CN102141635A - 一种利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法，主要包括：设置超低频无线发射中心，在预定的时间内发射覆盖全国的超低频探测信号；各地质灾害隐患点设置地质灾害监测仪，根据收到的指令，接收超低频信号、监测地质参数，并将测得的地质参数和监视数据信息通过移动通信网络发送至监测中心或监测分中心；监测分中心同步接收超低频无线发射中心发出的探测信号，接收所辖地质灾害检测仪回传的地质参数和监视数据信息，并对其进行处理和分析，将结果发送至监测中心；监测中心根据收到的各监测分中心发出的地质参数和监视数据信息的处理结果进行处理，对可能形成灾害的概率、时间、强度等信息进行预测，并将预测传递监测分中心。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种利用人工源电磁法获取地下电性参数进行地质灾害预防遥测的方法，属于地球物理电磁学探测技术领域。
背景技术
我国近年地质灾害频发，造成人民生命财产的巨大损失。据报导全国地质灾害点有25万余处；国土资源部和中国气象局虽然在天气预报中都会发出警报，但只是限于宏观的指出，缺乏更具体地点和发生时间的预警监测，而采用人员现场监测则存在很大的生命危险性。
外部入射的电磁波在地球介质中传播时，将感应出反映地下介质信息的电场和磁场分量，测量、分析和研究这些电磁场得到地下电性参数分布的方法，称之为电磁测深法。电磁测深法根据所用的场源不同分为两大类：一类是利用天然电磁场源进行电磁探测的方法，称为大地电磁测深法，如大地电磁测深法(MT法)、声频大地电磁测深法(AMT法)；另一类是利用人工源电磁场源进行电磁探测的方法，称为人工源电磁测深法，如无线电磁法(WEM法)、可控声频电磁法(CSAMT法)、瞬变电磁法(TEM法)等。由于电磁测深法可以得到地下电性参数的特性，使之成为目前国际研究地下地球物理构造，进行石油天然气、金属矿产资源勘探和地震预测的重要手段。
国际上利用电磁波研究深层地质构造已有半个世纪的历史。在20世纪50年代初，提出的大地电磁测深法(简称MT法)理论，利用天然电磁源作为信号源，探测地球深部结构。由于MT法存在抗干扰能力弱，探测精度低的缺点，后来又出现了AMT法、CSAMT法、TEM法等多种电磁测深法。大地电磁探测法具有探测范围广、探测深度大、成本低的优点，但是，其抗干扰能力弱，探测精度低。20世纪70年代，发明了人工源电磁探测法，通过采用人工发射的高信噪比信号(CSAMT/AMT法)，具有抗干扰能力强，精度高的优点，但是探测范围小，探测深度小。近年来，一直在研究探索一种既具有大地电磁探测法信号覆盖范围广、探测深度大、成本低，又具有人工源电磁探测法抗干扰能力强、探测精度高特点的电磁探测方法。2004年，我国科技工作者首先提出了广播式大功率人工源电磁法(简称WEM法)，为解决上述问题提供了有效手段。首先，WEM法发射的超低频电磁波信号比同频天然场信号大一到两个量级，信号的幅度、相位十分稳定，信噪比高，可以有效地消除干扰；其次，WEM法发射的超低频电磁波信号原理上可以覆盖全国乃至周边部分国家，省去传统人工源电磁法(CSAMT法、TEM法)需要携带笨重发射设备的问题，只须携带接收设备，适合大范围探测；第三，超低频无线发射中心发射的超低频电磁波信号不仅覆盖广又很稳定，在空域和时域上一致性强、相关性好，而且功率强，适合大面积组网接收。由于超低频无线发射中心发射的超低频信号具有对含水土壤、山体岩石和干燥砂石电阻率1000米以内的探测能力，而对于山体泥石流等地质灾害预测通常只需监测1000米深度以内山体电阻率分布情况，因此，利用人工源超低频技术进行地质灾害预测在原理上是可行的，也就是说，根据监测观测点附近的地下地质电性参数变化、分辨高电阻率和低电阻率界面的变化等因素，以及即使无雨，地质松动也会引起山体深部电阻率发生变化的情况，结合当地地质条件，就可以实现对山体活动及泥石流的危险程度的监测和预报。但目前尚未发现利用人工源超低频技术进行地质灾害预测实际应用的报道。
发明内容
本发明基于人工源低频技术原理和发展，提出了一种利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法，以提高地质灾害预测的质量。
本发明提出的利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法，包括设立地质灾害监测中心和若干地质灾害监测分中心，主要有以下步骤：
A.设置超低频无线发射中心，该发射中心由监测中心控制，在预定的时间内发射覆盖全国的超低频探测信号，信号频率为30～300Hz，信噪比20dB；
B.确定地质灾害隐患点作为预设监测点，并在各地质灾害隐患点设置地质灾害监测仪，该检测仪由监测中心或监测分中心控制，工作频率范围为0.1～1000Hz，通过GPS导航系统实现时间同步，根据收到的指令，接收超低频信号、监测地质参数，并将测得的地质参数和监视数据信息通过移动通信网络发送至监测中心或监测分中心；
C.监测分中心同步接收超低频无线发射中心发出的探测信号，接收所辖地质灾害检测仪回传的地质参数和监视数据信息，并对其进行处理和分析，将结果发送至监测中心；
