CN102496240B - 泥石流预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥石流预警系统，它包括：至少由一组5～8个泥水位探头、一台雨量计、一台数据采集报警仪、一台计算机及电源电池、一台电动警报器组成；泥水位探头埋设在被监测现场泥石流导渠的侧壁上，按高度均匀分布；雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，电动警报器安装在观测房顶，报警仪、计算机及电源电池安置在泥石流监测观测房内，计算机内设置有系统软件；泥水位探头遇到水或饱和泥水时会分别发出信号，传达至报警仪发出报警音，并将该警报传达至计算机；雨量计检测到降雨后将此信息传至报警仪，报警仪计算累计雨量后传至计算机。本发明用于在泥石流发生初期进行泥水位的实时监测，显示相应的泥水位和降雨量及雨强并发出报警。

Description

泥石流预警系统

技术领域

本发明属于一种监测预警技术，尤其涉及一种泥石流预警系统。

背景技术

对泥石流进行监测预警，可以保证泥石流发生现场下游城市和村镇居民的生命财产安全。

目前在我国推广应用的突发性地质灾害的群测群防监测预警（尤其对泥石流进行监测预警）技术主要以人工巡视巡查监测为主，包括埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等，自1998年以来，全国共成功避让地质灾害多起，及时转移了相关人群，起了应有的作用，但是它的弱点是监测报警技术方法比较落后，在恶劣天气和复杂气象条件下可能会错失灾害预报机会，造成很大隐患。另外巡视巡查人员身在现场生命本身就有很大危险，发现险情也不能及时通知灾区居民。

发明内容

本发明的目的是提供一种泥石流预警系统，它依靠泥石流监测报警仪设备的投入使用，可全时在线自动监测突发性地质灾害（特别是泥石流）来临时进行现场实时报警。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种泥石流预警系统，其包括：

至少由一组5～8个探头、一台雨量计、一台数据采集报警仪、一台计算机及电源电池、一台电动警报器、系统软件组成。探头埋设在被监测现场泥石流导渠的侧壁上，雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，电动警报器安装在观测房顶，其它仪器设备安置在泥石流监测观测房内。

泥石流导渠边缘侧壁按高度均匀分布泥水位报警仪探头(以下简称传感器)，传感器遇到水或饱和泥水时会分别发出信号，传达至数据采集报警仪（以下简称报警仪），报警仪发出报警音，并将该警报传达至计算机（以下简称系统）。系统收到警报后显示、储存数据报文和绘制状态图，并通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息。

雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，报警仪电缆连接雨量计，雨量计检测到降雨后将此信息传至数据采集报警仪，报警仪计算累计雨量后传至计算机，计算机接收、储存后列出该日雨量信息并绘制雨量柱状图，同时检查实时雨量、日雨量和数据库的阈值进行比较核对是否越限，若越限则通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息。

所述的传感器为球形，埋设固定在导渠的侧壁内，外露很少，且坚固不易破坏，采用全不锈钢材料制成防止锈蚀，可延长使用年限。为防止降雨时引起误报，传感器探针用绝缘材料与球形防护罩隔离。

所述的雨量计全不锈钢制造，使用年限长，可准确计量降雨量和雨强并自动传递观测数据信号。

所述的报警仪报警电路带有声、光报警单元电路，可同时进行指示灯报警和扬声器报警，并区别显示导渠内泥水位的高程。可同时显示日降雨量以及一分钟或十分钟降雨强度。

所述的报警仪具有时钟窗口，可按时间同时记录、采集、查询泥水位和雨量传感器监测信号数据，并向系统发送报文由系统记录、保存、管理、显示监测数据的图表。

所述的系统软件功能强大，图文并茂，能实现实时监测，监测数据查询、导出、打印，并通过计算机音频发出指定报警音，同时向指定手机发出报警短信息。

所述的所有传感器与报警仪采用电缆连接，报警仪与计算计采用RS485转RS232数据转换器连接。

本发明用于在泥石流发生初期进行泥水位的实时监测，显示相应的泥水位和降雨量及雨强并发出报警。

本发明的优点是：1.泥水位传感器结构合理，反应灵敏，没有机械磨损，不受环境温度、湿度影响，坚固耐用，不需要电源，安装维修方便。

2.能区分水位和饱和泥水位并实现分别报警。

3.报警仪有报警阈值动态设定和数据采集、显示、存贮、查询、报警等功能，有市电时采用市电供电，停电时内部后备蓄电源自动切换。

4.报警仪同时具有灯光闪烁提示和报警音提示报警功能，观测人员能在观测房内很直观的观察到泥石流导渠内泥水位的高程。

5.计算机系统软件能用图型，文字实时显示监测数据的变化，并通过计算机音频发出指定报警音，同时自动向指定手机发出报警短信息，及时将泥石流报警信息发送给有关部门，争取决策时间。

