CN104332025B - 一种被防护面精确监控报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种被防护面精确监控报警系统包括，滑坡堆积物承重传感器、轻型格栅式双电网传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、被防护面触凸传感器，布设于被防护面危险地段，对被防护面下滑时碰撞压力进行实时监测，获取压力实时数据，经中间件传至监控中心，监控中心通过设置的压力门限值和相邻关系判别算法，将压力门限值的“点”判断，转化为相邻关系的“面”判断，判断坡体是否危及被防护目标，实现精确预报的目的；本发明的精确报警系统可以和趋势预报系统以及临界预报系统结合起来，实现综合报警的目的。

Description

一种被防护面精确监控报警系统

技术领域

本发明涉及地质监控安全系统，特别涉及一种被防护面精确监控报警系统。

背景技术

通常，滑坡灾害是斜坡土体或岩体在重力作用下地质区域原有的稳定状态被破坏，沿着斜坡内滑动面（或滑动带）下滑，造成人员伤亡和财产损失的灾害事件。具有隐蔽性、突发性和破坏性等特征。 滑坡灾害发生有自然环境变化的因素，同时也有人类频繁的不合理的工程活动的因素。

目前，针对于被防护面地质不稳定地段的形变、垮塌及损毁，维护部门仅限于重复加固和整治，除了工程措施，亟待丰富新的技术手段与信息技术的融入升级，而被防护面的损毁过程具有隐蔽性、突发性和破坏性，因而不易第一时间掌握被防护面的实时工况。

因此，需要一种能有效地解决上述问题的监控预警系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对被防护面精确监控预警的系统，结合被防护面维护需求，综合运用地质、气象、水文、电子信息技术，提出将被防护面早期预警监控这个复杂性难题分解为趋势预报、临界预报、精确报警三个层次相互独立的简单问题，分别求解后进行综合预警的三层报警方法，该方法分别从被防护面的形变趋势、威胁被防护目标前状态、被防护面结构损毁后危及被防护目标的精确时刻三个层次进行预警（或监控），设计并实现了适合被防护目标应用的三层5级报警解决方案，形成准确、有效、实用的被防护面监控预警系统，并针对被防护目标运用模式提出了各项建议，以适用于被防护目标的危险点段。在被防护面结构损毁时，系统发出提示报警，将险情对于被防护目标的损害降到最低。将列车阻止在危险点段之外，避免车毁人亡。该系统适用于铁路路基设备监控预警。

根据本发明的一个方面，提供了一种被防护面精确监控报警系统，所述系统包括：滑坡堆积物承重传感器、轻型格栅式双电网传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、被防护面触凸传感器，布设于被防护面危险地段，对被防护面下滑时碰撞压力进行实时监测，获取压力实时数据；其中，所述滑坡堆积物承重传感器布设且排列在同一直线上，通过对被防护面下滑时碰撞及堆积压力是否触发连续布设的多个滑坡堆积物承重传感器来进行实时监测，获取压力实时数据以此来判断滑坡是否威胁到被防护目标，发出精确报警；所述轻型格栅式双电网传感器通过判断落石、崩坍冲击传感器，传感器内部电路发生短路，以此判断是否有威胁到被防护目标的事件；所述被防护面表贴式柔性双电网传感器通过紧急事件中相邻传感器间通断关系判断来判断是否具有威胁被防护目标的事件；所述被防护面触凸传感器通过紧急事件中相邻传感器间拉力达到报警阈值来判断是否具有威胁铁路的事件。

进一步的，所述滑坡堆积物承重传感器包括：前板、后板、核心传感器和安装支架，所述核心传感器设置于前板、后板之间构成承重传感器的整体结构，所述整体结构被安装在安装支架上，使用时所述安装支架被安装固定于被监控区地面；所述轻型格栅式双电网传感器包括网片、安装固定柱、安装固定组件，所述网片为具有脆性、栅格密度性网片，所述网片内部设置有双电路回路，所述双电路回路与报警装置相连接，所述网片通过所述安装固定组件被安装固定在所述安装固定柱上；所述被防护面表贴式柔性双电网传感器包括软性网片以及固定安装组件，所述网片中设置有双内置电路回路，并设置有与所述内置电路相连接的引出线路，所述网片的周边间隔地设置固定安装组件；所述被防护面触凸传感器主要由核心传感器、变送器、保护壳体、牵引钢缆组成，所述核心传感器、变送器固定设置于保护壳体内，并且用信号线连接，所述牵引钢缆一端连接所述核心传感器，另一端在使用时安装连接于固定支点。

