CN105469549A - 公路边坡支护工程的塌方预警系统 - Google Patents

公路边坡支护工程的塌方预警系统 Download PDF

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CN105469549A CN201510799488.3A CN201510799488A CN105469549A CN 105469549 A CN105469549 A CN 105469549A CN 201510799488 A CN201510799488 A CN 201510799488A CN 105469549 A CN105469549 A CN 105469549A
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张臣
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Abstract

本发明公开了一种公路边坡支护工程的塌方预警系统，属于工程安全防护技术领域。本发明的公路边坡支护工程的塌方预警系统包括主控部分、振动信号采集部分、位移信号分析部分；所述主控部分包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、主电源模块；所述振动信号采集部分包括振动子控制模块、振动无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、振动波幅及时间记录模块、振动从电源模块。本发明与现有技术相比具有结构简单、性能稳定、控制方便等特点。

Description

公路边坡支护工程的塌方预警系统
本专利是申请日为2014年4月27日、申请号为2014101792101、名称为“公路边坡支护工程的塌方预警系统”专利的分案申请。
技术领域
本发明属于工程安全防护技术领域，更具体的说，属于一种对边坡支护工程的稳定进行安防预警的系统。
背景技术
现有技术中为了防止公路边坡崩塌、一般直接在坡面修筑护坡工程进行加固，这比削坡节省投工并且速度快。常见的公路护坡工程主要包括干砌片石和混凝土砌块护坡、浆砌片石和混凝土护坡、格状框条护坡、喷浆和混凝土护坡、铺固护坡等，现有技术的边坡支护工程中通常喷涂有混凝土层，边坡支护工程在风化作用下会逐渐脆弱、并进而脱落造成塌方事故，如何有效地预防边坡支护工程脱落造成塌方事故所造成的过往车辆和人员伤亡一直是制约本技术领域的一大难题。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种公路边坡支护工程的塌方预警系统。
本发明的一种公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分、振动信号采集部分、位移信号分析部分；
所述主控部分包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、主电源模块；所述总控制模块与所述声光报警模块、所述无线通讯接收模块、所述主电源模块相连；
所述振动信号采集部分包括振动子控制模块、振动无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、振动波幅及时间记录模块、振动从电源模块；所述振动子控制模块与所述振动无线通讯发射模块、所述三轴加速度传感模块、所述加速度传感放置状态模块、所述振动波形数据库、所述振动波形分析模块、所述振动横波形判断模块、所述振动纵波形判断模块、所述振动面波形判断模块、所述振动波幅及时间记录模块、所述振动从电源模块相连；
所述位移信号分析部分包括位移子控制模块、位移无线通讯发射模块、三轴位移传感模块、位移传感放置状态模块、位移波形数据库、位移波形分析模块、位移横波形判断模块、位移纵波形判断模块、位移面波形判断模块、位移波幅及时间记录模块、振动从电源模块；所述位移子控制模块与所述位移无线通讯发射模块、所述三轴位移传感模块、所述位移传感放置状态模块、所述位移波形数据库、所述位移波形分析模块、所述位移横波形判断模块、所述位移纵波形判断模块、所述位移面波形判断模块、所述位移波幅及时间记录模块、所述振动从电源模块相连。
所述主控部分的无线通讯接收模块与所述振动信号采集部分的振动无线通讯发射模块、所述位移信号分析部分的位移无线通讯发射模块之间无线通讯，所述主控部分的无线通讯接收模块与所述振动信号采集部分的振动无线通讯发射模块、所述位移信号分析部分的位移无线通讯发射模块之间无线通讯的频率为2.4GHz。
根据以上所述的公路边坡支护工程的塌方预警系统，优选，所述塌方预警系统中振动信号采集部分的数量大于5个。
根据以上所述的公路边坡支护工程的塌方预警系统，优选，所述塌方预警系统中位移信号分析部分的数量大于5个。
根据以上所述的公路边坡支护工程的塌方预警系统，优选，所述主控部分的主电源模块、所述振动信号采集部分的振动从电源模块和所述位移信号分析部分的振动从电源模块均可使用太阳能电池。
根据以上所述的公路边坡支护工程的塌方预警系统，优选，所述主控部分的主电源模块、所述振动信号采集部分的振动从电源模块和所述位移信号分析部分的振动从电源模块均可使用锂电池。
本发明的一种公路边坡支护工程的塌方预警系统的主控部分，其特征在于，包括总控制模块、声光报警模块、无线通讯接收模块、主电源模块；所述总控制模块与所述声光报警模块、所述无线通讯接收模块、所述主电源模块相连。
本发明的一种公路边坡支护工程的塌方预警系统的振动信号采集部分，其特征在于，包括振动子控制模块、振动无线通讯发射模块、三轴加速度传感模块、加速度传感放置状态模块、振动波形数据库、振动波形分析模块、振动横波形判断模块、振动纵波形判断模块、振动面波形判断模块、振动波幅及时间记录模块、振动从电源模块；所述振动子控制模块与所述振动无线通讯发射模块、所述三轴加速度传感模块、所述加速度传感放置状态模块、所述振动波形数据库、所述振动波形分析模块、所述振动横波形判断模块、所述振动纵波形判断模块、所述振动面波形判断模块、所述振动波幅及时间记录模块、所述振动从电源模块相连。
