CN104008629A - 一种地质灾害事件预警器 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器技术领域，具体是一种地质灾害事件预警器，包括控制主机，所述主机包括信号发生模块、信号探测模块和控制模块，所述信号发生模块与信号探测模块之间通过光缆连接有事件传感器，所述信号探测模块与控制模块连接，所述控制模块的另一端还连接有报警模块和电源模块。提升地质灾害事件的预警响应速度和稳定性，并提升地质灾害监测系统覆盖范围和降低监测成本。

Description

一种地质灾害事件预警器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体是一种地质灾害事件预警器。 

背景技术

据不完全统计，我国每年因各类自然和工程灾害造成的经济损失达数千亿。因此，防治各类自然和工程灾害，减少灾害损失，解决相关的关键技术，是摆在我国政府和科技工作者面前不可回避的使命。了减小各类灾害造成的损失，世界各国如日本、美国、英国、德国等已投入大量的人力和物力，进行各种灾害的监测与预警技术的研发，开发了诸如大地精密测量、近景摄影、GPS卫星定位、激光扫描、雷达差分干涉、各种光电传感测量技术如电阻式、电磁式、振弦式传感技术等。但由于地质灾害事件具有规模大、影响因素复杂，环境恶劣、突发性强、监测周期长等特点，在实际应用中表现出无法全天候工作（近景摄影）、雷击破坏（电阻式、电磁式、振弦式）、反应不及时（大地精密测量、近景摄影、GPS卫星定位、激光扫描、雷达差分干涉）等缺陷。 

目前的监测技术和手段难以满足防灾减灾的需求，并给灾害的预警预报和防治带来了巨大的挑战。为了提高灾害的监测水平，光纤传感技术先后被应用到地质灾害监测中。光纤传感技术是一种以光为载体，光纤为媒介，感知和传输外界信号的新型传感技术。由于传感光纤本身具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、响应快、轻细柔韧，匹配性好、外形可变等特点，备受工程界青睐。 

光纤传感技术在我国处于起步阶段，其主流是基于布里渊光时域反射技术的BOTDR和BOTDA，基于拉曼分布式温度传感技术的ROTDR，和基于准分布布拉格光纤光栅传感技术的FBG等，这些技术性能优越，但是价格十分昂贵，无法达到推广应用程度。本发明装置系统将采用光纤作为传感和通讯媒介，利用光能量探测低成本方案，发明出一套具有抗雷击、耐腐蚀、长期稳定好，覆盖范围大，反应速度快的全光纤传感监测系统，经济耐用，可以大范围推广应用，提升我国防灾减灾水平。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升地质灾害事件的预警稳定性和响应速度的地质灾害事件预警器。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地质灾害事件预警器，包括控制主机，所述主机包括信号发生模块、信号探测模块和控制模块，所述信号发生模块与信号探测模块之间通过光缆连接有事件传感器，所述信号探测模块与控制模块连接，所述控制模块的另一端还连接有报警模块和电源模块。 

作为上述技术方案的进一步优化，所述信号发生模块配置有光纤输出的红光源。 

作为上述技术方案的进一步优化，所述光纤输出的红光源为C,L波段光纤激光器。 

所述预警系统中时间探测传感器通过弯曲和拉断来实现光通能量变化，安装在地质灾害频发区域，探测地质灾害发生时的压力、位移变化引起的光通量变化。 

作为上述技术方案的进一步优化，所述光缆的外侧设置有保护套。保护套能够抗击拉和折破坏，光纤外层护套具有弹性，能让光纤保持弯曲时圆弧过渡。 

作为上述技术方案的进一步优化，所述报警模块可以是交通信号灯、短信息提示、邮件提示、声光报警器和交互式无线控制开关的其中一种。 

本发明一种地质灾害事件预警器的有益效果主要表现为： 

（1）提升地质灾害事件的预警响应速度，将相应时间由现今的数十秒提升到1秒以内，争取更多时间来避难，减少人员伤亡和财产损失。

（2）提升地质灾害事件的预警稳定性，本发明将大大提升预警率的同时，也将降低误报率，提升预警准确性。 

（3）提升地质灾害监测系统覆盖范围和降低监测成本，本发明缩减光纤传感附件功能，突出重点内容，并将实现远距离监测，提升灾害监测效率，降低监测成本。 

附图说明

图1是本发明地质灾害事件预警器的结构原理示意图。 

图2是本发明地质灾害事件预警器的电路原理示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式： 

如图1-2所示，作为本发明一种地质灾害事件预警器的最佳实施方式，其包括控制主机，所述主机包括信号发生模块、信号探测模块和控制模块，所述信号发生模块与信号探测模块之间通过光缆1连接有事件传感器，所述信号探测模块与控制模块连接，所述控制模块的另一端还连接有报警模块和电源模块。

