CN108205878B - 崩塌监测方法及崩塌监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种崩塌监测方法，包括：采集岩土体的运动状态信息；将采集到的岩土体的运动状态信息与预设的触发阈值对比；若岩土体的运动状态的信息数据超出预设的触发阈值则采集岩土体的倾斜角信息；将采集到的岩土体的倾斜角信息与预设的报警阈值对比；若岩土体的倾斜角信息超出预设的报警阈值则将岩土体的倾斜角信息上报至监控中心。本发明还提供了一种崩塌监测系统，包括：倾角传感器，用以采集岩土体的倾斜角信息；运动触发传感器，用以采集岩土体的运动状态信息并触发所述倾角传感器；运动触发传感器与所述倾角传感器信号连接，用以开启所述倾角传感器。采用本发明的技术方案可长时间高精度工作，且便于现场安装。

Description

崩塌监测方法及崩塌监测系统

技术领域

本发明涉及地质灾害监测技术领域，特别涉及一种使用了双加速度计组合以节省电源、适用于崩塌这一地质灾害的崩塌监测方法及崩塌监测系统。

背景技术

作为常见的地质灾害之一，也是我国山区主要的自然灾害，崩塌分布十分广泛，对铁路、公路、水利工程、河运及海洋工程等造成极大的危害，发生时掩埋公路、砸坏路基及公路桥，中断交通；造成行车事故、引起人身伤亡。可见，开展对于崩塌灾害监测相关技术的研究十分必要，不但可以保护广大人民群众的生命财产安全，而且有助于提高我国地质灾害的防治水平，具有很高的社会价值及经济价值。

崩塌是陡峻或极陡斜坡上(多发生在大于60°～70°的斜坡上)，某些大块或巨块岩土体在重力的作用下，突然发生崩落或滑落，并顺山坡猛烈地翻滚跳跃，撞击破碎，最后堆积于坡下的现象。基于此，现有的崩塌监测方法相对较多，监测仪器也各种各样。成都理工大学申请的公告号为CN205561791U的“一种基于位移和压力传感器检测危岩体崩塌的装置”提出了一种基于位移和压力传感器检测危岩体崩塌的装置，其利用危岩体的力学变化监测和运动趋势监测，实现危岩体的临时保护并建立了数据的无线传感器网络。南京南瑞集团公司及国网电力科学研究院申请的公告号为CN105844859A的“一种公路危岩无线监测预警系统”公开了一种公路危岩无线监测预警系统，使用了多个低功耗一体化无线点式测斜仪和太阳能电池板。可见，现有方法中，有的监测装置由于功耗高，不得已采用太阳能电池板，增加了成本，且受季节日照影响；有的装置如测斜仪安装时需要钻孔，采用机械结构件进行固定，施工难度大。

由于崩塌岩石一般处于高处或危险处，考虑到监测装置安装在可能崩塌的岩石上，必须降低施工难度和后期维护成本，为此要求崩塌监测装置可长时间高精度工作，且便于现场安装。然而现有的监测系统尚不能满足以上对安装简易和低功耗的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可长时间高精度工作，且便于现场安装的崩塌监测方法及崩塌监测系统。

为解决上述问题，本发明提出一种崩塌监测方法，包括：

S1、采集岩土体的运动状态信息，如加速度等；

S2、将步骤S1中采集到的岩土体的运动状态信息与预设的触发阈值对比；

S3、若步骤S2中，岩土体的运动状态的信息数据超出预设的触发阈值则采集岩土体的倾斜角信息；

S4、将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息与预设的报警阈值对比；

S5、若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息超出预设的报警阈值则将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息上报至监控中心，作为报警信息。

优选的，若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息未超出预设的报警阈值，则进行步骤：

S5′、调整预设的触发阈值以避免无效的触发阈值触发导致的岩土体的倾斜角信息的重复采集。

优选的，本发明的崩塌监测方法还包括步骤：

Sa、采集用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息，作为平安报信息；

Sb、将步骤Sa中采集到的用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息上报至监控中心，用以判断用于监测的装置的工作状态。

优选的，所述“用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息”中包括：

岩土体的运动状态、用于提供电源的电池电压、以及采集时间。

优选的，步骤Sb中用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息的上传定期进行，每隔预设的时间段上传一次。