本发明的一种公路边坡支护工程的塌方预警系统的位移信号分析部分，其特征在于，包括位移子控制模块、位移无线通讯发射模块、三轴位移传感模块、位移传感放置状态模块、位移波形数据库、位移波形分析模块、位移横波形判断模块、位移纵波形判断模块、位移面波形判断模块、位移波幅及时间记录模块、振动从电源模块；所述位移子控制模块与所述位移无线通讯发射模块、所述三轴位移传感模块、所述位移传感放置状态模块、所述位移波形数据库、所述位移波形分析模块、所述位移横波形判断模块、所述位移纵波形判断模块、所述位移面波形判断模块、所述位移波幅及时间记录模块、所述振动从电源模块相连。
本发明与现有技术相比具有结构简单、性能稳定、控制方便等特点。
附图说明
附图1是本发明公路边坡支护工程的塌方预警系统的结构示意图。
具体实施方式
优选实施方式1
图1是本发明公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分1、震动信号采集部分2、位移信号分析部分3；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104；总控制模块101与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104相连；
振动信号采集部分2包括振动子控制模块201、振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011；振动子控制模块201与振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011相连。塌方预警系统中振动信号采集部分2的数量大于5个，每个振动信号采集部分2均与一个位移信号分析部分3构成一个信号采集组。
本发明边坡支护工程安全预警系统中任意一个信号采集部分2中的三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、波幅及时间记录模块2010对其放置位置处的边坡支护工程是否存在振动情况进行实时检测，并将检测结果通过振动无线通讯发射模块202实时发送给主控部分1的无线通讯接收模块103。三轴加速度传感模块203实时对振动情况进行检测，加速度传感放置状态模块204对加速度传感放置状态进行检测，振动波形数据库205存储着振动波形数据，振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对振动横波、振动纵波和振动面波进行分析判断，波幅及时间记录模块2010对三轴加速度传感模块203检测到的结果进行记录。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据，加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据实时存储在波幅及时间记录模块2010中、并和振动波形数据库205中所存储的振动波形进行比较。振动波形分析模块206调出振动波形数据库205中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据进行一步分析。如果振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209确认存在振动情况的话，则子控制模块201通过振动无线通讯发射模块202向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
位移信号分析部分3包括位移子控制模块301、位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011；位移子控制模块301与位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011相连。塌方预警系统中位移信号分析部分3的数量大于5个，每个位移信号分析部分3与一个振动信号采集部分2均构成一个信号采集组，本发明优选实施方式中公路边坡支护工程的塌方预警系统至少包括5个信号采集组。
三轴位移传感模块303采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据，位移传感放置状态模块304用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据预设定值。三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据实时存储在位移波幅及时间记录模块3010中、并和位移波形数据库305中所存储的位移波形进行比较。位移波形分析模块306调出位移波形数据库305中的位移波形数据进行比较，并由位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309分别对三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据进行一步分析。如果位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309确认存在位移振动情况的话，则子控制模块201通过位移无线通讯发射模块302向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯。主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011均可使用太阳能电池，太阳能电池依靠太阳能电池板进行充电，这种充电方式非常便捷并且节省能源。主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011也可使用锂电池，通过定期更换锂电池可以保证系统的正常工作要求。
总控制模块101、振动子控制模块201、位移子控制模块301均使用ARM控制器
优选实施方式2
图1是本发明公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分1、震动信号采集部分2、位移信号分析部分3；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104；总控制模块101与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104相连；
