CN105354990A - 山体监测预警/报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种山体监测预警/报警系统，包括：安装于山体稳定端的稳定端底座；安装于山体运动端的运动端底座；安装于稳定端底座上的传感器模块，传感器模块包括沿三维坐标系的三个坐标轴方向发射激光光束的三个激光传感器；安装于运动端底座上的三块激光反射板，三个激光反射板分别位于三个激光传感器发射的激光光束的光路上；现场控制设备与传感器模块连接，用于接收传感器模块传输来的距离信号，根据距离信号计算山体运动端在三维坐标系中的位移，并根据位移向后台设备传输预警/报警信息。本发明不仅能够对山体形变现象进行及时准确的预警和报警，避免了误报以及漏报现象，而且还具有安装方便、实现成本低以及野外工作性能稳定等特点。

Description

山体监测预警/报警系统

技术领域

本发明涉及一种地质灾害监测技术，特别是涉及一种山体监测预警/报警系统。

背景技术

山体裂缝、崩塌等山体形变地质现象通常具有较严重的危害，如改变河道、形成堰塞湖以及危及人的生命和财产安全等。

为了降低山体裂缝、崩塌等山体形变地质现象所产生的危害，通常会对山体进行监测，以便于能够尽早地对山体形变地质现象进行预警，从而通过尽早的采用相应的措施来降低危害。

目前，对山体进行监测警示的实现方式主要有如下三种：

方式一、压力监测警示技术；即在易于发生山体形变现象的山体下方设置压力传感器，通过对压力传感器采集的压力信号进行判断(如判断压力是否超过阈值等)来确定是否发生了山体形变地质现象，从而实现了山体形变地质现象的报警。

方式二、基于视频图像的监测警示技术；即利用视频设备对易于发生形变的山体进行拍摄，通过对视频设备摄取到的图像进行分析识别判断来确定是否发生了山体形变地质现象，从而实现了山体形变地质现象的报警。

方式三、基于接触式位移测量的监测警示技术；即在山体的固定端设置位移传感器，在可能发生山体形变的运动端设置挡板，位移传感器与挡板相互接触，位移传感器根据挡板使其内部的弹性元件发生的形变可以测量出运动端(如崩塌体)的位移量，通过对位移量进行判断来确定是否发生了山体形变地质现象，从而实现了山体形变地质现象的报警。

然而，发明人在实现本发明过程中发现：

上述方式一虽然能够低成本的监测到山体形变地质现象，但是，由于压力传感器通常仅能测量出竖直方向上的压力变化，因此，在山体发生位移等情况下通常会产生漏报。另外，由于需要将压力传感器设置于山体的下方，因此，在实际野外安装操作时往往存在较大困难，尤其是在易于崩塌的山体处于高位置悬空状态时，压力传感器的安装尤为困难。

在上述方式二中，视频设备的功耗通常较大，在野外对视频设备进行长时间供电通常存在较大困难。另外，由于现实环境中的移动物体会对图像分析产生干扰，因此，该方式往往会出现将移动的非崩塌体误认为是崩塌体或者将崩塌体误认为是移动的非崩塌体的现象，从而影响了报警的准确性。还有，该方式虽然可以实现山体形变地质现象的报警，但是在山体形变地质现象的预警方面存在欠缺。

在上述方式三中，在安装位移传感器和挡板时，需要不断地调整位移传感器与挡板之间的接触力度，安装难度较高。另外，该方式由于对元器件的材质要求较高而使实现成本较高，如位移传感器内部的弹性元件的弹性系数应在压力环境下长时间保持不变，再如挡板既不能由于刚度不足而产生变形又不能由于刚度过强而易于折断。还有，由于野外环境较易使位移传感器(如内部的弹性元件)和接触挡板发生老化及腐蚀现象，从而该方式往往会存在位移测量精度不足的问题，进而对山体形变地质现象的警示准确性产生不良影响。