本发明还提供了一种崩塌监测系统，包括：

倾角传感器，用以采集岩土体的倾斜角信息；

运动触发传感器，用以采集岩土体的运动状态信息并触发所述倾角传感器，岩土体的运动状态信息包括加速度等；

所述运动触发传感器与所述倾角传感器信号连接，用以在采集到的岩土体的运动状态信息超出预设的触发阈值时开启所述倾角传感器。

优选的，本发明的崩塌监测系统还包括：

微处理器模块，所述微处理器模块分别与所述倾角传感器以及运动触发传感器信号连接，用以接收所述岩土体的倾斜角信息以及运动状态信息。

优选的，本发明的崩塌监测系统还包括：

信号传输模块，所述信号传输模块与所述微处理器模块信号连接用以将所述信号传输模块输出的信息上报至监控中心，其中，所述信号传输模块输出的信息可以包括接收到的所述岩土体的倾斜角信息、运动状态信息、以及用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息等，作为一种优选，所述信号传输模块可采用无线传输的传输方式。

优选的，本发明的崩塌监测系统还包括：

受控开关，所述受控开关分别与所述运动触发传感器与所述倾角传感器连接，用以作为所述倾角传感器的供电开关由所述运动触发传感器实现所述倾角传感器的启动与关闭；

电源模块，所述电源模块分别与所述运动触发传感器、微处理器模块以及受控开关连接，用以提供电源，作为一种优选，所述电源模块可采用低自放电率电池以降低功耗延长使用时间。

优选的，所述崩塌监测系统通过瞬干胶以及常规胶胶粘于岩土体上。

采用本发明的崩塌监测方法采用普通状态下仅采集岩土体的运动状态信息，仅在采集到的岩土体的运动状态信息超出预设的触发阈值时才采集岩土体的倾斜角信息。同时还针对该触发对岩土体的倾斜角信息采集进行判断的触发阈值建立了调整的方案，能够有效减少信息采集的工作量，同时，使得监测结果更加准确。

本发明的崩塌监测系统则采用运动触发传感器与倾角传感器组合的方式，正常工作状态下由运动触发传感器工作、采集岩土体的运动状态信息，仅有当岩土体的运动状态信息异常时才触发倾角传感器以及相应的诸如微处理器模块、信号传输模块等开始工作，能够最大限度的节省电能。同时，用于判断是否触发倾角传感器的触发阈值可在对于岩土体的实际监测中实时调整，能够避免由于无效触发导致的电能损耗。并且，本发明的崩塌监测系统采用瞬干胶以及常规胶胶粘的方式固定，安装简便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的崩塌地质灾害监测方法的流程图。

图2为本发明的崩塌监测系统的结构示意图。

图3为本发明实施例1中崩塌监测系统的结构示意图。

图4为本发明实施例1中崩塌地质灾害监测方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

本发明提供了一种崩塌监测方法，如图1所示，包括：

S1、采集岩土体的运动状态信息，如加速度等；

S2、将步骤S1中采集到的岩土体的运动状态信息与预设的触发阈值对比；

S3、若步骤S2中，岩土体的运动状态的信息数据超出预设的触发阈值则采集岩土体的倾斜角信息；

S4、将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息与预设的报警阈值对比；

S5、若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息超出预设的报警阈值则将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息上报至监控中心，作为报警信息。

优选的，若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息未超出预设的报警阈值，则进行步骤：

S5′、调整预设的触发阈值以避免无效的触发阈值触发导致的岩土体的倾斜角信息的重复采集。

优选的，本发明的崩塌监测方法还包括步骤：

Sa、采集用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息，作为平安报信息；

Sb、将步骤Sa中采集到的用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息上报至监控中心，用以判断用于监测的装置的工作状态。

优选的，所述“用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息”中包括：

岩土体的运动状态、用于提供电源的电池电压、以及采集时间。

优选的，步骤Sb中用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息的上传定期进行，每隔预设的时间段上传一次。

本发明还提供了一种崩塌监测系统，如图2所示，其中：

101为倾角传感器，用以采集岩土体的倾斜角信息；

102为运动触发传感器，用以采集岩土体的运动状态信息并触发倾角传感器101，岩土体的运动状态信息包括加速度等；

运动触发传感器102与倾角传感器101信号连接，用以在采集到的岩土体的运动状态信息超出预设的触发阈值时开启倾角传感器101。

103为微处理器模块，该微处理器模块103分别与倾角传感器101以及运动触发传感器102信号连接，用以接收岩土体的倾斜角信息以及运动状态信息。

104为信号传输模块，该信号传输模块104与微处理器模块103信号连接用以将信号传输模块104输出的信息上报至监控中心，其中，信号传输模块104输出的信息可以包括接收到的岩土体的倾斜角信息、运动状态信息、以及用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息等，作为一种优选，信号传输模块104可采用无线传输的传输方式。