进一步的，所述的滑坡堆积物承重传感器的判断包括以下步骤，a）将多个滑坡堆积物承重传感器布设且排列在同一直线上，设置门限值；b）采集到滑坡堆积物承重传感器数据；c）判断采集的传感器数据是否超过预设的门限值，如果大于进入下一步骤d，否则返回步骤b）采集数据；d）判断是否有相邻布设的2个传感器都超过了报警门限值，是则发出临界警报；否则返回步骤b；e）判断是否有布设在同一直线上的连续相邻3个滑坡堆积物承重传感器超过门限值，是则输出精确报警，否则返回步骤b。

进一步的，所述滑坡堆积物承重传感器、轻型格栅式双电网传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、被防护面触凸传感器的采样周期为100ms，所述滑坡堆积物承重传感器是以相邻传感器之间中心间距2m布设的。

根据本发明的另一方面，提供了一种被防护面监控报警系统，包括上述被防护面精确监控报警系统作为子系统，所述被防护面监控报警系统还包括，趋势预报子系统和临界预报子系统；所述精确报警系统的优先级大于所述临界预报子系统的优先级，所述临界预报子系统的优先级大于趋势预报子系统的优先级，当系统有两个或两个以上报警输出时，系统仅输出高优先级报警。

进一步的，所述系统包括现场采集子系统，由雨量计、被动防护网减压环形变传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、轻型格栅式双电网传感器、崩塌滑坡形变传感器、被防护面触凸传感器、滑坡堆积物承重传感器组成、完成现场数据采集箱、直流电源组成，用于数据采集；中间件子系统，由机柜、接线适配器、防雷适配器、UPS电源、直流电源、数据采集器、中间件软件组成，用于完成采集命令发送、数据接收、短期存储、转发；监控中心子系统，由应用服务器、数据库服务器、防火墙、磁盘阵列、监控中心软件组成，用于数据的接收、存储、统计、报警模型建立、三层报警的曲线绘制、逻辑分析、报警输出。

进一步的，所述系统包括现场采集子系统中，所述被动防护网减压环形变传感器包括传感器、永磁体和安装固定部件，所述传感器与所述永磁体相对应固定设置在减压环上，使所述传感器与所述永磁体间的磁通量被固定，当减压环受力产生形变移动时，所述传感器与所述永磁体之间位置发送改变时，所述传感器与所述永磁体间的磁通量发生改变而触发所述被动防护网减压环形变传感器报警；所述崩塌滑坡形变传感器包括传感器、保护壳、钢丝拉绳和钢丝拉绳固定座，所述传感器位于所述防护壳中，所述防护壳下部设置安装板，所述传感器连接钢丝拉绳一端，通过所述安装板将所述防护壳固定于被防护段地面，所述钢丝拉绳的另一端被钢丝拉绳固定座固定连接在防护段地面，被测物体移动触发钢丝拉绳固定座端移动，被测物体移动触传感端端、固定壳体移动，监测钢丝缩短距离。监测的距离采集上传，分析判断并做报警信息发布。

进一步的，所述中间件数据采集器由系统I/O 卡、数据采集卡、上架插箱构成。

进一步的，所述临界预报子系统采用铁路崩塌滑坡形变传感器和被动网防护减压环形变传感器对铁路路基进行临界预报，所述铁路崩塌滑坡形变传感器和被动网防护减压环形变传感器通过监测传感器相对于基准点产生位移以及位移变化趋势来判断是否发出临界预报。

进一步的，所述的位移变化判断运用的方法是位移加速分析以及临界值分析判断，以确定是否达到位移变化的临界值。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1（a）被防护面精确监控报警系统的结构示意图；