有鉴于现有的山体监测警示技术所需亟待解决的技术问题，发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合合理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种山体监测预警/报警系统，能够有效解决上述技术问题，使其更具有实用性。经过不断的研究和设计，并经过反复试作样品以及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于之一，提供一种山体监测预警/报警系统，所要解决的技术问题是，不仅能够对山体形变现象进行及时准确的预警和报警，避免误报漏报现象，而且还具有安装方便、实现成本低以及野外工作性能稳定等特点，非常适于实用。

本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种山体监测预警/报警系统，该系统包括：稳定端底座、运动端底座、传感器模块、三块激光反射板以及现场控制设备；所述稳定端底座固定安装于山体稳定端；所述运动端底座固定安装于山体运动端；所述传感器模块固定安装于稳定端底座上，所述传感器模块包括三个激光传感器，且三个激光传感器分别沿三维坐标系的三个坐标轴方向发射激光光束；所述三块激光反射板分别固定安装于运动端底座上，且一个激光反射板对应一个激光传感器，所述三块激光反射板分别位于三个激光传感器发射的激光光束的光路上；所述激光传感器根据被激光反射板反射回来的激光光束计算激光传感器与激光反射板之间的距离，并向现场控制设备传输距离信号；所述现场控制设备与传感器模块连接，用于接收传感器模块传输来的距离信号，并根据距离信号计算山体运动端在三维坐标系中的位移，在判断出所述位移在任一方向上满足预警/报警条件时，通过其远程通讯模块向后台设备传输预警/报警信息。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述三块激光反射板分别与三个激光传感器发射的激光的光路相垂直。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备的远程通讯模块包括：通用分组无线业务GPRS模块以及北斗卫星传输模块中的至少一个。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备的电源模块包括：电源控制模块、直流蓄电池、太阳能发电模块以及风力发电模块；所述电源控制模块控制直流蓄电池、太阳能发电模块以及风力发电模块中的一个或者多个为现场控制设备的负载提供电力资源，并控制太阳能发电模块和风力发电模块为直流蓄电池充电。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备还包括：环境参数测量模块，用于采集现场控制设备所在区域的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号传输给现场控制设备中的中央处理模块。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备还包括：现场声光报警模块，用于根据现场控制设备中的中央处理模块的控制进行声光报警。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备中的中央处理模块在判断出所述位移不满足预警/报警条件时，间断性的控制现场控制设备和传感器模块处于睡眠状态；所述现场控制设备中的中央处理模块在判断出所述位移不满足预警/报警条件时，控制现场控制设备和传感器模块处于实时监测状态。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中在所述现场控制设备处于睡眠状态过程中，中央处理模块控制远程通讯模块定时发送心跳报文。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述现场控制设备定时向后台设备发送当前监测数据，且所述当前监测数据包括：三个激光传感器与其对应的激光反射板之间的初始距离、三个激光传感器与其对应的激光反射板之间的当前距离、山体运动端在三维坐标系中的当前位移、山体运动端在三维坐标系中的累计位移以及当前监测时间。

较佳的，前述的山体监测预警/报警系统，其中所述当前监测数据还包括：现场控制设备当前储备电量、现场控制设备所在区域的当前环境信息以及报警标志位。

借由上述技术方案，本发明的山体监测预警/报警系统至少具有下列优点及有益效果：本发明通过在山体稳定端安装稳定端底座，并在山体运动端安装运动端底座，使传感器模块可以借助稳定端底座与山体稳定端固定形成为一体，使激光反射板与山体运动端固定形成为一体；由于稳定端底座和运动端底座可以采用螺栓等便于操作的连接方式固定安装在山体稳定端和山体运动端，且传感器模块和激光反射板可以采用焊接或者螺接等便于操作的连接方式固定安装于稳定端底座和运动端底座固定上，因此，本发明的山体监测预警/报警系统有效避免了安装操作复杂的问题，并在一定程度上消除了安装过程中的不安全因素；通过利用被激光反射板反射回来的激光光束计算激光传感器与激光反射板之间的距离，使本发明在利用非接触监测方式的基础上，可以根据该距离信号精确的计算出山体运动端由于裂缝或者崩塌等形变而在三维坐标系中的位移，这样，山体运动端在任一方向上的位移满足预警/报警条件时，本发明均能够及时准确的实现预警/报警；由于激光传感器和激光反射板均具有较强的耐老化以及耐腐蚀等特性，因此，本发明的系统可以长时间的保持较高的预警/报警精度；由此可知，本发明提供的技术方案不仅能够对山体形变现象进行及时准确的预警和报警，避免了误报以及漏报现象，而且还具有安装方便、实现成本低以及野外工作性能稳定等特点。

