CN107784792A - 一种山体滑坡监测预警系统 - Google Patents

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周峰
王军
夏振
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Abstract

本发明公开了一种山体滑坡监测预警系统，属于地质灾害监测技术领域，包括遥测中心单元、GPRS服务器中心基站、数个振弦式传感器测量单元和数个振弦式传感器，实现了地质灾害数据检测的无线化，自动化和智能化，成本低，功耗低、无需布线，实现了观测点的无人职守，增加了采集数据的频率，解决了同时采集分布与广大地域的观测点的数据难的问题，保证了数据采集的实时性。

Description

一种山体滑坡监测预警系统
技术领域
本发明属于地质灾害监测技术领域。
背景技术
2008年5月12日，发生在汶川的特大地震灾害，牵动了每一个中华儿女的心。地震造成的伤痕可能需要中国人民花费十数年的时间去抚平。痛定思痛，在捐款捐物，尽一份微薄之力之余，我们应该思考如何利用科学手段实现更有效的防灾减震的工作。
作为多年研究无线传感器网络监测系统的我们，利用先进的技术手段，实现在恶劣环境中，无人值守的，科学地检测地质灾害的前期征兆，迅速地做出灾害的态势预报，为国家防灾管理部门提供可靠及时的参考数据，也成为了近期我们的重点工作。
目前的地址灾害监测解决方案虽然能够很好的得到监测数据，但是也存在缺点：
1.造价高：莱卡棱镜属于高精密度仪器，中小型客户难以承受在监测方案中大量的使用该设备。
2.非无人职守：采用莱卡公司的方案，专业工作人员必须定时采集数据，不能实现真正的无人职守。
国内的地质灾害专业监测工作虽然起步稍晚，但是发展的水平与国外相近。国内的常规的数据采集装置由于体积大、功耗高、通讯布线难度大，在现场无电源供应的环境下也难以实现长期自动监测，因此非常有必要需要选择低功耗的数据采集设备。
以往的专业监测主要集中在交通、水利水电等重要设施领域，近年来随着技术的发展与国家基础建设的投入不断加大，地质灾害专业监测工作逐渐得以推广。目前我国对绝大多数的地质灾害仍然采取群测群防的监测手段，这反映出我国的地质灾害专业监测仍有待进一步加强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种山体滑坡监测预警系统，实现了地质灾害数据检测的无线化，自动化和智能化，成本低，功耗低、无需布线，实现了观测点的无人职守，增加了采集数据的频率，解决了同时采集分布与广大地域的观测点的数据难的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种山体滑坡监测预警系统，包括遥测中心单元、GPRS服务器中心基站、数个振弦式传感器测量单元和数个振弦式传感器，每一个振弦式传感器测量单元连接1～8个振弦式传感器，所有振弦式传感器测量单元通过无线数据网络与遥测中心单元连接，所有振弦式传感器测量单元还通过GPRS网络连接GPRS服务器中心基站和遥测中心单元；
遥测中心单元包括GPRS-DTU、北斗接收机、230mhz数传电台、遥测中心服务器和客户端，GPRS-DTU、北斗接收机和230mhz数传电台通过485总线连接遥测中心服务器，遥测中心服务器通过万维网连接客户端，遥测中心服务器通过无线数据网络或GPRS网络连接所有振弦式传感器测量单元；
振弦式传感器测量单元包括LCD显示屏、键盘、雨量计、振弦式传感器输入端口、通道选择电路、激振电路、拾振电路、485通信模块、主控制器、电源模块、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，振弦式传感器输入端口连接通道选择电路，激振电路和拾振电路均连接通道选择电路，激振电路和拾振电路还连接主控制器，485通信模块、GPRS模块、视频压缩模块、电源通道控制模块、LCD显示屏、键盘、雨量计、北斗模块和230mhz模块均连接主控制器，GPRS模块、北斗模块和230mhz模块均连接电源通道控制模块，摄像头连接视频压缩模块，电源模块为振弦式传感器输入端口、通道选择电路、激振电路、拾振电路、485通信模块、主控制器、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块供电。
所述振弦式传感器输入端口为8路输入端口。
所述485通信模块的型号为MAX485，所述主控制器为ARM9控制器、所述视频压缩模块的型号为ADV611。
所述电源通道控制模块为三个继电器，所述三个继电器的常开触点分别对应连接GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，每一个继电器的线圈端均连接主控制器。
所述GPRS模块的型号为ME909s-821,所述GPRS-DTU的型号为F2116-GPRS-DTU；所述北斗模块的型号为LH-MK04A，所述北斗接收机的型号为LCX-CZ02；所述230mhz模块的型号为KYL-368，所述230mhz数传电台的型号为KYL-360D。
所述无线数据网络为北斗无线通信网络或230mhz无线超短波通信网络。
