CN109243147B - 一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，包括倾斜报警器组成的一个3*3规格的阵列，每个倾斜报警器分别通过导线与一个总的控制装置连接；倾斜报警器包括外壳，外壳内由上至下依次设有相互连接的供电装置和监测装置，外壳下端连接有固定部。本申请阵列式预警系统，在水库水位最低的时候，也就是消落带处于最大露出面积的时候，可布置在有滑坡或崩塌危险的库岸消落带区域，一旦土体发生倾斜或位移，光敏电阻阻值就会因倾斜导致的光照度的改变而改变，此时微电流电信号接收器将传递信息给处理模块，经过处理辨识后便会通过发射模块发布预警信息，帮助居民及时撤离并通知水库管理人员进行处置，避免生命财产的损失。

Description

一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统

技术领域

本申请涉及水库库岸消落带地质灾害预防领域，具体地说，涉及一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统。

背景技术

消落带是河流、湖泊、水库特有区域，是指由于季节性水位消涨和周期性蓄水，在岸边最高水位线与最低水位线之间形成的消涨区域。天然情况下，河流、湖泊消落带经历长期冲刷，逐渐趋于稳定，消落带以基岩为主。人工筑坝所产生的库岸消落带则情况大不相同，以三峡水电站为例，在三峡水利枢纽建成后，由于人为调控水文过程，导致水位大幅变动，库岸消落带垂直落差达25-30m，库岸消落带在一年之内经历反复淹没及暴晒，受长期浸泡和浪击前缘的不断冲刷，岸坡岩体整体稳定性下降，滑坡过程加速，极易诱发库岸山体滑坡、崩塌等地址灾害，对处在滑坡体上的居民点、耕地以及库区行船作业带来严重威胁。面对庞大的水库电站群，既要维持通航河道的通畅，又要保持电站发电调节的能力，还要保护人民群众的生命财产安全，因此对高坝大库库岸消落带的滑坡崩塌监测和预警，就显得十分必要。

目前，业内常用技术是这样的：电阻式山体滑坡、崩塌预警器是一种利用保险丝断裂导致电阻的变化对滑坡崩塌进行监测预警的装置，它虽然占地面积较小，但只能一次性使用，一旦内部脆性绝缘薄片断裂，便失去了继续使用的功能。

一种山体滑坡预警装置是用于保护输电线路和电网的防护网式装置，它的原理是在易滑坡山体布设防护网，一旦滑坡发生导致防护网所受张力变大，拖动报警器中的弹簧触发无线发射器进行预警。它虽然预警准确、快速，但是占地面积较大，成本较高，施工难度较大且不适用于库岸消落带，二次使用也较困难。

一种具备自保护功能的山体滑坡预警装置是防护网式的一种装置。它的基本工作原理与山体滑坡预警装置类似，但是加入了一个湿度传感器和抽风机对其进行干燥处理。虽然其能避免因报警器内部的空气湿度过大而造成破坏使得其具有自保护功能，但是其本质还是一个防护网式装置，仅仅是在普通防护网装置的基础上加装了自保护系统，它的缺点是占地面积较大，成本较高，施工难度较大，不适用于库岸消落带，且二次使用也较困难。

远程山体滑坡预警装置是一种位移、压力传感器式的预警装置，当滑坡发生时，斜坡发生位移，探测杆向下滑动，造成测距传感器发信号给控制系统发出预警信号。虽然它预警较为及时，发布信息也较快速，但是其装置较复杂，并不适用于库岸消落带，二次使用也较困难。

目前面临的问题是：(1)针对库岸消落带滑坡崩塌的预警装置研究还很少，目前对这方面的研究几乎是空白；(2)目前现有的崩塌预警装置主要针对的对象为高速公路或电网、输电设备，它们并不能应用于库岸消落带这样生态脆弱的特殊区域；(3)现有装置类型较为单一，布置难度较大且布置成本较高，并不能防止误报。

发明内容

有鉴于此，本申请针对现有技术存在的问题，提供了一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，包括倾斜报警器组成的一个3*3规格的阵列，每个倾斜报警器分别通过导线与控制装置连接。