综上所述，本发明在技术上具有显著的进步，并具有明显的积极的技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的山体监测预警/报警系统的信号采集部分示意图；

图2为本发明的现场控制设备的结构示意图；

图3为本发明的山体监测预警/报警系统的实地安装示意图；

图4为本发明的现场控制设备的一个具体实现方式示意图；

图5为本发明的现场控制设备中的中央处理模块的处理流程图；

图6为本发明的现场控制设备与后台设备之间的信息交互示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的山体监测预警/报警系统以及方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一、山体监测预警/报警系统。

下面结合图1-图4对本实施例的山体监测预警系统进行说明。

在图1-图4中，本实施例的山体监测预警/报警系统主要包括：稳定端底座E、运动端底座F、传感器模块G、激光反射板A、激光反射板B、激光反射板C以及现场控制设备(现场控制设备如图2-图4所示)；其中的稳定端底座E、运动端底座F、传感器模块G、激光反射板A、激光反射板B以及激光反射板C形成信号采集部分。另外，本实施例的山体监测预警/报警系统还可以可选的包括：环境参数测量模块以及现场声光报警模块中的至少一个；且其中的环境参数测量模块可以为温度传感器以及湿度传感器中的至少一个。

本实施例中的稳定端底座E固定安装于山体稳定端D(即不易发生山体形变现象的山体)上，如通过螺栓和螺母等固定件将稳定端底座E固定安装于山体稳定端D上。稳定端底座E主要用于固定传感器模块G，以使传感器模块G与山体稳定端D固定连接。

本实施例中的运动端底座F固定安装于山体运动端H(即易于发生山体形变现象的山体)上，如通过螺栓和螺母等固定件将运动端底座F固定安装于山体运动端H上。运动端底座F主要用于固定激光反射板A、激光反射板B以及激光反射板C，以使激光反射板A、激光反射板B以及激光反射板C与山体运动端H固定连接。

图1中的稳定端底座E和运动端底座F的外部形状仅用于示意性的表示出稳定端底座E和运动端底座F的一种可能的外部形状，本实施例并不限制稳定端底座E和运动端底座F的具体外部形状。

本实施例中的传感器模块G固定安装于稳定端底座E上，如采用螺接或者焊接等方式将传感器模块G固定安装于稳定端底座E上。传感器模块G主要包括三个激光传感器，且三个激光传感器分别沿三维坐标系的三个坐标轴发射激光；也就是说，三个激光传感器发射的激光的光路之间两两相互垂直。

本实施例中的激光反射板A、激光反射板B以及激光反射板C分别固定安装于运动端底座F上，如采用螺接或者焊接等方式将激光反射板A、激光反射板B以及激光反射板C固定安装于运动端底座F上。本实施例中的激光反射板与激光传感器之间是一对一的关系，即一个激光反射板位于一个激光传感器发射的激光的光路上，也就是说，激光反射板A位于第一个激光传感器所发射的激光的光路上，激光反射板B位于第二个激光传感器所发射的激光的光路上，而激光反射板C位于第三个激光传感器所发射的激光的光路上。

在一种优选的方案中，激光反射板A应与其对应的激光传感器所发射的激光的光路垂直，且激光反射板B应与其对应的激光传感器所发射的激光的光路垂直，同时，激光反射板C应与其对应的激光传感器所发射的激光的光路垂直。本实施例允许激光反射板和其对应的激光传感器所发射的激光的光路之间的夹角与垂直存在一定的误差。