所述客户端为电脑。
所述振弦式传感器为振弦式裂缝计、振弦式大量程水平位移计、振弦式多点位移计、振弦式固定测斜仪或振弦式渗压计。
本发明所述的一种山体滑坡监测预警系统，实现了地质灾害数据检测的无线化，自动化和智能化，成本低，功耗低、无需布线，实现了观测点的无人职守，增加了采集数据的频率，解决了同时采集分布与广大地域的观测点的数据难的问题，保证了数据采集的实时性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的遥测中心单元的结构示意图；
图3是本发明的振弦式传感器测量单元的原理图框图。
具体实施方式
如图1-3所示的一种山体滑坡监测预警系统，包括遥测中心单元、GPRS服务器中心基站、数个振弦式传感器测量单元和数个振弦式传感器，每一个振弦式传感器测量单元连接1～8个振弦式传感器，所有振弦式传感器测量单元通过无线数据网络与遥测中心单元连接，所有振弦式传感器测量单元还通过GPRS网络连接GPRS服务器中心基站和遥测中心单元；
遥测中心单元包括GPRS-DTU、北斗接收机、230mhz数传电台、遥测中心服务器和客户端，GPRS-DTU、北斗接收机和230mhz数传电台通过485总线连接遥测中心服务器，遥测中心服务器通过万维网连接客户端，遥测中心服务器通过无线数据网络或GPRS网络连接所有振弦式传感器测量单元；
振弦式传感器测量单元包括LCD显示屏、键盘、雨量计、振弦式传感器输入端口、通道选择电路(所述通道选择电路为现有技术，固不详细叙述)、激振电路(所述激振电路为现有技术，固不详细叙述)、拾振电路(所述拾振电路为现有技术，固不详细叙述)、485通信模块、主控制器、电源模块、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，振弦式传感器输入端口连接通道选择电路，激振电路和拾振电路均连接通道选择电路，激振电路和拾振电路还连接主控制器，485通信模块、GPRS模块、视频压缩模块、电源通道控制模块、LCD显示屏、键盘、雨量计、北斗模块和230mhz模块均连接主控制器，GPRS模块、北斗模块和230mhz模块均连接电源通道控制模块，摄像头连接视频压缩模块，电源模块为振弦式传感器输入端口、通道选择电路、激振电路、拾振电路、485通信模块、主控制器、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块供电。
所述振弦式传感器输入端口为8路输入端口。
所述485通信模块的型号为MAX485，所述主控制器为ARM9控制器、所述视频压缩模块的型号为ADV611。
所述电源通道控制模块为三个继电器，所述三个继电器的常开触点分别对应连接GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，每一个继电器的线圈端均连接主控制器。
所述GPRS模块的型号为ME909s-821,所述GPRS-DTU的型号为F2116-GPRS-DTU；所述北斗模块的型号为LH-MK04A，所述北斗接收机的型号为LCX-CZ02；所述230mhz模块的型号为KYL-368，所述230mhz数传电台的型号为KYL-360D。
所述无线数据网络为北斗无线通信网络或230mhz无线超短波通信网络。
所述客户端为电脑。
所述振弦式传感器为振弦式裂缝计、振弦式大量程水平位移计、振弦式多点位移计、振弦式固定测斜仪或振弦式渗压计。
工作时，激振电路通过通道选择电路依次激励各个振弦式传感器，待振弦式传感器稳定后拾振电路测量其自由振荡频率，并将测量数据发送给主控制器，主控制器按公式转换成代表压力的水深的数据，并通过LCD显示屏显示，同时主控制器通过GPRS模块、北斗模块或230mhz模块传输给遥测中心单元，同时主控制器还测量振弦式传感器内置的热敏电阻并通过LCD显示屏显示，同时主控制器通过GPRS模块、北斗模块或230mhz模块传输给遥测中心单元；所述键盘为5键键盘。
振弦式传感器测量单元还可以通过485模块与遥测中心单元通过485总线连接，485总线传输距离为1公里。
在测量山体是否发生位移时，在滑坡体或边坡埋设一些标识发光体，在滑坡体或边坡旁边不被破坏的地方架设摄像头，定时拍摄标识物，摄像头将拍摄的图像经过视频压缩模块压缩后，再由GPRS模块发送给遥测中心单元，通过每一帧照片的比对，进行判断是否发生位移。
振弦式传感器测量单元还通过GPRS网络连接GPRS服务器中心基站，当遥测中心单元停电时，振弦式传感器测量单元通过GPRS网络发送的短信数据可以线暂时存储在GPRS服务器中心基站中，等遥测中心单元来电时，GPRS服务器中心基站在将短信信息发送给遥测中心单元，从而保证了数据不会丢失。
振弦式传感器测量单元采用低功耗设计，GPRS模块、北斗模块和230mhz模块的供电通过电源通道控制模块来选择，电源通道控制模块同一时间只为GPRS模块、北斗模块和230mhz模块中的一个模块供电。
本发明所述的一种山体滑坡监测预警系统，实现了地质灾害数据检测的无线化，自动化和智能化，成本低，功耗低、无需布线，实现了观测点的无人职守，增加了采集数据的频率，解决了同时采集分布与广大地域的观测点的数据难的问题，保证了数据采集的实时性。