105为受控开关，该受控开关105分别与运动触发传感器102与倾角传感器101连接，用以作为倾角传感器101的供电开关由运动触发传感器102实现倾角传感器101的启动与关闭；

106为电源模块，该电源模块106分别与运动触发传感器102、微处理器模块103以及受控开关105连接，用以提供电源，作为一种优选，电源模块106可采用低自放电率电池以降低功耗延长使用时间。

其中，本发明的崩塌监测系统通过瞬干胶以及常规胶胶粘于岩土体上。并且该胶粘选用防水胶，可以先以瞬干胶粘接在本发明的崩塌监测系统与岩土体之间，具体可以仅粘接中心位置，待位置相对固定后以常规胶进一步涂覆，确保粘接强度，该双胶样组合的方式可以由胶型的选取具有防水功能，使得监测装置适应野外工况。

实施例1：

如图3所示，为本实施例1中的崩塌监测系统，其中，201为本发明的倾角传感器，作为主测传感器，具体可以选择为型号SCA100T-D02；202为运动触发传感器，作为值守传感器，具体可以选择为型号ADXL362；203为微处理器模块，可以选择单片机系统，进一步具体可以选择为型号MSP430；204为信号传输模块，可以选择Zigbee模块；205为双向逻辑电平转换器，具体可以选择为型号ADG3304；206为电源模块，可以选择锂亚电池。该单片机系统203分别与主测传感器201以及值守传感器202信号连接，用以接收岩土体的倾斜角信息以及运动状态信息。同时，单片机系统203与Zigbee模块204信号连接用以将Zigbee模块204输出的信息上报至监控中心。双向逻辑电平转换器205分别与值守传感器202与主测传感器201连接，用以作为主测传感器201的供电开关由值守传感器202实现主测传感器201的启动与关闭。电源模块106分别与运动触发传感器102、微处理器模块103以及双向逻辑电平转换器105连接，用以提供电源。

如图4所示，为本发明实施例1中崩塌地质灾害监测方法的流程图，工作流程上采用系统休眠、定期平安报、触发上报的低功耗节能方式；系统休眠时，主测传感器201处于断电状态，单片机系统203处于休眠状态，当值守传感器202监测到崩塌体运动时，控制主测传感器201的供电开关双向逻辑电平转换器205，同时唤醒单片机系统203采集传感器数据，并及时将数据发送到监控中心；为避免反复触发造成能耗增加，对触发阈值进行动态调整；供电方式上采用自放电极低的锂亚电池206；以上方法可实现长时间高精度崩塌监测。在岩土体安装方式上采用低强度的瞬干胶和高强度的常规胶的双胶样组合胶粘方式，缩短施工时间，降低施工强度。

当值守传感器202未检测到岩土体运动时，系统处于极低功耗的休眠模式，并根据设定周期定期平安报，上传监测装置的自身状态；一旦检测到岩土体运动，则立即唤醒单片机系统203，主测传感器201上电，将采集到的岩土体的倾角数据采集上报，并对触发阈值进行动态调整以避免反复触发造成能耗增加；数据远程完成后，单片机系统203重新进入休眠节能状态，直到值守传感器202再次检测到崩塌体的运动。

为了进一步节省电源，本发明采用了低功耗数据采集电路结构与休眠模式结合的方式，其中，低功耗数据采集电路结构包括双向逻辑电平转换器205、Zigbee模块204和低功耗处理器系统单片机系统203组成。值守传感器202通过触发双向逻辑电平转换器205，控制主测传感器201的供电，达到节能的目的。Zigbee模块204具有低功耗的休眠模式，根据工作流程可进入休眠模式。

本发明中触发阈值调整是针对特定的崩塌体特性，预设值可根据具体的崩塌体特性设定，并在监测工作中由工作流程进行动态调整，以避免反复触发造成能耗增加。锂亚电池206具有低自放电率，保证电量随时间自身损耗小，为崩塌监测系统的长时间工作提供电量。