振动信号采集部分2包括振动子控制模块201、振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011；振动子控制模块201与振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011相连。塌方预警系统中振动信号采集部分2的数量大于5个，每个振动信号采集部分2均与一个位移信号分析部分3构成一个信号采集组。
本发明边坡支护工程安全预警系统中任意一个信号采集部分2中的三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、波幅及时间记录模块2010对其放置位置处的边坡支护工程是否存在振动情况进行实时检测，并将检测结果通过振动无线通讯发射模块202实时发送给主控部分1的无线通讯接收模块103。三轴加速度传感模块203实时对振动情况进行检测，加速度传感放置状态模块204对加速度传感放置状态进行检测，振动波形数据库205存储着振动波形数据，振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对振动横波、振动纵波和振动面波进行分析判断，波幅及时间记录模块2010对三轴加速度传感模块203检测到的结果进行记录。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据，加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据实时存储在波幅及时间记录模块2010中、并和振动波形数据库205中所存储的振动波形进行比较。振动波形分析模块206调出振动波形数据库205中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据进行一步分析。如果振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209确认存在振动情况的话，则子控制模块201通过振动无线通讯发射模块202向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
位移信号分析部分3包括位移子控制模块301、位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011；位移子控制模块301与位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011相连。塌方预警系统中位移信号分析部分3的数量大于5个，每个位移信号分析部分3与一个振动信号采集部分2均构成一个信号采集组，本发明优选实施方式中公路边坡支护工程的塌方预警系统至少包括5个信号采集组。
三轴位移传感模块303采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据，位移传感放置状态模块304用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据预设定值。三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据实时存储在位移波幅及时间记录模块3010中、并和位移波形数据库305中所存储的位移波形进行比较。位移波形分析模块306调出位移波形数据库305中的位移波形数据进行比较，并由位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309分别对三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据进行一步分析。如果位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309确认存在位移振动情况的话，则子控制模块201通过位移无线通讯发射模块302向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯。主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011均可使用太阳能电池，太阳能电池依靠太阳能电池板进行充电，这种充电方式非常便捷并且节省能源。主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011也可使用锂电池，通过定期更换锂电池可以保证系统的正常工作要求。
总控制模块101、振动子控制模块201、位移子控制模块301均使用AVR单片机控制器
优选实施方式3
图1是本发明公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分1、震动信号采集部分2、位移信号分析部分3；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104；总控制模块101与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104相连；
振动信号采集部分2包括振动子控制模块201、振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011；振动子控制模块201与振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011相连。塌方预警系统中振动信号采集部分2的数量大于5个，每个振动信号采集部分2均与一个位移信号分析部分3构成一个信号采集组。
