CN103903394B - 一种泥石流安全监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥石流安全监测预警装置，该装置包括采发模块、接收模块、远程预警模块、上位机分析模块、现场传感模块，其特征在于：所述采发模块采集现场传感模块的信息；所述接收模块通过网络接收所述采发模块采集的所述信息；所述上位机分析模块对所述接收模块接收的所述信息进行分析；所述远程预警模块发出预警。实现了集降雨、土体含水率、土体倾斜、现场及远程预警监测为一体，可长时间处于野外自主工作，无需人工干预的监测预警目的，减少了技术人员的劳动强度，结果简单、原理清晰。

Description

一种泥石流安全监测预警装置

技术领域

本发明涉及安全监测及预警领域，特别是涉及一种泥石流及类泥石流的坡体安全监测预警装置。

背景技术

泥石流一般处于山体或坡体的中上部，一般无人居住，处于人类活动范围的上部，无外部供电，且泥石流多发生于强降雨时段，强降雨发生时，常规的视频监测及人工监测都无法正常进行。另外常规的监测方法主要针对灾害体的表面浅层（位移、水量等），对于灾害体内部变形无法展开，增加了灾害发生的不可预知性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种泥石流安全监测的现场传感装置。

所述现场传感装置包括传感装置和雨量计；

所述传感装置包含位于顶部的保护罩、所述保护罩下部的测量管、安装于所述测量管上部的挡土板及安装于所述测量管下部的锚固装置；所述雨量计通过所述保护罩安装于所述传感装置的上部；

所述保护罩具有的电路接口包括电池接口、现场报警驱动接口、无线网络天线接口；所述保护罩与其下部的所述测量管连接导通，利用上述接口将所述测量管内的传感器数据线连接到采发模块；

所述测量管包括倾斜传感器及土体含水率传感器，所述测量管管身具有有渗流孔。

进一步地，所述雨量计为虹吸式雨量计、称重式雨量计、或翻斗式雨量计。

进一步地，所述挡土板可做成L形或T形。

进一步地，所述无线网络可以是本地自建网络或远程无线网络。

进一步地，所述本地自建网络是射频、Wifi、或Zigbee，所述远程无线网络是GSM、GPRS或北斗卫星网络。

本发明还提供了一种泥石流安全监测的远程预警装置，该装置包括上述的现场传感装置、采发模块、接收模块、远程预警模块、上位机分析模块，其特征在于：所述采发模块采集现场传感装置的信息；所述接收模块通过网络接收所述采发模块采集的所述信息；所述上位机分析模块对所述接收模块接收的所述信息进行分析；所述远程预警模块发出预警。

本发明还提供了一种泥石流安全监测的现场预警装置，该装置包括上述的现场传感装置、采发模块、现场预警模块，其特征在于：所述采发模块采集现场传感装置的信息；所述现场预警模块根据所述信息发出预警。

进一步地，所述预警装置还包括供电模块，其用于给采发模块供电。

进一步地，采发模块包括时钟模块、数采模块、无线模块、预警驱动模块、参数设置及存储模块。

进一步地，所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池及蓄电池充电保护电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实现集降雨、土体含水率、土体倾斜、现场及远程预警监测为一体，可长时间处于野外自主工作，无需人工干预，减少人技术人员的劳动强度，结果简单、原理清晰。

附图说明

图1为一种泥石流安全预警装置的模块构成示意图。

图2为供电模块的构成示意图。

图3为采发模块的构成示意图。

图4为现场预警模块的构成示意图。

图5为远程报警模块的构成示意图。

图6为现场传感装置的结构示意图。

具体实施方式

降雨量、土体含水率是泥石流发生的直接诱因，而地表浅层发生位移是泥石流将要发生的直接反映。基于此，如图1所示，本发明公开的泥石流安全预警装置包括供电模块、采发模块、接收模块、预警模块、上位机分析模块、现场传感装置。

具体地，供电模块如图2所示，其包括太阳能电池板、蓄电池及蓄电池充电保护电路。本发明公开的为一种野外用无人值守设备，采用太阳能电池板+蓄电池式的自主方式进行供电。太阳能电池板的作用为对蓄电池电量进行补充，是实现野外自主工作的参量来源；蓄电池充电保护电路则按照蓄电池的充电特性，负责完成对蓄电池充电及电池过充保护；蓄电池与采发模块连接，为采发模块提供电能。

采发模块是现场数据采集、现场报警、及数据远传的核心装置，其完成的主要工作有：定时启动（或实时在线）采集现场各类传感器数据、现场报警阀值设置及对比、现场报警驱动、数据远传及接收本地或远程无线指令。如图3所示，采发模块主要包括时钟模块、数采模块、无线模块、预警驱动模块、参数设置及存储模块。时钟模块用于模块内部计时，完成定时关机、启动，以实现永久式低功耗监测功能；数据采集模块用于完成与其连接的各类传感器的数据采集及对传感器的供电管理工作；无线模块用于实现传感数据远传及远程指令接收，无线模块可以是GSM、GPRS及自建的区域化射频无线网线等。GSM、GPRS可实现数据的超远程传输与接收，射频网络可实现局部数公里内的数据传输及接收，实际使用时可根据具体需要单点直接远传或本地组网后远传；对于现场报警驱动电路模块，当传感器的变化量达到或超过预定的阀值时，采发模块自动打开此驱动电路开关，完成现场声音报警。