本实施例中的激光传感器通常为时差式激光传感器，如采用输出方式为4～20mA电流模拟量输出的时差式激光传感器。时差式激光传感器是一种可以根据激光发射时间和激光接收时间的时间差而产生距离信号的激光传感器。具体的，激光传感器发射激光光束，该激光光束在被投射到激光反射板上时，被激光反射板反射回来，从而使激光传感器接收到被反射回来的激光光束，激光传感器可以根据激光光束往返所消耗的时间产生相应的距离信号(通常为模拟信号)；一个具体的例子：激光传感器可以将接收到的激光光束的相位与参考激光信号的相位进行比较，并根据比较结果获得激光光束往返所消耗的时间，之后，激光传感器可以根据相应的计算公式计算出激光传感器与激光反射板之间的距离，并根据该距离产生相应的模拟信号，该模拟信号即为距离信号。激光传感器可以在现场控制设备的控制下处于工作状态(即信号采集状态)或者非工作状态。

本实施例中的现场控制设备也可以称为现场主机或者前端控制设备等。现场控制设备与传感器模块连接。现场控制设备主要用于接收传感器模块传输来的距离信号，并根据接收到的距离信号计算山体运动端在三维坐标系中的位移，然后，现场控制设备根据计算出的位移通过其远程通讯模块向后台设备(如控制中心或者相关工作人员的移动电话等)传输上报数据(如包含有预警/报警信息的当前监测数据等)。

通常情况下，现场控制设备会被设置于安全的地方(如图3所示设置于位于山体顶部或者崖体顶端等的安装杆上)，而且现场控制设备与传感器模块之间的连接通常为有线连接；如利用高品质的数据线将传感器模块与现场控制设备有线连接起来。本实施例可以在数据线的外部设置套管，以对数据线进行安全保护。另外，现场控制设备还可以利用该数据线为传感器模块提供电力资源。本实施例可以为由稳定端底座、运动端底座、传感器模块以及三块激光反射板所形成的信号采集部分设置防雨棚以及挡风板等保护设施，如图3中，在信号采集部分的上方设置防雨棚，并在信号采集部分的左侧、右侧以及下侧设置挡风板。

由于传感器模块传输给现场控制设备的距离信号可以体现出山体运动端与山体固定端之间在三个维度上的距离，因此，现场控制设备可以基于接收到的距离信号确定出山体运动端在三个维度上是否发生了位移，从而无论是山体运动端出现了裂缝现象，还是山体运动端出现了崩塌现象，本实施例的系统都可以及时精确的监测到山体运动端在三维立体空间中所发生的变化。

本实施例中的现场控制设备的一个具体例子如图2所示。

图2中，本实施例的现场控制设备主要包括：壳体1、北斗卫星传输模块2、GPRS天线3、GPRS模块4、电源控制模块5、中央处理模块6、直流蓄电池7、用于与传感器模块连接的信号线8、现场声光报警模块9、风力发电模块10(如小型风力发电模块)以及太阳能发电模块11等。

壳体1主要用于为现场控制设备中的部分元器件形成容置空间。壳体1通常可以选用不锈钢材质，即壳体1可以为不锈钢壳体。壳体1的大小和形状等可以根据实际需求来设计。

北斗卫星传输模块2、GPRS天线3以及GPRS模块4形成了现场控制设备的远程通讯模块。北斗卫星传输模块2和GPRS模块4之间可以形成主用通讯模块和备用通讯模块，例如，本实施例可以将GPRS模块4设置为主用通讯模块，而将北斗卫星传输模块2设置为备用通讯模块，这样，在GPRS信号较佳的情况下，现场控制设备通常会通过GPRS模块4与后台设备进行数据交互，而在没有GPRS信号或者GPRS信号不佳的情况下，现场控制设备才会通过北斗卫星传输模块2与后台设备进行数据交互。

