CN109637064A - 物体变形预警监测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种物体变形预警监测系统和方法，该系统包括多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，多个光发射接收节点和接收控制器顺次设置在物体监测点；从第一个光发射接收节点向其后的下一个光发射接收节点发出两路光；第一路光为经过编码加密的编码光束，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点通过设置在节点上的光解码检测控制器对接收到编码光束后进行解码校对，校对成功时转发，最后传送至接收控制器，第二路光为连续的非编码光束，由多个光发射接收节点依次转发，最后传送到接收控制器；仅在第一、第二路光均未被接收控制器接收到时，才发出位移或变形报警。本发明大大减少了系统误报，不受外部光干扰的影响，且实现了远距离监测。

Description

物体变形预警监测系统和方法
技术领域
本发明涉及一种物体变形预警监测系统和方法。
背景技术
专利文献CN206697012U公开了一种激光监测滑坡变形及预警系统，该系统包括：激光发射装置，激光发射装置包括发射装置支撑杆、激光发射器，发射装置支撑杆固定在滑坡变形影响范围之外的地面上，激光发射器设置在发射装置支撑杆的顶部；反射装置，反射装置固定在滑坡上；激光信号接收装置，激光信号接收装置包括接受装置支撑杆、激光信号接收器，激光信号接收器固定在滑坡变形影响范围之外的地面上，接受装置支撑杆设置在接受装置支撑杆的顶部；并且，激光发射器、反射装置和激光信号接收器三个装置的位置构成一个三角形；控制系统，控制系统与激光信号接收器连接。激光发射装置发射激光信号至布置于坡面的反射装置，通过反射装置将激光信号反射到接收装置，而后由接收装置将位置信息通过监测终端无线传输至控制系统。分析系统通过对激光信号点在接收装置上位置的变化，及激光发射装置、反射装置、接收装置所形成的三角关系解算出每个反射镜的水平和竖向位移变化，从而推知边坡(滑坡体)的变形量；同时反射镜上的角度传感器将反射镜杆体的角度变化信息传输至控制系统，从而推知边坡(滑坡体)的角度变化。如变形量超过控制系统预先设定的报警值，则可控制警报控制器发出警报，同时将警报信息传输至绑定的手机等终端设备；所述激光发射装置与所述激光信号接收装置布置在距离滑坡影响范围之外基点之上。
然而，现有技术的该监测及预警系统采用单激光光束，既易受外部光的干扰影响，又易因为设备损坏、动物遮挡激光信号等异常而引起系统误报，并增加人工工作量。另外，由于依靠反射方式进行激光的传递，激光光束衰减大，导致该系统的光传输距离短，不能实现远程、宽范围的监测。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种物体变形预警监测系统和方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种物体变形预警监测系统，包括多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，所述多个光发射接收节点和所述接收控制器顺次设置在预先设定的物体监测点，所述处理单元与所述光发射接收节点和所述接收控制器分别连接；
其中所述第一个光发射接收节点向其后的下一个光发射接收节点发出两路光；
其中第一路光为经过所述处理单元编码加密的编码光束，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点通过设置在节点上的光解码检测控制器对接收到编码光束后进行解码校对，校对成功时转发到下一个光发射接收节点，最后传送至所述接收控制器，所述接收控制器将编码光束的数据发送给所述处理单元，所述处理单元对编码数据进行解码，如果解码结果符合预期则判断所监测的物体没有发生位移或变形，如果解码结果不符合预期，或者所述接收控制器没有收到所述第一路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，系统发出预警信号；
其中第二路光为连续的非编码光束，所述第二路光由所述多个光发射接收节点依次转发，最后传送到所述接收控制器；如果所述接收控制器没有接收到所述第二路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；
仅在所述第一路光和所述第二路光均未被所述接收控制器接收到时，系统才发出位移或变形报警。
进一步地：
对于所述第二路光，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点将接收到的光束分为反射光和转发光，所述反射光反射回上一个光发射接收节点，所述光发射接收节点上设置有光传输检测控制器，根据光在节点间的发射和反射时间测量两个光发射接收节点之间的距离，并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号。
还可以在非相邻光发射接收节点之间进行光的发射和反射，以测量非相邻光发射接收节点之间的距离并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号。
当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，根据各所述光发射接收节点对编码光束的校对结果和/或根据各所述光发射接收节点的测距比较结果，确定物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置。
