CN102779392A - 基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法及装置，在边坡体内部埋设小波传感器，利用小波传感器采集边坡灾变初期阶段的声发射信号，并将采集到的信号以无线传输的方式发送到安装在安全位置的数据发射器；数据发射器将信号经过主干网传输给室内接收分析系统中的数据接收器；数据接收器再将接收的信号传递给接收分析系统处理计算机，计算机对接收的信号进行分析处理，根据处理的结果做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给发生灾害地段的预警显示屏，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，尤其基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法及装置。
背景技术
我国目前处于经济建设高速发展时期，随着一系列举世瞩目的重大工程，如“西电东送”、“南水北调”、“油气管道”以及公路铁路网建设等已经或即将实施。毫无疑问，这一地区的进一步开发，必将带来更大规模、更大范围的边(滑)坡地质灾害及相关的环境问题亟待研究解决。如：2003年5月11日，贵州省三穗县平溪特大桥开挖弃土滑坡毁坏桥墩，掩埋16间工房，造成35人死亡 ；2003年12月7日甘肃省兰州至临泻高速公路K58+820处左侧边坡发生滑坡，造成7人死亡，1人受伤的重大事故；2007年5月10日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约600万立方米，246户658人紧急撤离；2010年6月28日，贵州关岭县发生山体滑坡，共造成38户99人被埋死亡。
从上所知，边（滑）坡地质灾害给国民经济建设和人民生命财产带来了巨大的损失。据近年来统计，因边坡失稳形成的地质灾害造成的损失每年竟达300亿元。为了有效避免此类严重的边（滑）地质灾害事故的发生和给人民生命财产带来损失，必须对边坡的变形及稳定性进行实时的监测和预警。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法及装置，它实时地对边坡灾害进行智能预警，有效避免边坡地质灾害可能带来的人员和财产的损失，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法，其特征在于：在边坡体内部埋设小波传感器，利用小波传感器采集边坡灾变初期阶段的声发射信号，并将采集到的信号以无线传输的方式发送到安装在安全位置的数据发射器；数据发射器将信号经过主干网传输给室内接收分析系统，并将接收的信号传递给接收分析系统的计算机，计算机对接收的信号进行分析处理，根据处理的结果做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给发生灾害地段的预警显示屏，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施。
基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，包括声小波传感器（1），小波传感器（1）与数据发射器（2）连接；数据发射器（2）与主干网（3）连接，主干网（3）与接收分析系统（4）连接，在接收分析系统（4）上连接有预警显示屏（5）。
小波传感器为5个以上。这是基于声发射源三维时差定位算法确定的，当传感器个数≥5时,可以减小干扰误差,计算出的声发射源坐标也就更为准确。
主干网为GSM、Intemet 或卫星网络等；
室内接收分析系统包括数据接收器及数据处理计算机，数据接收器与主干网连接。
小波传感器网络与数据发射器、数据发射器与主干网及主干网与接收分析系统之间均为无线连接。这样有效避免数据传送设备被人为破坏或环境腐蚀，也能保证灾害发生过程中和灾害发生后的数据的有效传输。
小波传感器是基于小波来分析的，可以用来提取任一频率的声发射信号，获取的信号在达到小波传感器之前，首先经过了相应的滤波处理，再经小波变换获取特征频段，进行了二次降噪，使获得的声发射灾变信号更加可靠。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明通过小波传感器采集边坡早期灾变的声发射信号，将采集到的信号以无线传输的方式发送到安装在道路安全位置的数据发射器，数据发射器将信号经过主干网传输给室内接收分析系统，并将接收的信号传递给计算机，计算机对接收的信号进行分析处理，根据处理的结果做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给给发生灾害地段的预警显示屏，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施，从而达到边坡灾害智能预警的目的，为边坡地质灾害发生时的应急处理提供宝贵的时间，从而有效规避边坡地质灾害可能带来的人员和财产的重大损失。本发明的方法简单，容易实施，所采用的装置结构简单，制作方便，并且具有二次降噪的功能，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为小波传感器对声发射信号识别过程图。
