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一种基于雷达的山体落石实时监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于雷达的山体落石实时监控系统,包括监测雷达组件,用于监测山体和山区道路的落石或滑坡信息,监测雷达组件包括雷达测距传感器、雷达测速传感器、嵌入式ARM处理器、第一无线发送模块;视频监测组件,用于检测山体和山区道路的图像信息,视频监测组件包括:视频采集单元;视频编解码单元;第二无线发送模块;大数据管理服务器,用于接收雷达数字信号和图像数字信号,并将雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,产生实时监测信息;灾害警示牌,用于接收和显示所述实时监测信息。本发明能够测算分析出泥石流、崩塌、山体滑坡等地质灾害并及时发出预警,精度高,反馈准确,适用于山区等容易发生险情地区的实时监控。

Description

一种基于雷达的山体落石实时监控系统
技术领域
本发明涉及物联网监控技术领域,具体涉及一种基于雷达的山体落石实时监控系统。
背景技术
在山体的地质灾害中,山体滑坡、泥石流比较常见且危害性大,目前针对泥石流的监测手段主要是采用视频监测,或采用人工巡回监测,不仅很难保证其效率和准确性,而且在地形险要山区,人工巡回的方式缺乏对监测者的人身安全保障。山体滑坡、泥石流灾害前期的主要表现是发生落石,因此,研究和设计一种新型的山体落石监控系统,对山区安全预防、减少损失至关重要。
现有技术中的地质灾害监控系统主要由设置在山体监测点的无线监控模块以及设置在远程监控中心的信号处理模块、监测参数数据库模块和多功能支持模块组成,结构简单、实时性好,有利于对山体滑坡、崩塌以及泥石流的预警和防治。该监控系统存在的主要问题有:1、缺乏对山体的落实、土块等危情变化后的及时分析、反馈和警示;2、监控信息只能通过无线传输给远程监控中心,无法完成多途径的监控信息传输,降低了山体地质灾害监控的安全性,无法达到高效的预警和防治。
发明内容
为了克服上述的技术问题,本发明的目的在于提供一种基于雷达的山体落石实时监控系统,通过雷达监测组件和视频监测组件,可以实时监测山体及山区道路的基本情况,精确测距、测速和视频摄录,能够测算分析出落石情况并及时发出预警,精度高,反馈准确,适用于山区等容易发生险情地区的实时监控和险情预防。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
本发明提供了一种基于雷达的山体落石实时监控系统,包括:
监测雷达组件,用于监测山体和山区道路的落石情况,所述监测雷达组件包括:雷达测距传感器,用于测量与山体或山区道路间的距离并产生距离模拟信号;雷达测速传感器,用于当山体或山区道路发生落石时,测量落石的下降速度并产生速度模拟信号;嵌入式ARM处理器,用于将所述距离模拟信号和速度模拟信号通过A/D模数转化为雷达数字信号,并将该雷达数字信号存储至COMS存储器中;第一无线发送模块,用于发送所述雷达数字信号;
视频监测组件,用于检测山体和山区道路的图像信息,所述视频监测组件包括:视频采集单元,用于采集山体或山区道路处的视频图像信息;视频编解码单元,用于将编码参数初始化,读取视频图像信息的视频帧,将视频帧压缩解码成图像数字信号;第二无线发送模块,用于发送所述压缩解码成的图像数字信号;
大数据管理服务器,用于接收所述雷达数字信号和图像数字信号,并将雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,产生实时监测信息;所述大数据管理服务器包括:无线接收模块,用于接收所述雷达数字信号和图像数字信号;存储模块,用于存储多种雷达频谱图;微处理器,用于对所述雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,并与存储模块中存储的雷达频谱图进行比对,产生实时监测信息;
灾害警示牌,用于接收和显示所述实时监测信息,包括:监测信息接收模块,用于接收所述实时监测信息;A/D模数转换器,用于将实时监测信息转化为监测数字信号;LED显示屏,用于显示实时监测数字信号。
作为本发明进一步的方案,所述雷达测距传感器设有360°旋转支架,测距能力为0-2000m,每隔100-200ms测距一次。
作为本发明进一步的方案,所述雷达测速传感器的测速量程为±320km/h,测速精度为±2km/h。