进一步地，倾斜报警器包括外壳，外壳内由上至下依次设有相互连接的供电装置和监测装置，外壳下端连接有固定部。

进一步地，外壳包括半球形太阳能板外壳和监测装置外壳，半球形太阳能板外壳和监测装置外壳通过螺纹连接，监测装置外壳与固定部通过连接过渡件进行连接。

进一步地，供电装置包括半球形太阳能板，和通过导线与半球形太阳能板连接的蓄电池，半球形太阳能板与半球形太阳能板外壳通过卡口插销连接。

进一步地，监测装置包括半圆条形光敏电阻板、可见光发射器、传感器和GPS，半圆条形光敏电阻板通过导线连接有微电流电信号接收器，微电流电信号接收器、传感器和GPS分别通过导线与控制装置连接，可见光发射器固定在陀螺仪稳定架上，陀螺仪稳定架通过圆形支架固定在监测装置外壳内，半圆条形光敏电阻板和可见光发射器分别通过导线与蓄电池连接。

进一步地，微电流电信号接收器、传感器和GPS通过传感器连接座固定在监测装置外壳内。

进一步地，传感器包括温度传感器、和/或湿度传感器、和/或气压传感器。

进一步地，圆形支架的直径位置设有一竖直的旋转轴体，旋转轴体与半圆条形光敏电阻板相连接，旋转轴体顶部连接有一小圆环，半圆条形光敏电阻板通过小圆环沿旋转轴体旋转360°。

进一步地，控制装置包括处理模块和发射模块，处理模块用于接收微电流电信号接收器、传感器和GPS发送的信息，经过分析处理后发送至发射模块；发射模块用于接收处理模块发送的信息，并将该信息发布出去。

进一步地，固定部外部沿周向均匀焊接有4根辅助固定棒。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1)本申请库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，在水库水位最低的时候，也就是消落带处于最大露出面积的时候，可布置在有滑坡或崩塌危险的库岸消落带区域，一旦土体发生倾斜或位移，光敏电阻阻值就会因倾斜导致的光照度的改变而改变，此时微电流电信号接收器将传递信息给处理模块，经过处理辨识后便会通过发射模块发布预警信息，帮助居民及时撤离并通知水库管理人员进行处置，避免生命财产的损失。

2)本申请预警系统采用阵列式排布，一方面减小了误报的可能，另一方面也能适应不同的地形地貌。

3)本申请预警系统，弥补了现有技术不能布设于库岸消落带这种生态脆弱且面积、坡角不定区域的缺陷；占地面积小，且有GPS，若丢失易找到，可多次使用；成本较低，布设施工方便简单；有包括处理模块和发射模块的控制装置，传感器较多，可实现实时监测，实时传输，对灾害发生时的珍贵气象资料也能记录；不使用粘合剂，绿色环保；装置内部设置有电源分流插座和传感器连接底座，监测装置内部走线规整且模块化程度高，可升级性强，如果需要附加传感器或增加功能，使用电源分流插座和传感器连接底座即可实现；

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统的整体结构图；

图2是本申请实施例单个倾斜报警器的结构示意图；

图3是本申请实施例单个倾斜报警器中外壳结构主视图；

图4是本申请实施例单个倾斜报警器中供电装置主视图；

图5是本申请实施例单个倾斜报警器中供电装置仰视图；

图6是本申请实施例单个倾斜报警器中监测装置侧视图；

图7是本申请实施例单个倾斜报警器中监测装置主视图；

图8是本申请实施例单个倾斜报警器中监测装置俯视图；

图9是本申请实施例单个倾斜报警器中固定部主视图；

图10是本申请实施例单个倾斜报警器中固定器俯视图；

图11是本申请实施例控制装置的结构图。

图中，1.倾斜报警器，2.控制装置，3.外壳，4.固定部，5.半圆形太阳能外壳，6.监测装置外壳，7.过渡连接件，8.开关，9.连接孔，10.半球形太阳能板，11.蓄电池，12.小圆环，13.圆形支架，14.光敏电阻板，15.轴体，16.陀螺仪稳定架，17.可见光发射器，18.电源分流插座，19.微电流电信号接收器，20.连接底座，21.GPS，22.传感器，23.处理模块，24.发射模块。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本申请公开了一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，可以有针对性地对库岸消落带的滑坡或崩塌进行预防。本系统使用太阳能供电，利用光敏电阻阻值的变化对滑坡崩塌进行监测和预警，结构简单，成本低廉，布设方便，普适性强，且使用阵列式布置，可防误报。

如图1所示，本申请公开了一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统的具体结构：包括倾斜报警器1组成的一个3*3规格的阵列，每个倾斜报警器1分别通过导线与控制装置2连接。

如图2所示，倾斜报警器1包括外壳3，外壳3内由上至下依次设有相互连接的供电装置和监测装置，外壳3下端连接有固定部4。

如图3所示，外壳3包括半球形太阳能板外壳5和监测装置外壳6，半球形太阳能板外壳5和监测装置外壳6通过螺纹连接，半球形太阳能板外壳5配有防水胶圈，半球形太阳能板外壳5和监测装置外壳6两部分拧紧后涂防水胶水，保证装置优良的防水性能。