具体的，如图4所示，针对中断的处理包括：崩塌监测仪上电，完成自检后关闭Zigbee模块204、以及主测传感器201供电，开启中断服务程序，等待“值守传感器202触发、平安报触发”的中断信号，单片机系统203进入深度节能休眠模式；一旦检测到以上两种中断，单片机系统203唤醒，根据该中断进入相应处理流程，并将处理结果通过Zigbee模块204上报至监控中心。

值守传感器202的触发阈值触发工作子流程包括：值守传感器202触发阈值触发，单片机系统203唤醒后，采集主测传感器201采集到的岩土体的倾斜角、值守传感器202采集到的岩土体的如加速度等运动状态信息、电池电压、以及相应的采集时间等数据，并将主测传感器201采集到的岩土体的倾斜角信息和报警阈值对比。如果超过报警阈值，启动Zigbee模块204，将报警信息进行远传，上报监测中心。如果没有超过报警阈值，则检查值守传感器202工作是否正常，并动态调整值守传感器202触发阈值以避免反复触发造成能耗增加。

“平安报”工作子流程包括：平安报时间到触发，单片机系统203唤醒后，采集主测传感器201采集到的岩土体的倾斜角、值守传感器202采集到的岩土体的如加速度等运动状态信息、电池电压、以及相应的采集时间等数据，启动Zigbee模块204进行数据远传。同时将主测传感器201采集到的岩土体的倾斜角和报警阈值对比，如果没有超过报警阈值，远传后再度进入休眠。如果超过报警阈值，进行连续测量将报警信息进行远传，上报监测中心。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种崩塌监测方法，其特征在于，包括：

S1、采集岩土体的运动状态信息；

S2、将步骤S1中采集到的岩土体的运动状态信息与预设的触发阈值对比；

S3、若步骤S2中，岩土体的运动状态的信息数据超出预设的触发阈值则采集岩土体的倾斜角信息；

S4、将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息与预设的报警阈值对比；

S5、若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息超出预设的报警阈值则将步骤S3中采集到的岩土体的倾斜角信息上报至监控中心；

S5′、若步骤S4中，岩土体的倾斜角信息未超出预设的报警阈值，则调整预设的触发阈值以避免无效的触发阈值触发导致的岩土体的倾斜角信息的重复采集。

2.根据权利要求1所述的崩塌监测方法，其特征在于，还包括步骤：

Sa、采集用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息；

Sb、将步骤Sa中采集到的用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息上报至监控中心。

3.根据权利要求1所述的崩塌监测方法，其特征在于，所述“用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息”中包括：

岩土体的运动状态、用于提供电源的电池电压、以及采集时间。

4.根据权利要求1所述的崩塌监测方法，其特征在于，步骤Sb中用以表征用于监测的装置工作正常的参数信息的上传定期进行，每隔预设的时间段上传一次。

5.一种用于权利要求1-4任一项所述的方法的崩塌监测系统，其特征在于，包括：

倾角传感器(101)，用以采集岩土体的倾斜角信息；

运动触发传感器(102)，用以采集岩土体的运动状态信息并触发所述倾角传感器(101)；

所述运动触发传感器(102)与所述倾角传感器(101)信号连接，用以在采集到的岩土体的运动状态信息超出预设的触发阈值时开启所述倾角传感器(101)；

微处理器模块(103)，所述微处理器模块(103)分别与所述倾角传感器(101)以及运动触发传感器(102)信号连接，用以接收所述岩土体的倾斜角信息以及运动状态信息。

6.根据权利要求5所述的崩塌监测系统，其特征在于，还包括：

信号传输模块(104)，所述信号传输模块(104)与所述微处理器模块(103)信号连接用以将所述信号传输模块(104)输出的信息上报至监控中心。

7.根据权利要求5所述的崩塌监测系统，其特征在于，还包括：

受控开关(105)，所述受控开关(105)分别与所述运动触发传感器(102)与所述倾角传感器(101)连接，用以作为所述倾角传感器(101)的供电开关由所述运动触发传感器(102)实现所述倾角传感器(101)的启动与关闭；

电源模块(106)，所述电源模块(106)分别与所述运动触发传感器(102)、微处理器模块(103)以及受控开关(105)连接，用以提供电源。

8.根据权利要求5所述的崩塌监测系统，其特征在于，所述崩塌监测系统通过瞬干胶以及常规胶胶粘于岩土体上。

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