CN107507397A - 一种利用温感摄像头对滑坡进行实时动态监测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种利用温感摄像头对滑坡进行实时动态监测的方法，它包括如下步骤；①、在滑坡潜在的发生区域的对岸或附近视野开阔的稳固基岩或建筑物上安装温感摄像头(1)，调整所述的温感摄像头(1)角度对整个目标区域(3)进行实时监测，以便完整的获得监控所述的目标区域(3)的温感影像；②、铺设电缆传输信号和供电，实现温感摄像头(1)和监测中心计算机(2)之间的信号传输；它克服了现有技术中工程人员只能通过有限的监测点数据分析判断滑坡失稳的大概范围的缺点，具有能获取滑坡失稳时的影像资料，为后期处理和相关研究提供条件的优点。
Description
技术领域
本发明涉及到滑坡监测技术领域，更加具体地说是一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法。
背景技术
滑坡是一种全球性泛生型山地灾害，存在部位具有隐蔽性，失稳破坏具有先蠕变后突变，先局部后整体的特点。滑坡一旦失稳后果是灾难性的，是山地城市集中活动区域及公路交通生命线建设及运营中普遍存在的重大地质安全隐患。
目前滑坡的监测方法主要分为四大类：1、环境因素监测；2、地表绝对位移监测；3、深部位移监测；4、宏观地质监测。环境因素监测包括：气象监测、震动监测、水文因素监测以及地音监测。地表绝对位移监测包括：大地测量法、GPS法、地表倾斜测量法以及地表裂缝观测。深部位移监测包括：内部倾斜监测、内部相对位移监测以及支护结构监测。上述滑坡监测方法的程序均为①数据测量②数据收集③数据分析④发出警报。一旦滑坡失稳，工程人员只能通过有限的监测点数据分析判断滑坡失稳的大概范围、规模以及造成的危害程度，不能从视觉上直观的获取这些信息。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，它包括如下步骤；
①、在滑坡潜在的发生区域的对岸或附近视野开阔的稳固基岩或建筑物上安装温感摄像头，调整所述的温感摄像头角度对整个目标区域进行实时监测，以便完整的获得监控所述的目标区域的温感影像；
②、铺设电缆传输信号和供电，实现温感摄像头和监测中心计算机之间的信号传输；
③、对温感摄像头的监控区域进行网格单元划分，实时对比分析温感影像前后时刻各个单元内温度数据，根据相邻的单元温度变化情况综合判断目标区域内的运动情况；
④、结合目标区域的植被情况、风向变化和非滑坡运动物体的干扰情况，设置温度变化识别的预警阈值，防止风吹草动发生误报警；
⑤、当某个单元的温度发生变化且超过所设阈值时，结合相邻的单元温度变化情况综合分析判断目标区域内泥石的运动情况；
⑥、结合步骤④和⑤的综合分析得出结果，若触发监测中心计算机的预警响应方案，则通过邮件、短信方式通知相关人员发出预警信息并迅速撤离危险区域。
在上述技术方案中：所述的温感摄像头可敏感测得每个单元内物体的微小温度变化小于0.05度并能测得物体表面微小能量变化。
在上述技术方案中：在步骤②中；所述的电缆传输信号和供电可集中在一根电缆中或单根电缆同时具有传输信号和供电功能。
在上述技术方案中：在步骤①中；若温感摄像头的安装位置与监测中心计算机安装位置相距较远时，可采用太阳能电池板或无线方式传输信号。
在上述技术方案中：在步骤⑤中；所述的温感摄像头会根据目标区域内的植被情况、风吹草动、非滑坡运动的温度散发的大小进行相应成像，以获得所述的目标区域内的温度详细数据。
在上述技术方案中：在步骤③中，所述的网格单元的划分可预先设置在目标区域上。
在上述技术方案中：所述的温感摄像头将物体发出的热辐射转换成电信号，所述的电信号经信号处理分析程序处理得到热辐射分析结果，所述的热辐射分析结果图形化即可得到热辐射图像，所述的热辐射分析结果数字化即为物体热辐射数据。
本发明包括如下优点：1、本发明解决了传统监测方法需要涉险前往滑坡体实地布设监测设备、近景摄影夜间监测效果不佳、监测范围较小无法覆盖全局的不足，能够实现全天候、远距离及全覆盖滑坡监测，灾害发生前、发生时发出预警和报警。2、能获取滑坡失稳时的影像资料，为后期处理和相关研究提供条件。
附图说明
图1是本发明实施的监测与预警示意图。