本发明边坡支护工程安全预警系统中任意一个信号采集部分2中的三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、波幅及时间记录模块2010对其放置位置处的边坡支护工程是否存在振动情况进行实时检测，并将检测结果通过振动无线通讯发射模块202实时发送给主控部分1的无线通讯接收模块103。三轴加速度传感模块203实时对振动情况进行检测，加速度传感放置状态模块204对加速度传感放置状态进行检测，振动波形数据库205存储着振动波形数据，振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对振动横波、振动纵波和振动面波进行分析判断，波幅及时间记录模块2010对三轴加速度传感模块203检测到的结果进行记录。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据，加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据实时存储在波幅及时间记录模块2010中、并和振动波形数据库205中所存储的振动波形进行比较。振动波形分析模块206调出振动波形数据库205中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据进行一步分析。如果振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209确认存在振动情况的话，则子控制模块201通过振动无线通讯发射模块202向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
位移信号分析部分3包括位移子控制模块301、位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011；位移子控制模块301与位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011相连。塌方预警系统中位移信号分析部分3的数量大于5个，每个位移信号分析部分3与一个振动信号采集部分2均构成一个信号采集组，本发明优选实施方式中公路边坡支护工程的塌方预警系统至少包括5个信号采集组。
三轴位移传感模块303采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据，位移传感放置状态模块304用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据预设定值。三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据实时存储在位移波幅及时间记录模块3010中、并和位移波形数据库305中所存储的位移波形进行比较。位移波形分析模块306调出位移波形数据库305中的位移波形数据进行比较，并由位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309分别对三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据进行一步分析。如果位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309确认存在位移振动情况的话，则子控制模块201通过位移无线通讯发射模块302向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯。主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011均可使用太阳能电池，太阳能电池依靠太阳能电池板进行充电，这种充电方式非常便捷并且节省能源。主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011也可使用锂电池，通过定期更换锂电池可以保证系统的正常工作要求。
总控制模块101、振动子控制模块201、位移子控制模块301均使用DSP控制器
优选实施方式4
图1是本发明公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分1、震动信号采集部分2、位移信号分析部分3；
主控部分1包括总控制模块101、声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104；总控制模块101与声光报警模块102、无线通讯接收模块103、主电源模块104相连；
振动信号采集部分2包括振动子控制模块201、振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011；振动子控制模块201与振动无线通讯发射模块202、三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、振动波幅及时间记录模块2010、振动从电源模块2011相连。塌方预警系统中振动信号采集部分2的数量大于5个，每个振动信号采集部分2均与一个位移信号分析部分3构成一个信号采集组。
本发明边坡支护工程安全预警系统中任意一个信号采集部分2中的三轴加速度传感模块203、加速度传感放置状态模块204、振动波形数据库205、振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209、波幅及时间记录模块2010对其放置位置处的边坡支护工程是否存在振动情况进行实时检测，并将检测结果通过振动无线通讯发射模块202实时发送给主控部分1的无线通讯接收模块103。三轴加速度传感模块203实时对振动情况进行检测，加速度传感放置状态模块204对加速度传感放置状态进行检测，振动波形数据库205存储着振动波形数据，振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对振动横波、振动纵波和振动面波进行分析判断，波幅及时间记录模块2010对三轴加速度传感模块203检测到的结果进行记录。
三轴加速度传感模块203采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据，加速度传感放置状态模块204用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据预设定值。三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据实时存储在波幅及时间记录模块2010中、并和振动波形数据库205中所存储的振动波形进行比较。振动波形分析模块206调出振动波形数据库205中的振动波形数据进行比较，并由振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209分别对三轴加速度传感模块203采集到的X、Y、Z三轴方向的加速度传感数据进行一步分析。如果振动波形分析模块206、振动横波形判断模块207、振动纵波形判断模块208、振动面波形判断模块209确认存在振动情况的话，则子控制模块201通过振动无线通讯发射模块202向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