电源控制模块5、直流蓄电池7(也可以称为直流电瓶)、风力发电模块10以及太阳能发电模块11形成了现场控制设备的供电模块。电源控制模块5主要用于控制直流蓄电池7、风力发电模块10以及太阳能发电模块11中的至少一个为本实施例的系统中的各负载(如现场控制设备中的各用电元件以及传感器模块)提供电力资源；另外，电源控制模块5还可以用于控制风力发电模块10以及太阳能发电模块11中的至少一个为直流蓄电池7充电。

由于野外设备的供电电压通常不会超过12V，因此，本实施例中的直流蓄电池7可以选用不超过12V的直流蓄电池。风力发电模块10主要用于将风能转换为机械能，并将机械能最终转换为电能。太阳能发电模块11主要用于将光能转换为电能。

由于本实施例的现场控制设备通常会设置于山顶或者崖顶等安全且突出的位置，因此，现场控制设备所在的位置通常会有充足的光照和充裕的风力资源；由此可知，即便是本实施例的现场控制设备所在的位置植被茂盛或者出现阴雨天气或者出现风力较小的天气，由于电源控制模块5可以利用直流蓄电池7、风力发电模块10以及太阳能发电模块11为现场控制设备中的用电元件以及传感器模块提供相互补充的供电方式，因此，本实施例通常可以保证现场控制设备以及传感器模块具有充足的电力资源。

电源控制模块5利用直流蓄电池7、风力发电模块10以及太阳能发电模块11为各负载提供相互补充的供电方式的一个具体的例子为：电源控制模块5分别检测直流蓄电池7、风力发电模块10以及太阳能发电模块11的输出电压，在检测出风力发电模块10输出的电压可以达到供电标准，且太阳能发电模块11输出的电压达不到供电标准的情况下，电源控制模块5可以控制风力发电模块10单独为负载提供电力资源；在检测出太阳能发电模块11输出的电压可以达到供电标准，且风力发电模块10输出的电压达不到供电标准的情况下，电源控制模块5可以控制太阳能发电模块11单独为负载提供电力资源；在检测出太阳能发电模块11输出的电压可以达到供电标准，且风力发电模块10输出的电压也可以达到供电标准的情况下，电源控制模块5可以控制风力发电模块10和太阳能发电模块11联合起来为负载提供电力资源，而且，多余的电量还可以为直流蓄电池7充电；在检测出太阳能发电模块11输出的电压可以达不到供电标准，且风力发电模块10输出的电压也达不到供电标准的情况下，电源控制模块5可以控制直流蓄电池7为负载提供电力资源。上述仅为例举，电源控制模块5还可以使用更多的供电控制方式来为各负载提供电力资源，本实施例不限制电源控制模块5对直流蓄电池7、风力发电模块10以及太阳能发电模块11进行供电控制的具体实现方式。

中央处理模块6是现场控制设备的核心元件，也是本实施例的系统的核心控制元件，中央处理模块6可以使多个元器件协调工作。中央处理模块6主要用于对传感器模块传输来的距离采集数据进行处理，并判断是否需要向后台设备发送预警或者报警信息；中央处理模块6还可以用于形成向后台设备发送的当前监测数据，并通过控制远程通讯模块向后台设备发送相应的当前监测数据；中央处理模块6还可以用于对现场控制设备中的多个元器件的工作状态进行控制，如控制传感器模块以及远程通讯模块等处于工作状态或者睡眠状态，以减小本系统的电力资源消耗。

中央处理模块6对北斗卫星传输模块2以及GPRS模块4进行控制的一个具体的例子为：中央处理模块6通过串口向北斗卫星传输模块2以及GPRS模块4发送相应的AT指令，以控制北斗卫星传输模块2以及GPRS模块4执行初始化操作、数据发送操作以及数据接收操作等。在中央处理模块6控制现场控制设备处于睡眠状态时，中央处理模块6可以控制GPRS模块4定时(如每隔1-2分钟)发送心跳报文，以保证现场控制设备远程通讯通路的畅通；另外，中央处理模块6在利用北斗卫星传输模块2向后台设备发送当前监测数据时，应保证相邻的两次当前监测数据发送之间的时间间隔不少于预定时间间隔(如1分钟)，以使北斗卫星传输模块2可以完成数据发送准备操作。