具体实施方式
本发明的实施例：基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法，在边坡体内部埋设小波传感器，利用小波传感器采集边坡灾变初期阶段的声发射信号，并将采集到的信号以无线传输的方式发送到安装在安全位置的数据发射器；数据发射器将信号经过主干网传输给室内接收分析系统，并将接收的信号传递给计算机，计算机对接收的信号进行分析处理，根据处理的结果做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给发生灾害地段的预警显示屏，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施。
基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置结构如图1所示，制作5个小波传感器1，将所有的小波传感器1获取的声发射信号传输给数据发射器2；数据发射器2将信号经过主干网3传输给室内接收分析系统4；室内接收分析系统4再将预警信息传输给发生灾害地段预警显示屏5；主干网3可采用GSM、Intemet 或卫星网络等；室内接收分析系统4包括数据接收器及数据处理计算机，数据接收器与主干网3连接；小波传感器网络1与数据发射器2、数据发射器2与主干网3及主干网3与接收分析系统4之间均为无线连接。
小波传感器对声发射信号识别过程如图2所示，先将声发射初期阶段的灾变信号6进行放大处理7，在滤波8完成后，进而对信号进行频带划分9，所得的声发射灾变信号包括低频信息A和高频信息D；然后经小波变换10，信号被分解到多个频带中，将特征频带进行信号重构，去除其他噪音，即可得重构后的信号；最后经过声发射源的神经网络局部识别11，即可得一个传感器1对声发射源数据的识别结果。
在使用过程中，先将小波传感器1以埋设在存在潜在破坏的滑坡体内部，并在存在潜在破坏的滑坡体地段安装上预警显示屏5；边坡作为一个天然的有机体，在发生地质灾害前岩土体都会存在细观的潜在破坏阶段，并伴随着相应的声发射现象产生。设置在边坡体内部的小波传感器1将采集边坡灾变初期阶段的声发射信号，以无线传输的方式发送到安装在安全位置的数据发射器2，数据发射器2将信号经过主干网3传输给室内接收分析系统4，室内接收分析系统4中的计算机以基于声发射源三维时差定位方法定位声源的具体位置，并计算比较所发生的声发射值与阈值的相关关系，进而做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给给发生灾害地段的预警显示屏5，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施。从而达到边坡灾害智能预警的目的，有效避免边坡地质灾害可能带来的人员和财产的损失。
Claims (6)
1.一种基于小波传感器的边坡地质灾害预警方法，其特征在于：在边坡体内部埋设小波传感器，利用小波传感器采集边坡灾变初期阶段的声发射信号，并将采集到的信号以无线传输的方式发送到安装在安全位置的数据发射器；数据发射器将信号经过主干网传输给室内接收分析系统，并将接收的信号传递给接收分析系统的计算机，计算机对接收的信号进行分析处理，根据处理的结果做出相应级别的预警措施，预警信息再通过通信电缆输送给发生灾害地段的预警显示屏，进而提醒过往车辆、行人或居民区等采取相应的减灾防灾措施。
2.一种基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，包括声小波传感器（1），其特征在于：小波传感器（1）与数据发射器（2）连接；数据发射器（2）与主干网（3）连接，主干网（3）与接收分析系统（4）连接，在接收分析系统（4）上连接有预警显示屏（5）。
3.根据权利要求2所述的基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，其特征在于：小波传感器（1）为5个以上。
4.根据权利要求2所述的基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，其特征在于：主干网（3）为GSM、Intemet 或卫星网络等。
5.根据权利要求2所述的基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，其特征在于：室内接收分析系统（4）包括数据接收器及数据处理计算机，数据接收器与主干网（3）连接。
6.根据权利要求2所述的基于小波传感器的边坡地质灾害预警装置，其特征在于：小波传感器网络（1）与数据发射器（2）、数据发射器（2）与主干网（3）及主干网（3）与接收分析系统（4）之间均为无线连接。
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