预警模块包括现场预警及远程预警两种方式。现场预警又可分为两种(如图4所示)，一种是测量点处的直接连接的喇叭声音报警，另一种是利用采发模块内部的区域频率网线，通过发送报警指令，使安装于射频有效范围内的射频报警器发出报警；远程报警也分为两种形式(如图5所示)，一种是计算机本地的声光报警，另一种是利用接收模块的无线收发功能及计算机网络功能，对预置的若干手机号码或IP地址进行报警信息发送。

上位机分析模块用于进行：数据接收、接收设备管理、数据管理、预警管理。数据接收为实时监听接收设备端口，对接收到的数据进行解析、筛选；接收设备管理为对接收设备进行连接、断开以及多台接收设备时的协调管理工作；数据管理的主要内容为对数据库的管理，将接收到的数据根据数据库存内数据表的结构保存数据，对数据进行实时分析比对，进而进行更进一步的操作；预警管理为根据用户预定的报警规则，进行本地声光报警及远程报警。

如图6所示，现场传感装置包括：传感装置、雨量计、若干倾斜传感器、土体含水率传感器。传感装置包含顶部的保护罩、保护罩下部的测量管、安装于测量管上部的挡土板及安装于测量管下部的锚固装置。保护罩主要完成雨量计的安装、内部无线采发模块保护、电路接口载体，电路接口主要有电池接口、现场报警驱动接口、无线网络天线接口等，所述无线网络可以是本地自建网络（射频、Wifi、Zigbee）或远程无线网络（GSM、GPRS或北斗卫星网络）。保护罩上可安装位移传感器装置，用于测量监测点与相邻点或与某一固定参考点之间的距离变化，以此直接获取监测点处地表的位移数据，位移传感器可以是超声波测距仪、激光测距仪、激光位移传感器或接触式的拉线位移传感器、伸杆式位移计等。另外，保护罩与其下部的测量管连接导通，将测量管内的传感器数据线连接到采发模块；挡土板安装后位于泥石流表面以下测量管的上部，它的作用是增加本测量装置与泥石流土体的接触面积，当泥石流发生土体滑动时，能够使测量装置上部与土体同步移动，从而使测量管发生倾斜变化。为防止现场装置发生旋转对（只有某一侧挡土板处发生位移而另一侧未发生位移或位移量很小时会造成装置原地旋转，使其发生的倾斜变形远小于实际应有的变形），挡土板可做成L形或T形；测量管是倾斜传感器及土体含水率传感器的安装载体，将各传感器固定于泥石流的不同深度，测量管管身有密集的小孔，称为渗流孔，主要功能是使测量管体内部土体与泥石流土体保持相同的含水率，完成泥石流土体含水率的测量。锚固装置位于测量管底部，由多根具有一定强度及弹性的金属条组成，多根紧贴测量管，形成开口向上的嗽形状，安装时应保证锚固装置位于泥石流的滑层以下（滑床），为泥石流倾斜位移测量提供相对稳定的位移参考点。雨量计完成实时降雨量采集，可使用虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计等。倾斜传感器安装于测量管内，可根据深度不同安装多个倾斜传感器，用于测量不同深度的土体倾斜绝对值，通过多次测量计算差值可获取土体倾斜变化，通过不同深度的倾斜角度测量，可根据三角函数间接计算出不同层位的土体位移量。土体含水率传感器安装于测量管内，可根据深度不同安装多个土体含水率传感器，用于测量不同深度的土体含水率绝对值，通过多次测量计算差值可获取土体含水率变化，不同深度的土体含水率，可获得土体的渗透性，渗透深度等数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泥石流安全监测的现场传感装置，包括传感装置、雨量计和采发模块，其特征在于：

所述传感装置包含位于顶部的保护罩、所述保护罩下部的测量管、安装于所述测量管上部的挡土板及安装于所述测量管下部的锚固装置；所述雨量计通过所述保护罩安装于所述传感装置的上部；

所述保护罩具有的电路接口包括电池接口、现场报警驱动接口、无线网络天线接口；所述保护罩与其下部的所述测量管连接导通，利用上述接口将所述测量管内的传感器数据线连接到采发模块；

所述测量管包括倾斜传感器及土体含水率传感器，所述测量管管身具有有渗流孔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述雨量计为虹吸式雨量计、称重式雨量计、或翻斗式雨量计。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述挡土板可做成L形或T形。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述无线网络是本地自建网络或远程无线网络。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述本地自建网络是射频、Wifi、或Zigbee，所述远程无线网络是GSM、GPRS或北斗卫星网络。

6.一种泥石流安全监测的远程预警装置，该装置包括如权利要求1所述的现场传感装置、采发模块、接收模块、远程预警模块、上位机分析模块，其特征在于：所述采发模块采集现场传感模块的信息；所述接收模块通过网络接收所述采发模块采集的所述信息；所述上位机分析模块对所述接收模块接收的所述信息进行分析；所述远程预警模块发出预警。

7.一种泥石流安全监测的现场预警装置，该装置包括如权利要求1所述的现场传感装置、采发模块、现场预警模块，其特征在于：所述采发模块采集现场传感模块的信息；所述现场预警模块根据所述信息发出预警。

8.根据权利要求6或7所述的预警装置，其特征在于：所述预警装置还包括供电模块，其用于给采发模块供电。

9.根据权利要求6或7所述的预警装置，其特征在于：采发模块包括时钟模块、数采模块、无线模块、预警驱动模块、参数设置及存储模块。

10.根据权利要求8所述的预警装置，其特征在于：所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池及蓄电池充电保护电路。