在实际应用中，中央处理模块6可以控制本实施例的系统采用两种工作方式，一种工作方式为数据定时回传方式，该方式由睡眠状态与工作状态定时切换形成；另一种工作方式为实时监测方式，实时监测方式其实是一种紧急状态工作方式，即在出现险情时的工作方式。本实施例的系统可以在中央处理模块6的控制下在两种工作方式之间进行切换。

一个具体的例子，中央处理模块6根据预先设置的配置参数定时控制现场控制设备和传感器模块周期性的在睡眠状态与工作状态之间切换；在需要从睡眠状态切换到工作状态时，中央处理模块6控制传感器模块处于工作状态，以采集距离信号，并向现场控制设备回传距离信号，中央处理模块6在接收到距离信号后，形成当前监测数据，并控制远程通讯模块向后台设备发送当前监测数据，中央处理模块6在根据该距离信号判断出山体运动端在三维坐标系中的位移在任一方向上都不满足预先设置的预警/报警条件时，切换到睡眠状态，即控制传感器模块和现场控制设备处于睡眠状态；中央处理模块6在根据该距离信号判断出山体运动端在三维坐标系中的位移在任一方向上都不满足预警/报警条件时，切换到睡眠状态，即中央处理模块6控制传感器模块和现场控制设备处于睡眠状态，如关闭传感器模块，并控制远程通讯模块只进行心跳报文的发送和接收，以保证现场控制设备随时在线，同时，中央处理模块6中的主程序处于定时等待状态，以尽可能的降低系统的运行能耗；中央处理模块6在根据该距离信号判断出山体运动端在三维坐标系中的位移在任何一个方向上满足预先设置的预警/报警条件时，切换到实时监测方式，如中央处理模块6控制传感器模块处于工作状态且每1s采集一次距离信号，中央处理模块6针对接收到的距离信号形成当前监测数据，并控制远程通讯模块向后台设备发送当前监测数据，以便于实现山体形变现象的预警/报警。

中央处理模块6向后台设备发送的当前监测数据可以采用TCP/IP协议或者基于北斗卫星传输的相关协议等；在后台设备为移动电话时，上述当前监测数据可以为短信的形式，也可以为即时通讯消息等形式，本实施例不限制当前监测数据的具体表现形式。

中央处理模块6向后台设备发送的当前监测数据可以包括：三个激光传感器与其对应的激光反射板之间的初始距离、三个激光传感器与其对应的激光反射板之间当前距离、山体运动端在三维坐标系中的当前位移、山体运动端在三维坐标系中的累计位移以及当前测量时间等；相应的，本实施例中的预警/报警条件可以为针对山体运动端在三维坐标系中的当前位移的位移上限阈值，也可以为针对山体运动端在三维坐标系中的累计位移的位移上限阈值等。本实施例不限制预警/报警条件的具体表现形式。

另外，该中央处理模块6向后台设备发送的当前监测数据还可以可选的包括：现场控制设备当前储备电量、现场控制设备所在区域的当前环境信息以及报警标志位等；其中的当前环境信息可以包括当前温度信息以及当前湿度信息等；其中的报警标志位主要用于表示山体运动端是否出现了需要报警的情况。中央处理模块6可以根据连续多次获得的距离信号均判断出位移满足预警/报警条件时，再将报警标志位设置为表示预警/报警的数值，否则，不会将报警标志位设置为表示预警/报警的数值，从而可以避免由于干扰物(如飞虫或者落叶等)而产生的误报现象。

中央处理模块6还可以通过远程通讯模块接收到后台设备发送来的控制命令，如数据发送间隔设置信息、报警上下限设置信息以及报警电话号码设置信息等。本实施例不限制中央处理模块6接收到的控制命令所包含的具体内容。