所述系统还包括对应于所述物体监测点设置的视频监控设备，当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，触发所述视频监控设备进行监测和录像。
所述系统根据所确定的物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置，调整所述视频监控设备的监测方位和监测范围，优选还进行录像处理。
所述系统还包括无线或有线通讯模块，所述系统通过无线或有线通讯模块向管理中心或管理人员的移动终端设备发送所述预警或报警。
所述系统为采用激光或红外光的系统。
所述系统包括针对不同地点的物体设置的多组所述多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，不同组共用同一处理单元，或各设处理单元并进行数据联网，从而对多个点位的物体进行现场或远程监测。
所述系统还包括太阳能或风能发电设备和储电设备，用于给所述系统现场供电。
一种物体变形预警监测方法，使用所述的物体变形预警监测系统进行物体变形预警监测。
本发明具有如下有益效果：
本发明的物体变形预警监测系统采用了双光束，其中第一路光为编码光束，光发射接收节点对接收到编码光束后进行解码校对，校对成功时转发到下一个光发射接收节点，如果接收控制器最终接收到编码光束，则由处理单元进行解码，如果解码结果符合预期则判断所监测的物体没有发生位移或变形，如果解码结果不符合预期，或者接收控制器没有收到编码光束，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；其中第二路光为连续的非编码光束，由多个光发射接收节点依次转发，最后传送到接收控制器，如果所述接收控制器没有接收到第二路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；并且，本系统仅在所述第一路光和所述第二路光均未被接收控制器接收到时，才发出位移或变形报警。由于运用这种双光束机制，并且只有双光束同时中断时系统才会发出位移或变形报警，大大减少了监测系统的误报，同时，光束编码不会受外部光干扰的影响，且利用光发射接收节点实现光的收发转送，消除了光衰减问题，提高了物体监测的准确性，且实现了远距离、大型物体的监测。进一步地，系统还能利用光发射接收节点对第一路光的编码光束的解码校对和/或基于第二路光的节点测距比对，准确地判断出系统发生异常的位置。
具体来说，本发明实施例具有如下方面的优势：
1、节点与节点之间采用点对点衔接转发的传输方式，而非通过反射来传递光，克服了光衰减而导致传输距离短的缺陷。
2、第一路光采用编码方式传输，在每个传输节点解码、对码，再进行下一个传输，避免了外部光干扰监测光束的问题。
3、当双光束中的一束中断时便可触发预警，以便现场监测设备及时进行查看，及时对系统进行维护。通过第一路光在各节点的解码、对码，和/或通过第二路光在各节点轮巡核对已设定的距离，能够精确确定物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置。例如，当有人或动物进入监测范围带来光路的异常，系统可以进行精确的预警。
4、由此，系统可对监测物体精确判断出是出现了故障(设备故障、人或动物对光路的遮挡等)还是物体真正发生了变形/移位。
5、预警或报警产生后，可远程通过视频监控设备查看所监测的物体及其周边的现状，并现场录像，以便查看预警或报警情况。
6、当双激光束都中断后，系统可发出最高报警信号，例如可向管理中心发送警报、向管理人员的手机APP发送短信和拨打管理人员手机多种方式通知监测管理人员。
7、系统可对单个或多个(不限数量)的物体同时监测，既可以单机(不联网)工作，也可以通过以有线和无线方式组网和联网，并在管理中心或手机APP进行监管。数据也可以上传至云服务器，实现跨区、跨域进行监测管理。通过网络和软件平台，可以对所有监测点进行集中管理。
8、还可以现场增加太阳能或风能发电设备和储电设备，通过太阳能、风能发电以及储存电的方式，给系统中的各节点供电。
附图说明
图1为本发明物体变形预警监测系统实施例的结构示意简图；
图2为本发明实施例的具有双光路的物体变形预警监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1和图2，在一种实施例中，一种物体变形预警监测系统，包括多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，所述多个光发射接收节点和所述接收控制器顺次设置在预先设定的物体监测点，所述处理单元与所述光发射接收节点和所述接收控制器分别连接。每一个光发射接收节点均作为光传输装置。所述处理单元可以具有控制器和数据处理器的功能。第一个光发射接收节点与接收控制器可以集成设置在一个光发射/接收装置内，也可以分开设置在不同的装置内。
其中所述第一个光发射接收节点向其后的下一个光发射接收节点发出两路光；
其中第一路光为经过所述处理单元编码加密的编码光束，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点通过设置在节点上的光解码检测控制器，对接收到编码光束后进行解码校对，校对成功时转发到下一个光发射接收节点，最后传送至所述接收控制器，所述接收控制器将编码光束的数据发送给所述处理单元，所述处理单元对编码数据进行解码，如果解码结果符合预期则判断所监测的物体没有发生位移或变形，如果解码结果不符合预期，或者所述接收控制器没有收到所述第一路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，系统发出预警信号；
其中第二路光为连续的非编码光束，所述第二路光由所述多个光发射接收节点依次转发，最后传送到所述接收控制器；如果所述接收控制器没有接收到所述第二路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；