作为本发明进一步的方案,所述第一无线发送模块、第二无线发送模块的无线传输距离大于3km,内部集成有EMI抗干扰滤波单元。
作为本发明进一步的方案,所述视频编解码单元的具体工作过程包括:首先进行编码器参数的初始化,以及视情况对部分参数进行自适应调整;读取待编码的视频图像信息的视频帧,进行VCL层的编码以对视频进行压缩编码,最后进行NAL层编码成图像数字信号。
作为本发明进一步的方案,所述实时监测数字信号包括:与山体或山区道路的距离参数、落石的下降速度参数、实时图像。
作为本发明进一步的方案,所述多种雷达频谱图包括:落石频谱图、人体频谱图、动植物频谱图。
本发明的有益效果:
1、本发明的山体地质灾害实时监控系统,通过雷达监测组件和视频监测组件,可以实时监测山体及山区道路的基本情况,精确测距、测速和视频摄录,能够测算分析出落石情况并及时发出预警,精度高,反馈准确,适用于山区等容易发生险情地区的实时监控和险情预防。
2、监测雷达组件中,雷达测距传感器设有360°旋转支架,可以调整测量角度,配合高量程的测距,可用于地形复杂和海拔较高的山区;雷达测速传感器可以在山体发生地质灾害时,测量落石、滑坡、泥石流等落体的下落移动速度,便于分析计算出滑坡量、崩塌量、泥石流量;雷达测距传感器和雷达测速传感器测出的模拟信号在ARM处理器的作用下转化为数字信号,不仅可以存储在COMS存储器中方便查阅,还可以在第一无线发送模块的作用下发送至大数据管理服务器。
3、大数据管理服务器中,可以对雷达数字信号和图像数字信号采用现有的算法进行分析处理,并与存储模块中存储的雷达频谱图进行比对,产生实时的监测信息,在不发生灾害时,可以当作实时信息发送至灾害警示牌,在发生灾害时可以显示在LED显示屏上,便于及时采取应对措施。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明基于雷达的山体落石实时监控系统的架构图。
图2是本发明监测雷达组件的组成结构图。
图3是本发明视频监测组件的组成结构图。
图4是本发明大数据管理服务器的组成结构图。
图5是本发明灾害警示牌的组成结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5所示,本实施例提供了一种基于雷达的山体落石实时监控系统,包括:监测雷达组件100,用于监测山体和山区道路的落石情况。监测雷达组件100包括:雷达测距传感器110,用于测量与山体或山区道路间的距离并产生距离模拟信号;雷达测速传感器120,用于当山体或山区道路发生落石时,测量落石的下降速度并产生速度模拟信号;嵌入式ARM处理器130,用于将距离模拟信号和速度模拟信号通过A/D模数转化为雷达数字信号,并将该数字信号存储至COMS存储器140中;第一无线发送模块150,用于发送所述雷达数字信号。其中,雷达测距传感器110设有360°旋转支架,测距能力为0-2000m,每隔100-200ms测距一次;雷达测速传感器120的测速量程为±320km/h,测速精度为±2km/h。
视频监测组件200,用于检测山体和山区道路的图像信息。视频监测组件200包括:视频采集单元210,用于采集山体或山区道路处的视频图像信息;视频编解码单元220,用于将编码参数初始化,读取视频图像信息的视频帧,将视频帧压缩解码成图像数字信号;第二无线发送模块230,用于发送压缩解码成的图像数字信号。其中,第一无线发送模块150、第二无线发送模块230的无线传输距离大于3km,内部集成有EMI抗干扰滤波单元。视频编解码单元的具体工作过程包括:首先进行编码器参数的初始化,以及视情况对部分参数进行自适应调整;读取待编码的视频图像信息的视频帧,进行VCL层的编码以对视频进行压缩编码,最后进行NAL层编码成图像数字信号。
大数据管理服务器300,用于接收雷达数字信号和图像数字信号,并将雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,产生实时监测信息。大数据管理服务器300包括:无线接收模块310,用于接收雷达数字信号和图像数字信号;存储模块330,用于存储多种雷达频谱图。具体地,该雷达频谱图包括落石频谱图、人体频谱图、动植物频谱图。微处理器320,用于对雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,并与存储模块330中存储的雷达频谱图进行比对,产生实时监测信息。其中,灾害关键因子包括轻度落石、中度落石、重度落石。