D.监测中心根据收到的各监测分中心发出的地质参数和监视数据信息的处理结果进行处理，对可能形成灾害的概率、时间、强度等信息进行预测，并将预测传递监测分中心。
在实际运行过程中，监测中心根据各监测分中心的要求确定发射信号的时间和频率，并通知各监测分中心。
本发明提出的利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法与传统天气预报方式来预测地质灾害相比：首先，监测精度高，实时性好，通过比对地质灾害隐患点不同时间段的地质参数，能够及时获取地质灾害发生的概率、时间、强度等信息；其次，采用隐患点布设监测仪的方式，实现了全天候无人职守，节约了大量人力成本；第三，采用移动通信网络进行地质数据和监测图像的传输，实现了覆盖全国的地质灾害监测网，可以统一调度，统一管理，采用2G/3G成熟移动通信网络，节约了建设专用网络的费用。
附图说明
图1为本发明利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测方法的工作流程示意图。
图2为地质灾害检测仪的组成框图。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
具体实施方式
如图1所示，首先设立国家地质灾害监测中心和省市地质灾害监测分中心，设置超低频无线发射中心，发射的信号频率30～300Hz，信噪比可达20dB，信号可以覆盖全国，该超低频无线发射中心发射的超低频电磁波对地穿透能力很强，对电阻率10Ω·m以下的含水土壤不同频率的测量深度可达20～1000米，对电阻率1000Ω·m以上的山体岩石、干燥砂石的测深则可达数百米到数十公里，超低频无线发射中心根据国家级地质灾害监测中心要求，在预定的时间发射预定频率的超低频信号，例如平时每天定时发射2次系列高端频率，如遇特殊情况可增加发射频次。
选择预设监测点，将地质灾害隐患点作为预设监测点，在该预设监测点安装地质灾害检测仪，地质灾害监测仪由地质灾害监测模块、外接磁性天线、电性天线和数据收发无线电(外接监视探头)及蓄电池组成，如图2所示。地质灾害监测仪平时处于待机状态，平时耗电极少，供电蓄电池一次充电可供监测仪表数周或数月使用，可以实现全天候无人值守。地质灾害检测仪的工作频率范围为0.1～1000Hz，通过GPS导航系统进行时间同步，配有监视摄像头，采用现有2G通信网络的GPRS技术进行数据传输，同时具有向3G移动通信网络转换的扩展能力，以满足地质灾害监测系统的需求。地质灾害监测仪分布于各地质灾害隐患点，通过移动通信网络接收各级地质灾害监测中心遥控指令，完成开关机、接收超低频信号并监测地质参数、开启关闭监视探头、地质参数和监视数据等信息回传各级地质灾害监测中心等任务。该地质灾害检测仪实时监测本地地形地貌信息，并传回各级地质灾害监测中心；根据指令定时接收发射中心的超低频信号进行监测，监测数据回传各级地质灾害监测中心，为此各级监测中心需要具备无线遥控手段，在现有移动通信网络基础上，实现控制任意制定的地质灾害监测仪接收和回传监测信号的任务。
省市级地质灾害监测分中心由监测控制台及监测屏幕组成，同步接收超低频无线发射中心的探测信号；实时远程控制任意所辖地质灾害监测仪的开关机、数据采集、开启关闭视频监控等；接收地质灾害监测仪回传的地质参数和监视数据，进行必要的数据处理和分析，并上传到国家级地质灾害中心；各省市地质灾害监测分中心之间实行数据可共享。
国家级地质灾害监测中心根据各省市地质灾害监测分中心的要求确定超低频无线发射中心发射信号的时间和频率点并通知各省市抵制灾害监测分中心；同时国家级地质灾害监测中心对各地质灾害监测仪采集的地质电性参数和视频数据进行处理，对可能形成灾害的概率、时间、强度等信息进行预测，并及时传递给省市级地质灾害监测分中心。
Claims (2)
1.一种利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法，设立地质灾害监测中心和若干地质灾害监测分中心，主要包括以下步骤：
A.设置超低频无线发射中心，该发射中心由监测中心控制，在预定的时间内发射覆盖全国的超低频探测信号，信号频率为30～300Hz，信噪比20dB；
B.确定地质灾害隐患点作为预设监测点，并在各地质灾害隐患点设置地质灾害监测仪，该检测仪由监测中心或监测分中心控制，工作频率范围为0.1～1000Hz，通过GPS导航系统实现时间同步，根据收到的指令，接收超低频信号、监测地质参数，并将测得的地质参数和监视数据信息通过移动通信网络发送至监测中心或监测分中心；
C.监测分中心同步接收超低频无线发射中心发出的探测信号，接收所辖地质灾害检测仪回传的地质参数和监视数据信息，并对其进行处理和分析，将结果发送至监测中心；
D.监测中心根据收到的各监测分中心发出的地质参数和监视数据信息的处理结果进行处理，对可能形成灾害的概率、时间、强度等信息进行预测，并将预测传递监测分中心。
2.根据权利要求1的利用超低频无线电信号进行地质灾害预防遥测的方法，其特征是监测中心根据各监测分中心的要求确定发射信号的时间和频率，并通知各监测分中心。
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