附图说明

图1为本发明的泥石流预警系统结构图。

图2为本发明的泥水位报警仪探头结构图。

图3为本发明的泥水位报警仪探头工作原理图。

图4为本发明的D-05型翻斗雨量计的参数及结构示意图。

图5为本发明的采集仪面板设置与说明图。

图6为本发明的采集仪背板设置与说明图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

泥石流监测报警仪是泥石流预警系统的一部分。

泥石流预警系统由四部分组成：

1)泥石流监测报警仪部分，其由数据采集仪、泥水位探头、报警音响图文及短信猫、计算机及电源电池、系统软件等组成。

2)视屏系统部分，其由摄像机、搜索探照灯、图像采集卡及软件等组成。

3)雨量监测部分，其由雨量计、雨量自报系统及软件等组成。

4)软件系统部分,其由数据采集软件、数据管理软件、视频管理软件等组成。如图1所示，是本发明的泥石流预警系统结构图。

泥石流导渠边缘侧壁按高度均匀分布泥水位报警仪探头(简称传感器)，传感器遇到水或饱和泥水时会分别发出信号，传达至数据采集报警仪，报警仪发出报警音，并将该警报传达至本系统，系统收到警报后显示、储存、绘制状态图并通过计算机音频发出指定报警音，同时向指定手机发出报警短信息。

雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，报警仪电缆连接雨量计，雨量计检测到降雨后将此信息传至数据采集报警仪，报警仪计算累计雨量后传至计算机，计算机接收、储存后列出该日雨量信息并绘制雨量柱状图，同时检查实时雨量、日雨量和数据库的阈值进行比较核对是否越限，若越限则通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息。

如图2所示，是本发明的泥水位报警仪探头结构图。GW-1型泥水位报警仪探头的功能是：用于泥石流发生初期对泥水位的变化进行实时监测。图中，21为固定管；22为球型探头；23为探针；24为止位杆；25为观测电缆。

GW-1新型泥水位报警仪探头，含有探针倾斜功能，从而实现了导渠内水位或饱和泥水位的分别报警。

泥石流发生初期，当导渠内泥水位变化，达到不同高程的探头高度时导通传感器信号传输回路，把探测到的泥水位变化信息传输给数据采集报警仪，采集仪显示报警探头所在的相应高度并按预先设置发出报警。如图3所示，本发明的泥水位报警仪探头工作原理图。

雨量计：长时间的连续强降雨或暴雨是诱发泥石流的主要原因。雨量计通过有效工作可以测量出单位时间的降雨强度和当日累计雨量，当单位时间雨强和雨量超过设定的警戒阈值时，系统会先与数据库已存历史数据进行比较，并确定警报等级同时发出有可能发生泥石流的警报。

雨量计的承雨口收集雨水引入翻斗，当翻斗内的雨水达到计量容量时翻斗翻转倒掉雨水后复位，通过翻斗重复地翻转复位，雨量计的磁敏开关也同步地接通和断开，数据采集报警仪记录此信息。雨量计承雨口的面积和翻斗的计量容量是恒定值，所以根据单位时间内翻斗次数的不同，可以判断单位时间的雨强变化情况，并计算出某时间段的雨量大小。

图4是JD-05型翻斗雨量计的参数及结构示意图。雨量计是由承雨口1、引入翻斗3、翻斗5、排水漏斗12和信号输出端子11、干簧管10组成，所述翻斗3安装在翻斗支架4上，所述翻斗支架4上设有翻斗轴套6、倾角调节装置7和水平调节装置8，翻斗轴套6安装于恒磁钢9上，当翻斗5内的雨水达到计量容量时翻斗5翻转倒掉雨水后复位，通过翻斗5重复地翻转复位，信号输出端子11输出此信息。更进一步讲，所述承雨口1内设有滤网2，所述引入翻斗3内设有引水斗滤网16。雨量计的外壳采用不锈钢外壳14，所述不锈钢外壳14安装在底座13上，并通过底座支承脚15固定。