图1（b）被防护面精确监控报警系统的滑坡堆积物承重传感器结构示意图；

图1（c）被防护面精确监控报警系统的轻型格栅式双电网传感器结构示意图；

图1（d）被防护面精确监控报警系统的被防护面表贴式柔性双电网传感器结构示意图；

图1（e）被防护面精确监控报警系统的被防护面触凸传感器结构示意图；

图2a和图2b示出了根据本发明的被防护面精确监控报警系统的工作过程；

图3(a)是根据本发明的被防护面监控预警系统的硬件结构组成示意图；

图3(b)是被防护面监控预警系统的被动防护网减压环形变传感器结构示意图；

图3(c)是被防护面监控预警系统的崩塌滑坡形变传感器结构示意图；

图4为根据本发明的被防护面监控预警系统的结构图。

图5示出了综合地质因子和降雨因子形成被防护目标损毁的趋势预报的判别过程。

图6示出了临界预报子系统的判断过程。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1是本发明的被防护面精确监控报警系统的结构示意图。

如图1所示，本发明的被防护面精确监控报警系统100包括：

滑坡堆积物承重传感器101、轻型格栅式双电网传感器102、被防护面表贴式柔性双电网传感器103、被防护面触凸传感器104以及采集上述传感器的数据的数据采集模块105。所述滑坡堆积物承重传感器101、轻型格栅式双电网传感器102、被防护面表贴式柔性双电网传感器103、被防护面触凸传感器104以及采集上述传感器的数据的数据采集模块105布设于危险地段，对被防护面下滑时碰撞压力进行实时监测，以获取压力实时数据，经数据采集模块105采集后进行数据处理，通过压力门限值和相邻关系判别算法，通过判断压力门限值，从而判断坡体是否危及铁路，实现精确预报的目的。

具体地，可对于滑坡坡堆积物承重传感器101进行进一步设计，如图1（b）所示，所述滑坡堆积物承重传感器101包括：前板11、后板12、核心传感器10和安装支架13，所述核心传感器10设置于前板11、后板12之间构成承重传感器的整体结构，所述整体结构被安装在安装支架上，使用时所述安装支架被固定件14安装固定于被监控区地面，将其主要布设于挡墙、拦石墙等被防护目标顶部平台或被防护目标底部平地处，其作用是监测堆积物入侵到挡墙、拦石墙的严重程度。滑坡堆积物承重传感器101通过堆积物对其的持续挤压力产生实时的模拟量电信号，从而完成挤压力转换为模拟量的过程，通过采集模拟量实时数据反映堆积物状态。根据本发明的一个实施例, 滑坡堆积物承重传感器101的采样周期为100ms。当铁路滑坡堆积物承重传感器101的采集模拟量达到系统所设置的门限值时将实现精确预报。下面的实施例2中将详细描述达到系统精确报警的步骤。

具体的，可对于轻型格栅式双电网传感器102进行设计，如图1(c)所示，轻型格栅式双电网传感器102包括网片20、安装固定柱21、安装固定组件22，所述网片为具有脆性、栅格密度性网片，所述网片内部设置有双电路回路，所述双电路回路与报警装置相连接，所述网片20通过所述安装固定组件22被安装固定在所述安装固定柱21上，将其主要布设于护墙、护坡顶部平台或路基设备底部路基平地处，其作用是监测隧道口仰坡、线路旁坡体发生崩塌、落石、溜坍体等冲击铁路线路。当崩塌、落石、溜坍等事件发生冲击轻型格栅式双电网传感器102时，轻型格栅式双电网传感器102内部电路发生断路，导致传感器内部电路无法导通。断路现象转换为数字量电信号，通过采集数字量电信号反应异物入侵路基设备及线路。根据本发明的一个实施例，轻型格栅式双电网传感器102的采样周期为100ms。

可对于被防护面表贴式柔性双电网传感器103进行进一步设计，如图1(d)所示，所述被防护面表贴式柔性双电网传感器103可包括软性网片30以及固定安装组件31，所述网片中设置有双内置电路回路，并设置有与所述内置电路相连接的引出线路32，所述网片的周边间隔地设置固定安装组件31，将其主要布设于护坡、挡墙及喷砼表面，其作用是监测坡面自身结构因老化、雨水侵蚀而发生的结构性损毁。被防护面表贴式柔性双电网传感器103通过墙体、坡面的凸出、拱起、垮塌等形变牵拉传感器，传感器内部电路发生断路，导致传感器内部电路无法导通，断路现象转换为数字量电信号，通过采集数字量电信号从而反应墙体结构的形变状态。根据本发明的一个实施例，被防护面表贴式柔性双电网传感器103的采样周期为100ms。

