄像头及服务器均与北斗终端通信连接，北斗终端用于将光纤传感器检测的位移变化量、全方位摄像头实时检测的图像信息分别传输至服务器、VR终端。
本实施例中，本发明适用于检测铁路、公路、桥梁、隧道等易受自然灾害影响的场所，利用北斗终端的大带宽通信传递位移信息和全景图像信息，实时监测上述场所，发现异常后通过服务器报警以警示各地工作人员，确保及时抢修。
具体的，光纤传感器检测位移变化量，生成位移信息并通过北斗终端快速传输至服务器，服务器分析该位移信息，如果位移信息变换量小，则服务器不会生成任何控制指令；如果位移信息变换量大，则服务器生成报警指令并执行该指令，通知通知路政或水利灾害应急管理部门的工作人员，及时抢修；其中，位移变化量包括水平变化量和竖直变化量，自然灾害的产生会引起道路、桥梁等在水平方向方向上的水平变化量，或竖直方向上的竖直变化量；
如附图2所示，其中光纤传感器的监测原理是：光纤传感器包括光纤、调制器及解调器，光纤与所述调制器、解调器连接，光纤用于将位移变化量传输至解调器，解调器通过北斗终端与服务器通信连接，调制器产生光信号用于携带光纤检测的位移变化量，该位移变化量经过解调器解调后经北斗终端传输至服务器分析处理，如果位移信息变换量小，则服务器不会生成任何控制指令；如果位移信息变换量大，则服务器生成报警指令并执行该指令，通知路政或水利灾害应急管理部门的工作人员，及时抢修。
全方位摄像头实时检测铁路、公路、桥梁、隧道等地的全景图像信息，并将该信息通过北斗终端传输至VR终端，VR终端将实时显示前方监测地方的实时全景图像信息，工作人员可实时查看当前监测地状况，可观察是否有异物倾倒在路段上，确保路段安全行驶，其中，全方位摄像头是型号为AOOMOON K20，全方位摄像头即为可720°旋转拍摄的多方位摄像头。
如图5所示，在另一种实时方案中，将两个光纤传感器设置在铁轨两内侧，监测两个光纤传感器相互产生的位移变化，一是如果列车通过设置有光纤传感器的铁轨上，由于工字形铁轨是金属材料，在列车重力作用下会在竖直方向产生形变，所以两个光纤传感器在列车行驶至该段铁轨时会同时发生下移，且两者之间不会产生相对位移，即服务器不会发出控制指令，该实施方案可规避由于列车引发的位移变化，在列车行驶出该段铁轨时中，铁轨发生的形变恢复，且两个传感器之间不会产生相对位移；二是该实施方案还可防止铁轨由于使用过久导致的疲劳损坏，即若其中一个光纤传感器相对于另一个传感器发生位移变化，服务器将收到该位移变化信息，并发出控制指令通知工作人员实施检修。
优选地，所述监控管理系统还包括列车位移检测电路，光纤传感器对称设置于列车两铁轨内侧，所述列车位移检测电路包括现有振动信息采集电路、信号调理电路，现有振动信息采集电路输出端与信号调理电路输入端连接，信号调理电路输出端作为现有振动信息输出端通过北斗终端传输至服务器。
如附图3所示，在另一种实时方案中，该实施方案是该系统用于铁轨监测的另一种具体实施方式，该列车位移检测电路可规避由于列车引发的位移变化，防止服务器发出错误的控制指令。
存储单元用于记录列车原有振动信息，所述原有振动信息为列车经过铁轨时引发的列车振动幅度或列车位移变化量，列车位移检测电路检测现有振动信息，将该现有振动信息与原有振动信息经过对比单元做比较，检测现有振动信息是否与原有振动信息一致，如果检测两个信息一致，则表示此次现有振动信息为列车引发的铁轨的位移变化量，服务器将屏蔽此次的位移变化；如果检测两个信息不一致，则表示此次现有振动信息不是由列车引发的铁轨的位移变化量，服务器将分析此次的位移变化量的大小。
优选地，所述现有振动信息采集电路包括振动传感器及分压电阻，所述振动传感器置于铁轨上，振动传感器输出端与分压电阻串联，振动传感器输出端还与所述信号调理电路输入端连接。
在另一种实时方案中，在另一种实施方案中，本方案是现有振动信息采集电路的一种具体实施方式，通过振动传感器检测当前振动信息，将当前振动信息作为现有振动信息传输至信号调理电路做信号处理。