图2是本发明监测影像网格单元划分示意图。
图3是本发明监测区域出现泥石运动后运动捕捉及预警情况示意图。
图4为本发明中温感摄像头的工作流程图。
图中：温感摄像头1、监测中心计算机2、目标区域3、物体4、信号处理分析程序5、热辐射分析结果6、热辐射图像7、物体热辐射数据8。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已；同时通过说明对本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-4所示：一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，它包括如下步骤；
①、在滑坡潜在的发生区域的对岸或附近视野开阔的稳固基岩或建筑物上安装温感摄像头1，调整所述的温感摄像头1角度对整个目标区域3进行实时监测，以便完整的获得监控所述的目标区域3的热辐射温感影像；
②、铺设电缆传输信号和供电，实现温感摄像头1和监测中心计算机2之间的信号传输；
③、对温感摄像头1的监控区域进行网格单元划分，实时对比分析热辐射温感影像前后时刻各个单元内温度数据，根据相邻的单元温度变化情况综合判断目标区域3内的运动情况；
④、结合目标区域3的现场实际情况，可任意选定实时分析范围，所述的监控范围包含滑坡潜在发生区和无风险区；
⑤、结合目标区域3的植被情况、风向变化和非滑坡运动物体的干扰情况，设置温度变化识别的预警阈值，防止风吹草动发生误报警；
⑥、当某个单元的温度持续不断的发生变化且超过所设阈值时，结合相邻的单元温度变化情况综合分析判断目标区域3内泥石的运动情况；
⑦、结合步骤⑤和⑥的综合分析得出结果，若触发监测中心计算机2的预警响应方案，则通过邮件、短信方式通知相关人员发出预警信息并迅速撤离危险区域。
所述的温感摄像头1可敏感测得每个单元内物体的微小温度变化小于0.05度并能测得每个单元内物体表面热辐射能量变化情况。
在步骤②中；所述的电缆传输信号和供电可集中在一根电缆中或单根电缆同时具有传输信号和供电功能。
在步骤①中；若温感摄像头1的安装位置与监测中心计算机2安装位置相距较远时，可采用太阳能电池板或无线方式传输信号。
在步骤⑤中；所述的温感摄像头1会根据目标区域3内的植被情况、风吹草动、非滑坡运动的温度散发的热辐射大小进行相应成像，以获得所述的目标区域3内的温度详细数据。
在步骤③中，所述的网格大小的划分可无限小，具体所述的网格大小和现场需求和计算机量相关。
在步骤③中，所述的网格单元的划分可预先设置在目标区域上。
本发明提供了一种温感摄像头的滑坡监测与预警方法，是基于滑坡自身温度差异特点、热辐射温感成像和目标源温度追踪分析技术，其中监测与预警实施场景如图1所示，采用温感摄像头1对滑坡潜在发生目标区域3进行实时影像采集和观测，并与计算机装置2进行实时数据传输，监测中心计算机2对获取的温度数据影像划分网格单元并对比分析各单元区域的温度差异，综合捕捉和分析滑坡目标运动情况，进而实现对滑坡潜在发生区的实时监测和预警。其具体实施过程如下：
如图1所示：在滑坡潜在发生区对岸或附近稳固基岩或建筑物上安装温感摄像头1，对滑坡潜在发生区3进行实时监测，获得监测目标区域热辐射温感影像数据。
在滑坡潜在发生区对岸或附近视野开阔的稳固基岩上架设监控立杆，在立杆上安装温感摄像头1，温感摄像头1也可固定在滑坡潜在发生区域附近建筑物上，使其可监测滑坡潜在发生区即目标区域3的整个范围。
铺设电缆传输信号和供电，实现热温感摄像头1和监测中心计算机2之间的信号传输。温感摄像头1信号的传输和供电可集成在一根电缆中，当监测中心计算机2与监控中心距离较远时，可采用太阳能电池板供电并采用无线方式传输信号。
利用温感摄像头1对滑坡潜在发生区即目标区域3进行实时监测。
如图2所示：对温感摄像头1获得的监测影像温度数据实时划分网格单元，对前后时刻各单元内温度数据进行对比分析，根据相邻单元区域温度变化情况综合分析判断该区域目标物体运动情况。
如图2所示：根据温感摄像头1获取的滑坡潜在发生区及目标区域3的影像，将整个影像划分为微小正方形单元，每一个单元为一个监测目标。
根据滑坡区即目标区域3的植被情况、风动变化和非滑坡运动物体运动的干扰情况(自然界任何物体只要温度超过0度就会发出热量)，设置温度变化识别预警阈值，防止风吹草动等发生误报警。