具体的，被防护面触凸传感器104如图1(d)所示，所述被防护面触凸传感器104主要包括由核心传感器41、变送器42、保护壳体43、牵引钢缆44，所述核心传感器42、变送器42固定设置于保护壳体43内，并且用信号线连接，所述牵引钢缆44一端连接所述核心传感器41，另一端在使用时安装连接于固定支点。将其主要布设于护坡、挡墙及喷砼表面，其作用是监测墙体自身结构发生的形变过程。触凸传感器通过墙体结构形变而牵拉传感器钢缆绳产生拉张力，把拉张力转换为实时的模拟量电信号，完成拉张力转换为模拟量的过程，通过采集模拟量实时数据反应墙体的结构形变状态。根据本发明的一个实施例，被防护面触凸传感器104的采样周期为100ms。

根据本发明的一个实施例，上述4种传感器之间独立报警，其监控方式可以任意组合使用，即监控方式组合，独立报警。例如，对被防护目标监控，使用滑坡堆积物承重传感器101和被防护面表贴式柔性双电网传感器103组合，如果滑坡堆积物承重传感器101未发出报警，被防护面表贴式柔性双电网传感器103发出报警，则系统发出报警。

图2示出了根据本发明的被防护面精确监控报警系统100的工作过程，根据本发明的被防护面精确监控报警系统100经过三级判断，具体包括以下步骤：

在步骤205a，首先，将多个滑坡堆积物承重传感器布设且排列在同一直线上，形成区域性监测，并设置一个滑坡堆积物承重传感器的门限值，该门限值为系统进入第一级判断的标准，即判断滑坡堆积物承重传感器101是否达到门限值的标准。

在步骤210a，采集滑坡堆积物承重传感器101的数据。

在步骤215a，判断采集的滑坡堆积物承重传感器101的数据是否超过预设的门限值，即达到滑坡堆积物承重传感器101的判断标准，也即此时有一定的滑坡堆积物产生。如果滑坡堆积物承重传感器101采集的数据大于门限值则进入步骤220a，否则系统返回步骤210a继续采集数据；

在步骤220a，当有堆积物产生时，判断是否有布设位置相邻的2个滑坡堆积物承重传感器101都超过了报警门限值，当有2个都超过报警门限值，系统进入步骤225a做出临界警报，并进入下一级判断，即进入步骤230a。否则返回步骤210a，继续采集数据。

根据本发明的一个实施例，滑坡堆积物承重传感器是以相邻传感器之间中心间距2m布设的，单个传感器可监测左右各1m范围，2个传感器监测范围作为一个监测区。

在步骤220a，当发出临界警报后，堆积物进一步产生时，判断是否有布设在同一直线上的连续相邻3个滑坡堆积物承重传感器101都超过了门限值，如果成立，系统输出精确报警，否则系统复位返回步骤210a继续采集等待。具体地，例如，当判断出连续相邻3个滑坡堆积物承重传感器101都超过了门限值时，堆积的范围已达到6m严重威胁线路。

进一步的，如果没有连续3个传感器超过门限值，则只能输出临界报警，不输出精确报警，临界报警处理后，系统复位，从新返回步骤210a采集数据等待判断。

在上述步骤220a中，需要强调的是必须是连续的3个值都超过门限值，即连续3个传感器超过了报警门限值。

根据本发明的一个实施例，格栅式双电网传感器102的报警判断方式是当触发传感器时，系统实时采集其数字量数值（通断信号），如果采集到断路信号，则系统做出报警。

根据本发明的一个实施例，表贴式柔性双电网传感器103的报警判断方式是当触发传感器时，系统实时采集其数字量数值（通断信号），如果采集到断路信号，则系统做出报警。

根据本发明的一个实施例，被防护面触凸传感器104的报警判断方式是系统预设门限值，当触发传感器时，系统实时采集其模拟量数值判断，如果超过门限值，则系统做出报警。

本发明的被防护面触凸传感器104报警的步骤和上述滑坡堆积物承重传感器101的判断标准的方法步骤相同。这里就不作详细叙述。下面详细阐述本发明的轻型格栅式双电网传感器102以及被防护面表贴式柔性双电网传感器103报警的步骤流程如下，以轻型格栅式双电网传感器102为例：