优选地，所述信号调理电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻光耦隔离器及滤波电容，第一电阻一端作为信号调理电路输入端与振动信息采集电路输出端连接，其另一端与运算放大器同相输入端连接，运算放大器反相输入端与第二电阻一端连接，第二电阻另一端接地，运算放大器反相输入端还与第三电阻一端连接，第三电阻另一端与运算放大器输出端连接，运算放大器输出端连接光耦隔离器1脚，光耦隔离器2脚接地，光耦隔离器3脚连接5V电源，光耦隔离器4脚分别与滤波电容、第四电阻连接，第四电阻作为信号调理电路输出端与服务器连接。
如附图4所示，在另一种实时方案中，在另一种实施方案中，本方案是信号调理电路的一种具体实施方式，当现有振动信息采集电路采集到当前振动信息时，将该当前振动信息转换为电信号传输至所述信号调理电路，该信号由于过于微弱，所以通过运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过光耦隔离器进行耦合，减小电路连接之间的干扰，在通过第四电阻及滤波电容组成的滤波电路进行滤波处理，可滤除信号耦合后的波纹，经滤波电路滤除后的信号通过北斗终端传输至服务器作为现有振动信息，在将现有振动信息与原有振动信息作对比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：包括光纤传感器、全方位摄像头、北斗终端、VR终端及服务器；
光纤传感器、全方位摄像头及服务器均与北斗终端通信连接，北斗终端用于将光纤传感器检测的位移变化量、全方位摄像头实时检测的图像信息分别传输至服务器、VR终端。
2.如权利要求1所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述全方位摄像头是型号为AOOMOON K20。
3.如权利要求1所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述光纤传感器包括光纤、调制器及解调器，光纤与所述调制器、解调器连接，解调器通过北斗终端与服务器通信连接。
4.如权利要求3所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：光纤用于将位移变化量传输至解调器，所述位移变化量包括水平变化量和竖直变化量。
5.如权利要求1所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述监控管理系统还包括列车位移检测电路，光纤传感器对称设置于列车两铁轨内侧，所述列车位移检测电路包括现有振动信息采集电路、信号调理电路，现有振动信息采集电路输出端与信号调理电路输入端连接，信号调理电路输出端作为现有振动信息输出端通过北斗终端传输至服务器。
6.如权利要求5所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述服务器包括存储单元、对比单元及报警单元，所述存储单元用于记录列车原有振动信息，对比单元用于原有振动信息与现有振动信息的校验。
7.如权利要求5所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述现有振动信息采集电路包括振动传感器及分压电阻，所述振动传感器置于铁轨上，振动传感器输出端与分压电阻串联，振动传感器输出端还与所述信号调理电路输入端连接。
8.如权利要求5所述的北斗数字自然灾害监控管理系统，其特征在于：所述信号调理电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻光耦隔离器及滤波电容，第一电阻一端作为信号调理电路输入端与振动信息采集电路输出端连接，其另一端与运算放大器同相输入端连接，运算放大器反相输入端与第二电阻一端连接，第二电阻另一端接地，运算放大器反相输入端还与第三电阻一端连接，第三电阻另一端与运算放大器输出端连接，运算放大器输出端连接光耦隔离器1脚，光耦隔离器2脚接地，光耦隔离器3脚连接5V电源，光耦隔离器4脚分别与滤波电容、第四电阻连接，第四电阻作为信号调理电路输出端与服务器连接。
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