其中半球形太阳能板外壳5采用透明聚乙烯材料制作，耐低温性能优良，电绝缘性优良；采用透明聚乙烯材料便于太阳光透过照射在太阳能板上。

其中监测装置外壳6采用白色聚乙烯材料制作，可反射所有光，同时内部刷上隔光涂料避免阳光对光敏电阻板产生干扰。

监测装置外壳6与固定部4通过过渡连接件7进行连接。监测装置外壳5、过渡连接件7件以及固定部4都设有连接用卡扣和防水胶圈，监测装置外壳5通过卡扣连接过渡连接件7，二者通过卡扣连接上后旋转一定角度即可拧紧，并配有防水胶圈保证其防水性能。同理，过渡连接件7和固定部4也用相同方式连接，并同样配有防水胶圈。

外壳3上还设有开关8，开关8用于控制可见光发射器和各个传感器的打开或关闭。

外壳3下部还设有一连接孔9，监测装置通过导线与控制装置2连接，导线穿过连接孔9连接到控制装置2上。

如图4和图5所示，供电装置包括半球形太阳能板10，和通过导线与半球形太阳能板10连接的蓄电池11，半球形太阳能板10与半球形太阳能板外壳5通过卡口插销连接，方便拆卸，不使用粘合剂，绿色环保。

半球形太阳能板10和外径和半球形太阳能板外壳5的内径相同，使二者能准确贴合。应理解，太阳能板10和太阳能板外壳5设计成半球形，使无论布设在阳光面或背光面都可在各个角度接收到太阳光，布设方便普适性强。

畜电池11可以为圆柱形小型蓄电池，在太阳光充足的情况下，储存电能，并在光线不足的情况下对其供电。蓄电池11通过卡口固定在外壳3内部，方便拆卸，若有故障不会破坏壳体结构。

如图6、7和8所示，监测装置包括半圆条形光敏电阻板14、可见光发射器17、传感器22和GPS21，半圆条形光敏电阻板14通过导线连接有微电流电信号接收器19，微电流电信号接收器19、传感器22和GPS21分别通过导线与控制装置2连接，导线穿过监测装置外壳6上的连接孔9连接到控制装置2上，可见光发射器17固定在陀螺仪稳定架16上，陀螺仪稳定架16通过圆形支架13固定在监测装置外壳6内，半圆条形光敏电阻板14和可见光发射器17分别通过导线与蓄电池11连接。

应理解，GPS21具备定位功能，当滑坡或崩塌发生，滑坡体位移较大，倾斜报警器被冲走无法靠肉眼找到时，可使用GPS找到，重新组成阵列从而多次使用，降低成本。

微电流电信号接收器19、传感器22和GPS21通过连接座20固定在监测装置外壳6内，便于拆卸更换。

圆形支架13的直径位置设有一竖直的旋转轴体15，旋转轴体15与半圆条形光敏电阻板14相连接，旋转轴体15顶部连接有一小圆环12，半圆条形光敏电阻板14通过小圆环12沿旋转轴体15旋转360°。当半圆条形光敏电阻板14旋转至理想位置时，拧紧调节螺母固定，这种设计适用于不同方向不同角度的滑坡，布设方便普适性强。

传感器22包括温度传感器、和/或湿度传感器、和/或气压传感器，用于实时发送温度、湿度、气压等相关数据给控制装置，进行处理，积累滑坡或崩塌发生时的宝贵的气象资料。

应理解，可见光发射器17通过导线与蓄电池11连接，并固定在陀螺仪稳定架16上，一旦安装地区的坡度确定，固定部插入土中后，便保持可见光发射器17与水平面形成的角度固定，是否报警便取决于外壳受外力倾斜后导致光敏电阻板14的阻值的变化引起的电信号的改变。

可见光发射器17通过导线连接蓄电池11，并通过电源分流插座18连接至开关8，通过开关8控制可见光发射器17和各个传感器的打开或关闭。

应理解，各导线与部件之间使用香蕉插头、香蕉插座，具备防水、插拔方便、价格低廉的优点。同时由于装置内部设置有电源分流插座18和连接底座20，监测装置内部走线规整且模块化程度高，可升级性强，如果需要附加传感器或增加功能，使用电源分流插座18和连接底座20即可实现。