所述信号发生模块配置有光纤输出的红光源。 

所述光纤输出的红光源为C,L波段光纤激光器。 

所述预警系统中时间探测传感器通过弯曲和拉断来实现光通能量变化，安装在地质灾害频发区域，探测地质灾害发生时的压力、位移变化引起的光通量变化。 

所述光缆1的外侧设置有保护套。保护套能够抗击拉和折破坏，光纤外层护套具有弹性，能让光纤保持弯曲时圆弧过渡。 

所述报警模块可以是短信息提示和邮件提示、声光报警器。 

图2为电路功能示意图。主电源及变换模块为光电转换电路、控制器、硬件阈值分级判断模块、报警及辅助报警模块供电。光电转换电路将信号探测器接收到的信号转换为电压大小并传送给硬件阈值分级判断模块分析，当能量不大于阈值时，发送一个事件信号给控制器和报警及辅助报警模块，控制器和报警和辅助报警模块接收该信号后便输出报警信息。 

信号发生模块用于生成光信号，该信号可以是连续光信号、脉冲光信号或者时控调频式光信号，该光信号通过光缆1传输至信号探测模块，信号探测模块用于接收信号发生模块发出的光信号。事件传感器用于使光缆1产生一定的微弯，控制光缆1中光信号的能量通过率。当地质灾害事件发生后，事件作用于事件传感器，通过事件传感器的作用使光缆1产生一定微弯而控制光缆1中能量的传输率。当信号探测模块接收到的光信号能量不大于阈值能量时，控制模块控制报警模块发出报警信息。 

 本实施例在实施时，主机可设置待监测区域，例如可以将主机设置于山脚等位置。将光缆和事件传感器设置在待监测区域，例如将事件传感器设置在山坡下、山脚，或者将事件传感器和光缆网状布置于山坡，光缆可设置500m-20km的长度，可根据待监测范围大小来确定，亦可将光缆和多个事件传感器铺设在多个待监测区域，同时监测多处地质灾害，通过增加光缆长度和事件传感器数量可以扩大预警系统的监测预警范围。当电源模块为主机和报警模块供电时，预警系统处于工作状态，预警系统信号发生模块生成的光信号沿光缆传输至信号探测模块，信号探测模块可持续接收到光信号，当地质灾害发生时，灾害产生的岩土体位移、压力等作用于事件传感器，事件传感器使光缆产生微弯损耗，此时光缆中传输的能量被损耗至阈值，在光缆中传输能量不大于阈值时，信号探测模块接收到的能量低于阈值，控制模块检测到信号探测模块接收到的能量低于阈值之后，控制报警模块发出报警信息。当电源模块停止为主机和报警模块供电时，预警系统处于撤防状态。 

 本发明公开的基于能量解调技术的全光纤型地质灾害事件预警系统，光缆和事件传感器设置在地质灾害已发生区域，当发生山体滑坡、泥石流等地质灾害时，灾害产生的岩土体位移、压力等作用于等灾害指示变量转化光纤的微弯，光纤通过微弯而改变了光路中通光的强度，当光缆中通过的能量不大于阈值时，控制模块控制报警模块发出报警信息，其预警性能比较好。光信号通过光缆传输，报警模块只在光信号传输能量不大于阈值时发出报警信息，而不会由于普通小石块滚落、人为触碰或其他野生动物的误碰而发出报警信号，降低了误报率，进而避免了由于误报而造成的频繁扰民现象。光缆的长度根据灾害预警区域大小可设置为500m至20km，也可以通过光缆将多个预警区域进行串联，同时监测多个灾害预警区域，扩大了预警系统的预警范围。 

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。 

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。 

Claims (5)

1.一种地质灾害事件预警器，其特征在于，包括控制主机，所述主机包括信号发生模块、信号探测模块和控制模块，所述信号发生模块与信号探测模块之间通过光缆连接有事件传感器，所述信号探测模块与控制模块连接，所述控制模块的另一端还连接有报警模块和电源模块。

2.根据权利要求1所述的一种地质灾害事件预警器，其特征在于，所述信号发生模块配置有光纤输出的红光源。

3.根据权利要求2所述的一种地质灾害事件预警器，其特征在于，所述光纤输出的红光源为C,L波段光纤激光器。

4.根据权利要求1所述的一种地质灾害事件预警器，其特征在于，所述光缆的外侧设置有保护套。

5.根据权利要求1所述的一种地质灾害事件预警器，其特征在于，所述报警模块可以是交通信号灯、短信息提示、邮件提示、声光报警器和交互式无线控制开关的其中一种。