如图2b所示，

在步骤205b，轻型格栅式双电网传感器102通电等待。

在步骤210b，感测到异物触动轻型格栅式双电网传感器102，系统实时采集传感器数字量数值（通断信号）。

在步骤215b，判断系统是否采集到断路信号。如果采集到断路信号，则进入下一步骤220b；如果没有采集到断路信号，则返回步骤205b继续采集。

在步骤220b，系统触发报警。

根据本发明的被防护面精确监控报警系统，可以用于被防护面监控预警系统的一个子系统。根据本发明，被防护面监控预警系统还包括：趋势预报子系统和临界预报子系统，这三种系统构成被防护面监控预警系统。

对上述三种子系统的报警产生的三个报警标志位进行逻辑综合，系统规定了报警优先级。精确报警系统的优先级大于临界预报子系统的优先级。临界预报子系统的优先级大于趋势预报子系统的优先级，当系统有两个或两个以上报警输出时，系统仅输出高优先级报警，确保了报警信号输出唯一，系统逻辑综合后输出报警信息。

下面对被防护面监控预警系统进行阐述。

图3(a)是根据本发明的被防护面监控预警系统的硬件结构组成示意图。

如图3(a)所示，被防护面监控报警系统从硬件结构组成上划分包括现场采集子系统310、中间件子系统320、监控中心子系统330三部分。

在图3(a)所示的实施例中，所述现场采集子系统310，包括雨量计401、被动防护网减压环形变传感器311、被防护面表贴式柔性双电网传感器103、轻型格栅式双电网传感器102、崩塌滑坡形变传感器312、被防护面触凸传感器104、滑坡堆积物承重传感器101组成，主要完成现场数据采集箱、直流电源组成，用于数据采集。

在所述现场采集子系统310中，如图3（b）所示，所述被动防护网减压环形变传感器311包括传感器3111、永磁体3112和安装固定部件组成，其中所述传感器3111与所述永磁体3112相对应设置在减压环3113上。安装使用时，所述传感器3111与所述永磁体3112通过所述安装固定部件位置固定设置，使所述传感器与所述永磁体间的磁通量被固定，当减压环受力产生形变移动时，所述传感器与所述永磁体之间位置发送改变时，所述传感器与所述永磁体间的磁通量发生改变而触发所述被动防护网减压环形变传感器报警。

在所述现场采集子系统310中，如图3(c)所示，所述崩塌滑坡形变传感器312包括传感器3121、保护壳3122、钢丝拉绳3123和钢丝拉绳固定座3124，所述传感器3101位于所述防护壳3122中，所述防护壳3122下部设置安装板3125，所述传感器连接钢丝拉绳3123一端，通过所述安装板3125将所述防护壳固定于被防护段地面，所述钢丝拉绳3123的另一端被钢丝拉绳固定座3124固定连接在防护段地面。被测物体移动触发钢丝拉绳固定座端移动，被测物体移动触传感端端、固定壳体移动，监测钢丝缩短距离。监测的距离（拉伸和缩短距离）采集上传，分析判断并做报警信息发布。

所述中间件子系统320，由机柜321、接线适配器322、防雷适配器323、UPS电源324、直流电源325、数据采集器326、中间件软件327组成，用于完成采集命令发送、数据接收、短期存储、转发等。

所述监控中心子系统330，由应用服务器331、数据库服务器332、防火墙333、磁盘阵列334、监控中心软件335组成，用于数据的接收、存储、统计、报警模型建立、三层报警的曲线绘制、逻辑分析、报警输出等。

进一步的，中间件数据采集器326由系统I/O 卡、数据采集卡、上架插箱构成。

上述的被防护面监控预警系统从功能逻辑层面上划分包括以下三个子系统，趋势预报子系统、临界预报子系统和精确预报子系统。

图4为上述的被防护面监控预警系统的结构图。

如图4所示，整个系统包括，现场采集设备410、包括雨量计411、拉绳位移传感器412、压力传感器413、中间件设备414。

监控中心330、数据库服务器332、应用服务器331、维护终端421、磁盘阵列334。

调度中心431、所属工务段及桥务段432、所属运维中心433。

趋势预报子系统

根据本发明，在被防护面危险地段布设雨量计，采用地质-降雨双因子叠加算法，通过对地形地貌、岩性、断层节理、水侵蚀4种地质因素勘定分级量化，综合形成地质因子F_G，地质因子经过计算形成数字量化等级。如下表1所示，