如图9和10所示，固定部4采用金属制成，该金属材料需要满足防锈防腐蚀的特性，并能保持插入土中不会轻易改变位置。固定部4外部沿周向均匀焊接有4根辅助固定棒，辅助固定棒同样采用防锈防腐蚀的金属材料制成，一旦倾斜报警器插入土壤中，4根辅助固定棒就扎入周围的土壤中，起到加固作用，不会轻易位移，得以有效防止误报。

控制装置2包括处理模块23和发射模块24，处理模块23用于接收微电流电信号接收器19、传感器22和GPS21发送的信息，经过分析处理后发送至发射模块24；发射模块24用于接收处理模块23发送的信息，并将该信息发布出去。

控制装置2外部有防水外壳保护，由太阳能电池板供电，并通过外有绝缘层的导线与各个倾斜报警器的连接孔9连接。

安装时，可选择在不同角度的库岸消落带进行布置，一旦布置位置确定好，便将各个装置的固定部4插入土中，布置好阵列，并用导线将各个倾斜报警器与控制装置2相连，控制装置2外部有防水外壳保护，由太阳能电池板供电，并通过外有绝缘层的导线与各个倾斜报警器的连接孔9连接。通过圆形支架中旋转轴体15顶部的小圆环12调节半圆条形光敏电阻板14的角度，当半圆条形光敏电阻板14旋转至理想位置时，拧紧调节螺母固定，并“调零”电流值，目的是设置好微电流电信接收器19和处理模块23在该地区的报警电流值，使其能够区分灾害是否发生(因为各个装置的角度不同，所以触发警报的电流值也不同)。

一旦固定好后，按动按钮开关8激活装置，便禁止再去触碰装置，蓄电池11中出厂自带的电量便开始为可见光发射器17及各个传感器供电；之后，蓄电池11通过半球形太阳能板10充电。当滑坡或崩塌发生时，外壳3的倾斜导致光源照射光敏电阻板14的面积增大，光敏电阻阻值减小，电流就会发生变化，微电流电信号接收器19便会传输这一变化给处理模块23，处理模块23处理后便会触发发射模块24发布预警信息给附近居民和水库管理人员，帮助居民及时撤离并通知水库管理人员进行处置，避免生命财产的损失，同时内部的各个传感器也会发送实时的温度、湿度、气压数据给处理模块，并通过发射模块发送给相关职能部门，积累滑坡或崩塌发生时的宝贵的气象资料。若滑坡体位移较大，倾斜报警器1被冲走无法靠肉眼找到时，可使用GPS21找到，重新组成阵列，多次使用，降低成本。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，包括倾斜报警器组成的一个3*3规格的阵列，每个倾斜报警器分别通过导线与一个总的控制装置连接；

所述倾斜报警器包括外壳，所述外壳内由上至下依次设有相互连接的供电装置和监测装置，所述外壳下端连接有固定部；

所述外壳包括半球形太阳能板外壳和监测装置外壳，所述半球形太阳能板外壳和监测装置外壳通过螺纹连接，监测装置外壳与固定部通过连接过渡件进行连接；

所述供电装置包括半球形太阳能板，和通过导线与半球形太阳能板连接的蓄电池，所述半球形太阳能板与半球形太阳能板外壳通过卡口插销连接；

所述监测装置包括半圆条形光敏电阻板、可见光发射器、传感器和GPS，所述半圆条形光敏电阻板通过导线连接有微电流电信号接收器，所述微电流电信号接收器、传感器和GPS分别通过导线与控制装置连接，所述可见光发射器固定在陀螺仪稳定架上，陀螺仪稳定架通过圆形支架固定在监测装置外壳内，所述半圆条形光敏电阻板和可见光发射器分别通过导线与蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，所述微电流电信号接收器、传感器和GPS通过连接座固定在监测装置外壳内。

3.根据权利要求1或2所述的库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器、和/或湿度传感器、和/或气压传感器。

4.根据权利要求1所述的库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，所述圆形支架的直径位置设有一竖直的旋转轴体，旋转轴体与半圆条形光敏电阻板相连接，旋转轴体顶部连接有一小圆环，半圆条形光敏电阻板通过小圆环沿旋转轴体旋转360°。

5.根据权利要求1、2或4任一项所述的库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，所述控制装置包括处理模块和发射模块，处理模块用于接收微电流电信号接收器、传感器和GPS发送的信息，经过分析处理后发送至发射模块；发射模块用于接收处理模块发送的信息，并将该信息发布出去。

6.根据权利要求1所述的库岸消落带滑坡崩塌阵列式预警系统，其特征在于，所述固定部外部沿周向均匀焊接有4根辅助固定棒。