中央处理模块6的一个具体结构的例子如图4所示，图4中的中央处理模块主要包括：型号为PIC32MX150F128D的芯片、时钟芯片、参数设置模块、数据存储模块、型号为ADS1256的芯片以及FIFO(先进先出)；其中型号为PIC32MX150F128D的芯片为核心芯片，且其主要用于对远程通讯模块以及传感器模块等多个元器件进行控制(如控制传感器模块处于关闭状态/工作状态，再如控制远程通讯模块处于睡眠状态或者工作状态等，再如控制现场声光报警模块进行报警等)；另外，型号为PIC32MX150F128D的芯片自身带有模数转换功能，以便于可以将环境参数测量模块传输来的模拟信号(模拟类型的温度信号或者湿度信号等)转换为数字信号；时钟芯片主要用于为型号为PIC32MX150F128D的芯片提供时钟信号，且时钟芯片可以采用型号为ISL1208的芯片等；参数设置模块主要用于保持本系统的设置参数等配置信息(如IP地址、当前监测数据的发送时间间隔以及报警电话等)，参数设置模块可以采用EPROM等；数据存储模块主要用于存储型号为PIC32MX150F128D的芯片所形成的当前监测数据等信息，数据存储模块可以采用大容量的SD等；型号为ADS1256的芯片主要用于将传感器模块传输来的模拟信号(如4-20mA的模拟信号)转换为数字信号，该数字信号会在FIFO中缓存，并最终被型号为PIC32MX150F128D的芯片读取。

信号线8主要用于连接现场控制设备和传感器模块，从而使现场控制设备可以接收到传感器模块传输来的距离信号。信号线8通常应套设在套管内。现场控制设备通过其信号线8与传感器模块连接的一个具体的例子如图3所示。

现场声光报警模块9可以在中央处理模块6的控制下输出相应的声音警示信息和/或灯光警示信息(如闪烁的红灯等)，从而使现场工作人员可以获得相应的警示。

下面结合图5和图6对本发明的山体监测预警/报警系统的一个工作过程进行举例说明。

在图5中，首先，现场控制设备执行初始化操作，如检查远程通讯模块、模数转换模块、时钟芯片以及参数设置模块等是否存在以及是否能够正常工作等(本实施例不限制初始化操作的具体内容)。

之后，现场控制设备读取并判断当前工作标志位，如果判断出读取到的当前工作标志位为1，则现场控制设备获知当前处于工作状态，需要采集并向后台设备传输当前监测数据，如果判断出读取到的当前工作标志位为0，则现场控制设备获知当前处于低功耗状态(即睡眠状态或者休眠状态)。

在上述判断出读取到的当前工作标志位为0的情况下，持续判断当前休眠时间是否达到预先设定的休眠时间，在判断出当前休眠时间未达到预先设定的休眠时间的情况下，本系统持续处于低功耗状态，现场控制设备中的主程序持续处于等待命令状态；而在判断出当前休眠时间达到预先设定的休眠时间的情况下，将当前工作标志位设置为1，并返回到上述读取并判断当前工作标志位的步骤。

在上述判断出读取到的当前工作标志位为1的情况下，现场控制设备控制传感器模块处于工作状态，以使传感器模块采集距离信号；现场控制设备接收并缓存传感器模块传输来的距离信号，之后，对缓存的距离信号进行数据处理，如每次采集多组距离信号(如数据采集阶段持续进行300ms等)，并对多组距离信号进行量化处理并求取平均值，将平均值作为本次获得的距离信号，然后，利用距离信号计算出山体运动端在三维坐标系中的当前位移(即相邻的两次监测的基于三维坐标系的距离差值)以及山体运动端在三维坐标系中的累计位移等；现场控制设备对当前位移和累计位移进行判断，以确定当前位移和累计位移是否超过预先设置的门限值(如当前位移是否为0以及累计位移是否超过累计位移门限值等)；在当前位移和累计位移均没有超过相应的门限值时，将工作标志位设置为0；而无论是当前位移超过相应的门限值，还是累计位移超过相应的门限值，均应将工作标志位设置为1，同时判断是否连续多次出现了超过门限值的情况，在出现多次超过门限值的情况时，将报警标志位设置为1，否则，将报警标志位设置为0，并将工作标志位设置为0；之后，针对本次监测形成包含有报警标志位(0/1)的当前监测数据；之后，根据GPRS信号的强弱等判断是采用北斗卫星传输模块进行当前监测数据的传输，还是采用GPRS传输模块进行当前监测数据的传输，在确定采用北斗卫星传输模块进行当前监测数据的传输时，形成基于北斗通讯协议的消息，在确定采用GPRS传输模块进行当前监测数据的传输时，形成基于GPRS的消息，并向后台设备发送该消息。