地质条件	综合成灾机率（%）	地质条件影响因子FG
			好	4.0	1
中等	35.0	2
			差	47.5	3
极差	57.5	4

表1地质因子等级表

采用雨量计对实时降雨量进行监测，获取日降雨量数据，经中间件传至监控中心，监控中心软件根据日降雨量计算出有效降雨量并分级量化，形成降雨因子F，降雨因子经过计算形成数字量化等级。如下表2所示，

表2 降雨因子等级表

综合地质因子和降雨因子形成被防护目标损毁的趋势预报判别因子F_LHP，趋势预报判别因子为地质因子与降雨因子的积量化，其关系为F_LHP=F_G*F_R，趋势预报判别因子通过数字量化显示并划分报警级别。当趋势预报判别因子超过9时，趋势预报报警标志位置“1”，否则置“0”。

进一步的，在趋势预报中，地质因子由前期勘定得出，同一危险点段勘定之后，地质因子的变化很小，可以认为是固定值，影响趋势预报的主要是降雨因子。降雨因子取决于危险点段雨量信息，由雨量传感器采集得到。

进一步的，趋势预报软件通过地质因子录入窗口将工程勘察到的灾害点的坡度、岩性、断层节理、地下水信息录入数据库中。同时设值监测有效降雨的天数。

当系统检测到有效降雨量达到了报警的门限值时，系统界面弹出黄色报警信息，并将该信息发送给管辖的工务段，然后将该报警信息存入数据库。如果监测到的雨量值未达到报警时，系统会将监测到的雨量数据直接存入数据库。

图5示出了综合地质因子和降雨因子形成路基设备损毁的趋势预报的判别过程。如图5所示，逻辑判断步骤如下，

在步骤505，黄色报警逻辑判断首先将录入系统中的灾害隐患点的坡度、岩性、断层节理、地下水。

在步骤510，通过步骤205中录入计算得到地质评价因子F_G。

在步骤515，监测有效降雨量。

在步骤520，将步骤215中通过监测得到的有效降雨量得到降雨因子F_R。

在步骤525，系统通过耦合地质因子以及降雨因子得到F_LHP。

在步骤530，判断F_LHP的值，如果大于9，则进入步骤235，如果小于9，则返回步骤205。

在步骤535，系统弹出黄色报警。

临界预报子系统

根据本发明，采用崩塌滑坡形变传感器312、被动网防护减压环形变传感器311，布设于危险点段坡体，对坡体滑动位移进行实时监测，获取位移实时数据，经中间件传至监控中心，监控中心软件通过监测崩塌滑坡形变传感器及被动网防护减压环形变传感器相对于基准点产生位移以及位移变化趋势来判断是否发出临滑预报，临滑预报标志位置“1”，否则置“0”。

图6示出了临界预报子系统的判断过程。如图6所示，临界预报软件实现对现场崩塌滑坡形变传感器312、被动网防护减压环形变传感器311传来的数据进行数据分析和逻辑判断，其判断过程如下：

在步骤605，判断累计最大位移△Smax是否达到20mm，如果累计位移小于20mm，则继续判断；如果累计位移超过20mm，则进入下一级判断，否则返回。

在步骤610，判定10min内位移量△S是否达到10mm，如果△S<10mm，则返回；如果△S≥10mm，则进入系统下一级判断。

在步骤615，取单位位移10mm，判定位移量增加10mm所需要的时间△t1，判断△t1是否小于等于10min，如果△t1>10min，则返回步骤210；如果△t1≤10min，则进入下一级判断。

在步骤620，取单位位移10mm，判定位移量增加10mm所需要的时间△t2，判断△t2是否小于等于1min，如果△t2>1min，则返回步骤210；如果△t2≤1min，则进入下一级判断。

在步骤625，取单位位移10mm，判定位移量增加10mm所需要的时间△t3，判断△t3是否小于等于30s，如果△t3>30s，则返回步骤210；如果△t3≤30s，输出橙色报警。