灾害警示牌400,用于接收和显示所述实时监测信息,包括:监测信息接收模块410,用于接收实时监测信息并将监测信息;A/D模数转换器420,用于将实时监测信息转化为监测数字信号;LED显示屏430,用于显示实时监测数字信号。实时监测数字信号包括:与山体或山区道路的距离参数、落石或滑坡的下降速度参数、实时图像。
实施例2
在进行山体地质灾害实时监控的过程中,首先启动监测雷达组件100、视频监测组件200、大数据管理服务器300、灾害警示牌400。雷达测距传感器110和雷达测速传感器120设置在山体的道路边缘或山体不容易发生地质灾害处,雷达测距传感器110实时检测的距离信号经嵌入式ARM处理器130模数转化后存储至COMS存储器140中,当有石子或泥土掉落时,山体会发生微观的变化,此时的实时距离模拟信号和实时速度模拟信号转化为数字信号后发送至第一无线发送模块150,第一无线发送模块150将数字信号发送至大数据管理服务器300。视频采集单元210设置在山体的道路边缘或山体不容易发生地质灾害处,实时监测山体和山区道路处的视频图像信息,视频图像信息经过视频编解码单元220的解码后再经第二无线发送模块230发送至大数据管理服务器300。当山体发生滑坡、崩塌、泥石流灾害时,微处理器320可以对雷达数字信号和图像数字信号采用算法进行分析处理,并与存储模块中存储的频谱图进行对比,产生灾害险情的监测信息,如轻度落石、中度落石、重度落石,并将该监测信息显示在LED显示屏上,便于及时采取灾情预防措施。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,包括:
监测雷达组件,用于监测山体和山区道路的落石情况,所述监测雷达组件包括:雷达测距传感器,用于测量与山体或山区道路间的距离并产生距离模拟信号;雷达测速传感器,用于当山体或山区道路发生落石时,测量落石的下降速度并产生速度模拟信号;嵌入式ARM处理器,用于将所述距离模拟信号和速度模拟信号通过A/D模数转化为雷达数字信号,并将该雷达数字信号存储至COMS存储器中;第一无线发送模块,用于发送所述雷达数字信号;
视频监测组件,用于检测山体和山区道路的图像信息,所述视频监测组件包括:视频采集单元,用于采集山体或山区道路处的视频图像信息;视频编解码单元,用于将编码参数初始化,读取视频图像信息的视频帧,将视频帧压缩解码成图像数字信号;第二无线发送模块,用于发送所述压缩解码成的图像数字信号;
大数据管理服务器,用于接收所述雷达数字信号和图像数字信号,并将雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,产生实时监测信息;所述大数据管理服务器包括:无线接收模块,用于接收所述雷达数字信号和图像数字信号;存储模块,用于存储多种雷达频谱图;微处理器,用于对所述雷达数字信号和图像数字信号进行分析处理,并与存储模块中存储的雷达频谱图进行比对,产生实时监测信息;
灾害警示牌,用于接收和显示所述实时监测信息,包括:监测信息接收模块,用于接收所述实时监测信息;A/D模数转换器,用于将实时监测信息转化为监测数字信号;LED显示屏,用于显示实时监测数字信号。
2.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述雷达测距传感器设有360°旋转支架,测距能力为0-2000m,每隔100-200ms测距一次。
3.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述雷达测速传感器的测速量程为±320km/h,测速精度为±2km/h。
4.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述第一无线发送模块、第二无线发送模块的无线传输距离大于3km,内部集成有EMI抗干扰滤波单元。
5.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述视频编解码单元的具体工作过程包括:首先进行编码器参数的初始化,以及视情况对部分参数进行自适应调整;读取待编码的视频图像信息的视频帧,进行VCL层的编码以对视频进行压缩编码,最后进行NAL层编码成图像数字信号。
6.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述实时监测数字信号包括:与山体或山区道路的距离参数、落石的下降速度参数、实时图像。
7.根据权利要求1所述的基于雷达的山体落石实时监控系统,其特征在于,所述多种雷达频谱图包括:落石频谱图、人体频谱图、动植物频谱图。
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