Claims (8)

1.一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：包括遥测中心单元、GPRS服务器中心基站、数个振弦式传感器测量单元和数个振弦式传感器，每一个振弦式传感器测量单元连接1～8个振弦式传感器，所有振弦式传感器测量单元通过无线数据网络与遥测中心单元连接，所有振弦式传感器测量单元还通过GPRS网络连接GPRS服务器中心基站和遥测中心单元；
遥测中心单元包括GPRS-DTU、北斗接收机、230mhz数传电台、遥测中心服务器和客户端，GPRS-DTU、北斗接收机和230mhz数传电台通过485总线连接遥测中心服务器，遥测中心服务器通过万维网连接客户端，遥测中心服务器通过无线数据网络或GPRS网络连接所有振弦式传感器测量单元；
振弦式传感器测量单元包括LCD显示屏、键盘、雨量计、振弦式传感器输入端口、通道选择电路、激振电路、拾振电路、485通信模块、主控制器、电源模块、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，振弦式传感器输入端口连接通道选择电路，激振电路和拾振电路均连接通道选择电路，激振电路和拾振电路还连接主控制器，485通信模块、GPRS模块、视频压缩模块、电源通道控制模块、LCD显示屏、键盘、雨量计、北斗模块和230mhz模块均连接主控制器，GPRS模块、北斗模块和230mhz模块均连接电源通道控制模块，摄像头连接视频压缩模块，电源模块为振弦式传感器输入端口、通道选择电路、激振电路、拾振电路、485通信模块、主控制器、视频压缩模块、摄像头、电源通道控制模块、GPRS模块、北斗模块和230mhz模块供电。
2.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述振弦式传感器输入端口为8路输入端口。
3.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述485通信模块的型号为MAX485，所述主控制器为ARM9控制器、所述视频压缩模块的型号为ADV611。
4.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述电源通道控制模块为三个继电器，所述三个继电器的常开触点分别对应连接GPRS模块、北斗模块和230mhz模块，每一个继电器的线圈端均连接主控制器。
5.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述GPRS模块的型号为ME909s-821,所述GPRS-DTU的型号为F2116-GPRS-DTU；所述北斗模块的型号为LH-MK04A，所述北斗接收机的型号为LCX-CZ02；所述230mhz模块的型号为KYL-368，所述230mhz数传电台的型号为KYL-360D。
6.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述无线数据网络为北斗无线通信网络或230mhz无线超短波通信网络。
7.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述客户端为电脑。
8.如权利要求1所述的一种山体滑坡监测预警系统，其特征在于：所述振弦式传感器为振弦式裂缝计、振弦式大量程水平位移计、振弦式多点位移计、振弦式固定测斜仪或振弦式渗压计。
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