精确预报子系统

精确报警采用滑坡堆积物承重传感器101、轻型格栅式双电网传感器102、被防护面表贴式柔性双电网传感器103、被防护面触凸传感器104。

滑坡堆积物承重传感器101：对被防护面边坡下滑时碰撞及堆积压力进行实时监测，获取压力实时数据以此来判断滑坡是否威胁到被防护目标，发出精确报警。

轻型格栅式双电网传感器102：当崩塌、落石冲击传感器时，传感器内部电路发生断路，以此判断是否有威胁到被防护目标的事件。

被防护面表贴式柔性双电网传感器103：当护墙、喷砼坡面凸出、拱起或结构垮塌时，传感器内部电路发生断路，以此判断是否有威胁到被防护目标的事件。

被防护面触凸传感器104：当挡墙、护墙因内部积水、渗透侵蚀等原因出现拱起、垮塌等结构形变时，引起牵引钢缆所受的力达到报警阈值，系统触发报警，以此判断是否有威胁到被防护目标的事件。

所述的详细步骤，上面图1中以阐述，这里不做具体描述。

对上述三种子系统的报警产生的三个报警标志位进行逻辑综合，系统规定了报警优先级。精确报警系统的优先级大于临界预报子系统的优先级。临界预报子系统的优先级大于趋势预报子系统的优先级，当系统有两个或两个以上报警输出时，系统仅输出高优先级报警，确保了报警信号输出唯一，系统逻辑综合后输出报警信息。

本发明的被防护面监控预警系统具有广泛应用范围，可以用于公路、铁路、水库、堤坝等存在地质险情的地段的监控预警，通过本发明的多级、全方位的、精确的报警系统设置，能够对于出现的险情给予及时准确监控报警，将灾害造成的损失降到最低，并且能够实现对于交通运输、生命财产的安全调控和保护。

本发明的优点及特色：

1.本发明属于被防护面监控预警系统首次应用性质的研发，亦不同于地质、气象等专业的基础研究，目前尚无可比对象。

2.本发明基于地质、气象、水文等学科理论，采用电子信息技术实现对被防护目标的状态的数据统计、计算分析、预警提示和精确报警。

3.本发明通过三层报警将被防护目标的损毁过程分解为三个事件判别，具有创新性，设计方案新颖，结构合理，简单易行。

4.本发明的监控预警系统结构简单简单，应用范围广泛，，系统稳定可靠，通过本发明的系统的对于被防护面的实时准确监控，提高了对于地质灾害的预警，大大地降低了地质灾害的危害风险。

Claims (9)

1.一种被防护面精确监控报警系统，所述系统包括：

滑坡堆积物承重传感器、轻型格栅式双电网传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、被防护面触凸传感器，布设于被防护面危险地段，对被防护面进行实时监测，数据采集模块获取实时数据；

其中，所述滑坡堆积物承重传感器布设且排列在同一直线上，通过对被防护面下滑时碰撞及堆积压力是否触发连续布设的多个滑坡堆积物承重传感器来进行实时监测，获取压力实时数据以此来判断滑坡是否威胁到被防护目标，发出精确报警，所述的滑坡堆积物承重传感器的判断包括以下步骤，a)将多个滑坡堆积物承重传感器布设且排列在同一直线上，设置门限值；b)采集到滑坡堆积物承重传感器数据；c)判断采集的传感器数据是否超过预设的门限值，如果大于进入下一步骤d，否则返回步骤b)采集数据；d)判断是否有相邻布设的2个传感器都超过了报警门限值，是则发出临界警报；否则返回步骤b；e)判断是否有布设在同一直线上的连续相邻3个滑坡堆积物承重传感器超过门限值，是则输出精确报警，否则返回步骤b；

所述轻型格栅式双电网传感器通过判断落石、崩坍冲击传感器，传感器内部电路发生短路，以此判断是否有威胁到被防护目标的事件；

所述被防护面表贴式柔性双电网传感器通过墙体、坡面的凸出、拱起、坍塌形变牵拉传感器，传感器内部通断关系判断来判断是否具有威胁被防护目标的事件；

所述被防护面触凸传感器通过紧急事件中相邻传感器间拉力达到报警阈值来判断是否具有威胁被防护目标的事件。

2.根据权利要求1所述的被防护面精确监控报警系统，其特征在于：

所述滑坡堆积物承重传感器包括：前板、后板、核心传感器和安装支架，所述核心传感器设置于前板、后板之间构成承重传感器的整体结构，所述整体结构被安装在安装支架上，使用时所述安装支架被安装固定于被监控区地面；