利用温感摄像头1对选定的目标区域3进行热辐射温感成像，如果捕捉到的运动物体，可根据以下条件判断是否发生滑坡：①自生网格单元内温度变化是否超过阈值；②相邻网格单元内温度是否发生变化并超过阈值；③并判定是否为个体恒温热源运动，排除动物闯入情况。若①②为是、③为否，综合分写后判定为发生滑坡，则报警通过邮件、短信方式通知相关人员发出预警信息并迅速撤离危险区域(如图3中的小圆形，三角形，椭圆形等均是温感摄像头1对镜头内动物和风吹草动的成像)。
当目标区域3发现滑体移动时触发报警和预警。触发监测中心计算机2中的预警响应方案，通过邮件、短信等方式向相关人员发出预警信息并迅速撤离危险区域。
综上所述，可以看到，本发明基于智能热辐射温感成像的滑坡监测与预警方法，其基于热辐射温感成像装置和单元划分温度分析对比技术，能够对滑坡区域滑体的运动情况进行大范围、全天候、无人值守、自动化的监测并进行预警。
参照图4所示：温感摄像头1的工作原理如下：自然界温度高于绝对零度(-273.15℃)任何物体，均以热辐射的形式发射能量，所述的温感摄像头1将物体4发出的热辐射转换成电信号，所述的电信号经信号处理分析程序5处理得到热辐射分析结果6，所述的热辐射分析结果6图形化即可得到热辐射图像7，所述的热辐射分析结果6数字化即为物体热辐射数据8。
上述未详细说明的部分均为现有技术。
Claims (6)
1.一种利用温感摄像头对滑坡进行实时动态监测的方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、在滑坡潜在的发生区域的对岸或附近视野开阔的稳固基岩或建筑物上安装温感摄像头(1)，调整所述的温感摄像头(1)角度对整个目标区域(3)进行实时监测，以便完整的获得监控所述的目标区域(3)的温感影像；
②、铺设电缆传输信号和供电，实现温感摄像头(1)和监测中心计算机(2)之间的信号传输；
③、对温感摄像头(1)的监控区域进行网格单元划分，实时对比分析温感影像前后时刻各个单元内温度数据，根据相邻的单元温度变化情况综合判断目标区域(3)内的运动情况；
④、结合目标区域(3)的植被情况、风向变化和非滑坡运动物体的干扰情况，设置温度变化识别的预警阈值，防止风吹草动发生误报警；
⑤、当某个单元的温度发生变化且超过所设阈值时，结合相邻的单元温度变化情况综合分析判断目标区域(3)内泥石的运动情况；
⑥、结合步骤④和⑤的综合分析得出结果，若触发监测中心计算机(2)的预警响应方案，则通过邮件、短信方式通知相关人员发出预警信息并迅速撤离危险区域。
2.根据权利要求1所述的一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，其特征在于：所述的温感摄像头(1)可敏感测得每个单元内物体的微小温度变化小于0.05度并能测得物体表面微小能量变化。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，其特征在于：在步骤②中；所述的电缆传输信号和供电可集中在一根电缆中或单根电缆同时具有传输信号和供电功能。
4.根据权利要求3所述的一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，其特征在于：在步骤①中；若温感摄像头(1)的安装位置与监测中心计算机(2)安装位置相距较远时，可采用太阳能电池板或无线方式传输信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于温感摄像头的滑坡监测与预警方法，其特征在于：在步骤⑤中；所述的温感摄像头(1)会根据目标区域(3)内的植被情况、风吹草动、非滑坡运动的温度散发的大小进行相应成像，以获得所述的目标区域(3)内的温度详细数据。
6.根据权利要求5所述的一种基于温感摄像头的山体崩塌监测与预警方法，其特征在于：所述的温感摄像头(1)将物体(4)发出的热辐射转换成电信号，所述的电信号经信号处理分析程序(5)处理得到热辐射分析结果(6)，所述的热辐射分析结果(6)图形化即可得到热辐射图像(7)，所述的热辐射分析结果(6)数字化即为物体热辐射数据(8)。
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