承雨口径：φ200.00mm； 刃口锐角：40°～45 °；

分辨力：0.5mm；

测量准确度：≤±3%（室内人工降水、以仪器自身排水量为准）；

雨强范围：0.5mm～4mm/min（允许通过最大雨强8mm/min）；

发讯方式：双触点通断信号输出；

工作环境：环境温度：0～50℃；相对湿度:<95%(40℃)；尺寸重量：φ216×410 2Kg。

报警仪功能：1)功能一：采集仪通过分布于泥石流导渠不同高度的泥水位传感器所传递的信息，显示相应高程的泥水位报警灯亮和闪烁，同时启动报警音响，并向计算机发送报文。

2)功能二：采集仪采集记录雨量计传感器测量数据，并显示当日雨量和雨强，同时向计算机发送报文，越界报警。

3)功能三：采集仪发出报警的同时计算机向预定手机发出报警短信，值班人员启动搜索探照灯，通过视屏系统进行再判别，最终发出报警，引导下游人员撤离。

4)功能四：采集仪设有探头灵敏度调节开关，可调节高、中、低三档，常规设在高档。

采集仪设有手动报警开关和消音开关，可手动启动报警音响，按消音开关可消除报警音。

采集仪设有时钟显示，可自动记录事件时间。连接计算机后时钟自动同步。

图5是采集仪面板设置与说明图，图中，1.泥水位传感器报警灯(共8路)；2.年、月、日、时间显示；3.今日降雨量显示；4.单位时间雨强显示；5.电源开关；6.泥水位传感器灵敏度设定开关；7.搜索探照灯开关；8.报警键；9.消音键；10.功能设置键；11.事件查看键，12.向上翻阅键，13.向下翻阅键。

图6是采集仪背板设置与说明图，图中，1.泥水位传感器信号输入接口；2.RS485进口(视屏系统)；3. RS485出口(视屏系统)；4.雨量计信号输入接口；5. RS485接口(计算机)；6.地线接口；7.保险丝座；8.220V交流电源插座。

报警仪主要技术指标：1)测量物理量：泥、水、石等含水饱和混合物；2)供电电源：交流220V或直流12V；3)功耗：交流输入时不大于20W，直流输入时不大于5W；4)后备电池工作时间：24小时；5)泥石流报警记录存贮：300条；6)时钟计时误差：小于1分钟/月；7)雨量记录条数：2000条，降雨时间同步记录；8)数据通信方式：RS485；9)使用寿命：电子设备大于10年，后备电池使用寿命大于2年。

系统软件：系统软件启动后，主界面下方的状态栏显示数据采集报警仪和短信猫的连接状态，正常时应该有“报警仪 就绪”、“短信猫 就绪”字样。

系统启动后默认打开数据监测界面，若系统状态正常，即可正常进行泥石流和降雨量监测。监测界面布局可调整。

本实施例的日雨量监测：实时监测当前时间所属雨量日的降雨量情况，雨量日以当天早晨8：00为起点，至第二天早晨8：00结束。雨量柱状图以图形形式画出当前雨量日各小时累计雨量。系统每收到报警仪发出的雨量报文即刷新显示报文表和柱状图。系统主状态栏上显示当日收到的雨量报文数。

本实施例的泥石流监测：泥石流报文表显示当日收到的泥石流报文，这里的“当日”以0：00为起点。泥石流报文的类型，包括“水位”、“倾斜”和“手动”警报（即连续两次按下报警仪上的报警键）；泥石流示意图根据提供的资料画出导渠横截面图，并标出测点分布位置，同时根据收到的泥石流报文画出当前水位、泥石流状况图。

本实施例的报警仪报警：当报警仪检测到测点状态变化，发出泥石流报文时，报警仪自身发出警笛声；可以选择全部测点触水时报警，也可以当导渠内水位很低不需报警时，设置某几个低位测点触水不报警。

本实施例的计算机报警：系统接收到报警仪发出泥石流报文，若报警开关为“开”，则通过计算机发出报警音。泥水位和雨量计报警阈值应根据监测现场的地理环境、自然状况、历史经验等综合因素确定。

本实施例的手机短信报警：系统接收到报警仪发出泥石流报文，若启动了短信报警，短信猫向指定号码发出报警短信。

本实施例的降雨量报警：降雨量只有计算机报警，即系统每分钟检测一次时雨量和日雨量，若该值达到设置的警戒阈值，且报警开关为“开”，则通过计算机发出报警音。

本实施例的报警解除：系统报警开关决定警报发生时是否报警，如果警报发生后，计算机持续播放报警音，用户发现后想关闭报警音，此时可点击系统菜单栏上的报警音解除。

系统收到报警仪发出的雨量、泥石流报文后自动存入数据库，用户可以在数据管理界面查看任何时间段的历史报文。

选择好报文类型（雨量或泥石流）、时间段后点击“查询”按钮，数据表列出所有符合条件的数据，系统状态栏显示查询到的数据量。

对于雨量数据，用户可以轻易制作出各种报表，直接打印、导出。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但具体实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (9)

1.一种泥石流预警系统，其特征在于，它包括：

至少由一组5～8个泥水位报警仪探头、一台雨量计、一台数据采集报警仪、一台计算机及电源电池、一台电动警报器组成；所述泥水位报警仪探头埋设在被监测现场泥石流导渠的侧壁上，所述雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，所述电动警报器安装在观测房顶，所述数据采集报警仪、计算机及电源电池安置在泥石流监测观测房内，所述计算机内设置有系统软件；