位移信号分析部分3包括位移子控制模块301、位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011；位移子控制模块301与位移无线通讯发射模块302、三轴位移传感模块303、位移传感放置状态模块304、位移波形数据库305、位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309、位移波幅及时间记录模块3010、振动从电源模块3011相连。塌方预警系统中位移信号分析部分3的数量大于5个，每个位移信号分析部分3与一个振动信号采集部分2均构成一个信号采集组，本发明优选实施方式中公路边坡支护工程的塌方预警系统至少包括5个信号采集组。
三轴位移传感模块303采集到的当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据，位移传感放置状态模块304用于设置当前状态下X、Y、Z三轴方向的位移传感数据预设定值。三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据发生变化之后，子控制模块201对从三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据实时存储在位移波幅及时间记录模块3010中、并和位移波形数据库305中所存储的位移波形进行比较。位移波形分析模块306调出位移波形数据库305中的位移波形数据进行比较，并由位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309分别对三轴位移传感模块303采集到的X、Y、Z三轴方向的位移传感数据进行一步分析。如果位移波形分析模块306、位移横波形判断模块307、位移纵波形判断模块308、位移面波形判断模块309确认存在位移振动情况的话，则子控制模块201通过位移无线通讯发射模块302向主控部分1的无线通讯接收模块103发射信号，无线通讯接收模块103接到信号之后送给总控制模块101，总控制模块101让声光报警模块102进行声光报警。
主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯。主控部分1的无线通讯接收模块103与振动信号采集部分2的振动无线通讯发射模块202、位移信号分析部分3的位移无线通讯发射模块302之间无线通讯的频率为2.4GHz。
主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011均可使用太阳能电池，太阳能电池依靠太阳能电池板进行充电，这种充电方式非常便捷并且节省能源。主控部分1的主电源模块104、振动信号采集部分2的振动从电源模块2011和位移信号分析部分3的振动从电源模块3011也可使用锂电池，通过定期更换锂电池可以保证系统的正常工作要求。
总控制模块101、振动子控制模块201、位移子控制模块301均使用51系列单片机控制器。

Claims (1)

1.一种公路边坡支护工程的塌方预警系统，其特征在于，包括主控部分(1)、振动信号采集部分(2)、位移信号分析部分(3)；
所述主控部分(1)包括总控制模块(101)、声光报警模块(102)、无线通讯接收模块(103)、主电源模块(104)；所述总控制模块(101)与所述声光报警模块(102)、所述无线通讯接收模块(103)、所述主电源模块(104)相连；
所述振动信号采集部分(2)包括振动子控制模块(201)、振动无线通讯发射模块(202)、三轴加速度传感模块(203)、加速度传感放置状态模块(204)、振动波形数据库(205)、振动波形分析模块(206)、振动横波形判断模块(207)、振动纵波形判断模块(208)、振动面波形判断模块(209)、振动波幅及时间记录模块(2010)、振动从电源模块(2011)；所述振动子控制模块(201)与所述振动无线通讯发射模块(202)、所述三轴加速度传感模块(203)、所述加速度传感放置状态模块(204)、所述振动波形数据库(205)、所述振动波形分析模块(206)、所述振动横波形判断模块(207)、所述振动纵波形判断模块(208)、所述振动面波形判断模块(209)、所述振动波幅及时间记录模块(2010)、所述振动从电源模块(2011)相连；所述塌方预警系统中振动信号采集部分(2)的数量大于5个；
所述位移信号分析部分(3)包括位移子控制模块(301)、位移无线通讯发射模块(302)、三轴位移传感模块(303)、位移传感放置状态模块(304)、位移波形数据库(305)、位移波形分析模块(306)、位移横波形判断模块(307)、位移纵波形判断模块(308)、位移面波形判断模块(309)、位移波幅及时间记录模块(3010)、振动从电源模块(3011)；所述位移子控制模块(301)与所述位移无线通讯发射模块(302)、所述三轴位移传感模块(303)、所述位移传感放置状态模块(304)、所述位移波形数据库(305)、所述位移波形分析模块(306)、所述位移横波形判断模块(307)、所述位移纵波形判断模块(308)、所述位移面波形判断模块(309)、所述位移波幅及时间记录模块(3010)、所述振动从电源模块(3011)相连；所述塌方预警系统中位移信号分析部分(3)的数量大于5个；
所述主控部分(1)的主电源模块(104)、所述振动信号采集部分(2)的振动从电源模块(2011)和所述位移信号分析部分(3)的振动从电源模块(3011)均可使用太阳能电池；或者，所述主控部分(1)的主电源模块(104)、所述振动信号采集部分(2)的振动从电源模块(2011)和所述位移信号分析部分(3)的振动从电源模块(3011)均可使用锂电池。
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