所述轻型格栅式双电网传感器包括网片、安装固定柱、安装固定组件，所述网片为具有脆性、栅格密度性网片，所述网片内部设置有双电路回路，所述双电路回路与报警装置相连接，所述网片通过所述安装固定组件被安装固定在所述安装固定柱上；

所述被防护面表贴式柔性双电网传感器包括软性网片以及固定安装组件，所述网片中设置有双内置电路回路，并设置有与所述内置电路相连接的引出线路，所述网片的周边间隔地设置固定安装组件；

所述被防护面触凸传感器主要由核心传感器、变送器、保护壳体、牵引钢缆组成，所述核心传感器、变送器固定设置于保护壳体内，并且用信号线连接，所述牵引钢缆一端连接所述核心传感器，另一端在使用时安装连接于固定支点。

3.根据权利要求1所述的被防护面精确监控报警系统，其中所述滑坡堆积物承重传感器、轻型格栅式双电网传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、被防护面触凸传感器的采样周期为100ms，所述滑坡堆积物承重传感器是以相邻传感器之间中心间距2m布设的。

4.一种被防护面监控报警系统,包括根据权利要求1所述的被防护面精确监控报警系统，以及趋势预报子系统和临界预报子系统；其中，所述的精确报警系统的优先级大于所述临界预报子系统的优先级，所述临界预报子系统的优先级大于趋势预报子系统的优先级，

当系统有两个或两个以上报警输出时，系统仅输出高优先级报警。

5.根据权利要求4所述的被防护面监控报警系统，其中，所述系统包括现场采集子系统，由雨量计、被动防护网减压环形变传感器、被防护面表贴式柔性双电网传感器、轻型格栅式双电网传感器、崩塌滑坡形变传感器、被防护面触凸传感器、滑坡堆积物承重传感器组成、完成现场数据采集箱、直流电源组成，用于数据采集；

中间件子系统，由机柜、接线适配器、防雷适配器、UPS电源、直流电源、数据采集器、中间件软件组成，用于完成采集命令发送、数据接收、短期存储、转发；

监控中心子系统，由应用服务器、数据库服务器、防火墙、磁盘阵列、监控中心软件组成，用于数据的接收、存储、统计、报警模型建立、三层报警的曲线绘制、逻辑分析、报警输出。

6.根据权利要求5所述的被防护面监控报警系统，其特征在于：所述系统包括现场采集子系统中，所述被动防护网减压环形变传感器包括传感器、永磁体和安装固定部件，所述传感器与所述永磁体相对应固定设置在减压环上，使所述传感器与所述永磁体间的磁通量被固定，当减压环受力产生形变移动时，所述传感器与所述永磁体之间位置发送改变时，所述传感器与所述永磁体间的磁通量发生改变而触发所述被动防护网减压环形变传感器报警；

所述崩塌滑坡形变传感器包括传感器、保护壳、钢丝拉绳和钢丝拉绳固定座，所述传感器位于所述防护壳中，所述防护壳下部设置安装板，所述传感器连接钢丝拉绳一端，通过所述安装板将所述防护壳固定于被防护段地面，所述钢丝拉绳的另一端被钢丝拉绳固定座固定连接在防护段地面，被测物体移动触发钢丝拉绳固定座端移动，被测物体移动触传感端端、固定壳体移动，监测钢丝缩短距离，监测的距离采集上传，分析判断并做报警信息发布。

7.根据权利要求5所述的被防护面监控报警系统，其中，所述中间件数据采集器由系统I/O卡、数据采集卡、上架插箱构成。

8.根据权利要求5所述的被防护面监控报警系统，其中，所述临界预报子系统采用崩塌滑坡形变传感器和被动网防护减压环形变传感器对被防护面进行临界预报，所述崩塌滑坡形变传感器和被动网防护减压环形变传感器通过监测传感器相对于基准点产生位移以及位移变化趋势来判断是否发出临界预报。

9.根据权利要求8所述的被防护面监控报警系统，其中，所述的位移变化判断运用的方法是位移加速分析以及临界值分析判断，以确定是否达到位移变化的临界值。