泥石流导渠的侧壁边缘上按高度均匀分布所述泥水位报警仪探头，所述泥水位报警仪探头上设有传感器，所述传感器遇到水或饱和泥水时会分别发出信号，传达至所述数据采集报警仪，所述数据采集报警仪发出报警音，并将该警报传达至所述计算机，所述计算机系统收到警报后显示、储存数据的报文和绘制状态图，并通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息；

所述雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，所述数据采集报警仪电缆连接所述雨量计，所述雨量计检测到降雨后将此信息传至所述数据采集报警仪，所述数据采集报警仪计算累计雨量后传至所述计算机，所述计算机接收、储存后列出该日雨量信息并绘制雨量柱状图，同时检查实时雨量、日雨量和数据库的阈值进行比较核对是否越限，若越限则通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息；

所述数据采集报警仪在电路中采用高频交流测量法降低对探针的要求，并采用循环在最近两传感器之间施加高频交流信号，确保监测的实时性和准确性。

2.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述传感器为球形，埋设固定在导渠的侧壁内，外露很少，且坚固不易破坏，采用全不锈钢材料制成；所述传感器探针用绝缘材料与球形防护罩隔离。

3.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述雨量计能及时监测泥石流发生地区的降雨量和降雨强度，并通过系统软件动态设定报警阈值，降雨量和降雨强度达到阈值报警。

4.根据权利要求3所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述雨量计是由承雨口（1）、引入翻斗（3）、翻斗（5）、排水漏斗（12）和信号输出端子（11）、干簧管（10）组成，所述翻斗（3）安装在翻斗支架（4）上，所述翻斗支架（4）上设有翻斗轴套（6）、倾角调节装置（7）和水平调节装置（8），当翻斗（5）内的雨水达到计量容量时翻斗（5）翻转倒掉雨水后复位，通过翻斗（5）重复地翻转复位，信号输出端子（11）输出此信息。

5.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述数据采集报警仪报警电路带有声、光报警单元电路，可同时进行指示灯报警和扬声器报警，并区别显示导渠内泥水位的高程。

6.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述数据采集报警仪具有时钟窗口，可按时间条目记录、采集、查询传感器监测事件数据，并向系统自动发送报文由系统记录、保存、管理、显示监测数据的图表。

7.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述系统软件功能强大，图文并茂，能实现实时监测，监测数据查询、导出、打印，并通过计算机音频发出指定报警音，同时向指定手机发出报警短信息；所述系统软件具有设定报警阈值功能，可动态设定报警阈值。

8.根据权利要求1所述的泥石流预警系统，其特征在于：

所述传感器与数据采集报警仪采用电缆连接并埋入地下安全可靠，所述数据采集报警仪与所述计算机采用RS485转RS232工控数据转换器连接，数据传输安全可靠。

9.一种泥石流预警系统报警方法，系统至少由一组5～8个泥水位报警仪探头、一台雨量计、一台数据采集报警仪、一台计算机及电源电池、一台电动警报器组成；所述泥水位报警仪探头埋设在被监测现场泥石流导渠的侧壁上，所述雨量计安装在泥石流监测观测场范围内，所述电动警报器安装在观测房顶，所述数据采集报警仪、计算机及电源电池安置在泥石流监测观测房内，所述计算机内设置有系统软件；其特征在于：

泥石流导渠的侧壁边缘上按高度均匀分布所述泥水位报警仪探头，所述泥水位报警仪探头上设有传感器，所述传感器遇到水或饱和泥水时会分别发出信号，传达至所述数据采集报警仪，所述数据采集报警仪发出报警音，并将该警报传达至所述计算机，所述计算机系统收到警报后显示、储存数据的报文和绘制状态图，并通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息；

所述雨量计及时监测泥石流发生地区的降雨量和降雨强度，并通过系统软件动态设定报警阈值，降雨量和降雨强度达到阈值报警；所述数据采集报警仪电缆连接所述雨量计，所述雨量计检测到降雨后将此信息传至所述数据采集报警仪，所述数据采集报警仪计算累计雨量后传至所述计算机，所述计算机接收、储存后列出该日雨量信息并绘制雨量柱状图，同时检查实时雨量、日雨量和数据库的阈值进行比较核对是否越限，若越限则通过计算机音频发出指定报警音，同时向预订的多部手机发出报警短信息；

所述数据采集报警仪在电路中采用高频交流测量法降低对探针的要求，并采用循环在最近两传感器之间施加高频交流信号，确保监测的实时性和准确性。

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