如图6所示，在现场控制设备将当前监测数据通过北斗卫星或者基站传输给后台设备之后，后台设备(尤其是设置于控制中心或者灾害防治中心等处的服务器)可以针对单个监测点的历史监测数据获知单个监测点的山体运动端位移变化情况以及该监测点的现场控制设备的具体情况；而且后台设备也可以针对多个监测点的历史监测数据勾画出某个具体区域的灾害点的分布状况，并可以区分出灾害等级等，从而可以方便的开展抢险救灾工作。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而，上述实施例并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述系统包括：稳定端底座、运动端底座、传感器模块、三块激光反射板以及现场控制设备；

所述稳定端底座固定安装于山体稳定端；

所述运动端底座固定安装于山体运动端；

所述传感器模块固定安装于稳定端底座上，所述传感器模块包括三个激光传感器，且三个激光传感器分别沿三维坐标系的三个坐标轴方向发射激光光束；

所述三块激光反射板分别固定安装于运动端底座上，且一个激光反射板对应一个激光传感器，所述三块激光反射板分别位于三个激光传感器发射的激光光束的光路上；

所述激光传感器根据被激光反射板反射回来的激光光束计算激光传感器与激光反射板之间的距离，并向现场控制设备传输距离信号；

所述现场控制设备与传感器模块连接，用于接收传感器模块传输来的距离信号，并根据距离信号计算山体运动端在三维坐标系中的位移，在判断出所述位移在任一方向上满足预警/报警条件时，通过其远程通讯模块向后台设备传输预警/报警信息。

2.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述三块激光反射板分别与三个激光传感器发射的激光的光路相垂直。

3.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述现场控制设备的远程通讯模块包括：通用分组无线业务GPRS模块以及北斗卫星传输模块中的至少一个。

4.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述现场控制设备的电源模块包括：电源控制模块、直流蓄电池、太阳能发电模块以及风力发电模块；

所述电源控制模块控制直流蓄电池、太阳能发电模块以及风力发电模块中的一个或者多个为现场控制设备的负载提供电力资源，并控制太阳能发电模块和风力发电模块为直流蓄电池充电。

5.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述现场控制设备还包括：

环境参数测量模块，用于采集现场控制设备所在区域的环境参数信号，并将采集到的环境参数信号传输给现场控制设备中的中央处理模块。

6.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述现场控制设备还包括：

现场声光报警模块，用于根据现场控制设备中的中央处理模块的控制进行声光报警。

7.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于：

所述现场控制设备中的中央处理模块在判断出所述位移不满足预警/报警条件时，间断性的控制现场控制设备和传感器模块处于睡眠状态；

所述现场控制设备中的中央处理模块在判断出所述位移不满足预警/报警条件时，控制现场控制设备和传感器模块处于实时监测状态。

8.如权利要求7所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，在所述现场控制设备处于睡眠状态过程中，中央处理模块控制远程通讯模块定时发送心跳报文。

9.如权利要求1所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述现场控制设备定时向后台设备发送当前监测数据，且所述当前监测数据包括：三个激光传感器与其对应的激光反射板之间的初始距离、三个激光传感器与其对应的激光反射板之间的当前距离、山体运动端在三维坐标系中的当前位移、山体运动端在三维坐标系中的累计位移以及当前监测时间。

10.如权利要求9所述的山体监测预警/报警系统，其特征在于，所述当前监测数据还包括：现场控制设备当前储备电量、现场控制设备所在区域的当前环境信息以及报警标志位。