仅在所述第一路光和所述第二路光均未被所述接收控制器接收到时，系统才发出位移或变形报警。
由于本系统运用这种双光束机制，并且只有双光束同时中断时系统才会发出位移或变形报警，大大减少了监测系统的误报，同时，光束编码不会受外部光干扰的影响，且利用光发射接收节点实现光的收发转送，消除了光衰减问题，实现了远距离测量。
进一步地，本系统还能利用光发射接收节点对第一路光的编码光束的解码校对和/或基于第二路光的节点的测距比对，准确地判断出系统发生异常的位置。
参阅图2，在优选的实施例中，对于所述第二路光，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点将接收到的光束分为反射光和转发光，所述反射光反射回上一个光发射接收节点，所述光发射接收节点上设置有光传输检测控制器，可根据光的发射与反射时间测量两个光发射接收节点之间的距离，并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号。
参阅图2，在进一步优选的实施例中，对于所述第二路光，还可以在非相邻光发射接收节点之间进行光的发射和反射，以测量非相邻光发射接收节点之间的距离并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号。
记录在相应的光发射接收节点的距离，可以是预先由人工测好并存储在节点上的距离数据，也可以是系统在监测过程中利用节点之间的光发射和反射所测量的距离数据。例如，可以通过首次测算的节点间的距离写入节点的控制器，每次轮巡时，检测节点之间的距离数据与在先写入节点控制器的数据进行比较，数据相同则转发下一个节点。
在优选的实施例中，当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，根据各所述光发射接收节点对编码光束的校对结果和/或根据各所述光发射接收节点的测距比较结果，确定物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置。
参阅图2，在优选的实施例中，所述系统还包括对应于所述物体监测点设置的视频监控设备，当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，触发所述视频监控设备进行监测和录像。
在优选的实施例中，所述系统根据所确定的物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置，调整所述视频监控设备的监测方位和监测范围，优选还进行录像处理。
参阅图1和图2，在优选的实施例中，所述系统还包括无线或有线通讯模块，所述系统通过无线或有线通讯模块向管理中心或管理人员的移动终端设备发送所述预警或报警。
在优选的实施例中，所述系统可以为采用激光或红外光的系统。
在优选的实施例中，所述系统包括针对不同地点的物体设置的多组所述多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，不同组共用同一处理单元，或各设处理单元并进行数据联网，从而对多个点位的物体进行现场或远程监测。
参阅图1和图2，系统可对单个物体进行监测，单机(不联网)工作，也可以对多个(不限数量)的物体同时监测，通过以有线和无线方式组网和联网，并在管理中心或手机APP进行监管。数据也可以上传至云服务器，实现跨区、跨域进行监测管理。
参阅图1和图2，在优选的实施例中，所述系统还包括太阳能或风能发电设备和储电设备，用于给所述系统现场供电。
在另一种实施例中，一种物体变形预警监测方法，使用前述任一实施例所述的物体变形预警监测系统进行物体变形预警监测。
以下进一步描述具体实施例的特点和工作原理。
本发明具体实施例中，设有双光束传输轮巡检测，采用测距离检测设备故障，监测点与点的数据。可以用激光或红外光以编码和解码传输方式。系统校准监测环路，形成闭环工作范围。可设数据联网、跨区、跨域组网的系统，对单个、多个点位进行现场或远程监测。设有单点中断预警、双光束中断报警装置。
物体变形预警监测系统可包括：供电源、微电脑(CPU)激光加密、数据处理、无线通讯模块、有线网络模块、网络摄像机、激光发射、激光接收和激光解密、测距、激光转发和报警电路等设备。该系统可通过监测激光束或红外光，来监测物体是否变形、移位，并以预警、报警方式通知监控管理中心。
具体地，由电源直接给激光管供电，CPU控制激光管发射到光发射接收节点。对于第一路光，由CPU对激光编码加密，激光束传送到接收模块，经过编码的激光束后进行校对。校对成功后，转发下一个接收模块进行校对，发下一个接收模块进行校对，(可按监测物体大小，决定物体大小，决定物体大小，决定接收模块的数量)，直到最后一个转接模块，将编码激光发回控制的接收模块，由接收模块发送给CPU。CPU能够按编码顺序返加来，则所监测的物体正常，未发生位移则所监测的物体正常，未发生位移、变形。如果激光束编码不能传送给CPU，则可能设备故障或物体发生变形或移位。系统将发出预警信将发出预警信号，给监控中心。
对于第二路光，从第二个光发射接收节点开始，节点接收到激光束后，分为转发和反射光，其中反射光可反射回上个节点，由上个节点的测距模块测量收、发之间距离并写入存储器中，为距离数据比对做准备。当下一次测出节点间为不同距离的数据时，系统触发预警信号。转发光直接传送到下一节点，经过多个节点后转发后，由接收控制器接收，从而形成激光束环路。如果此这一路激光光束不能转发回接收控制器，则线路出现故障或物体产生移位或变形，系统将发出预警信号给监控中心。
系统中可利用现有的视频监控网络技术，对监测物体监控环境可进行实时监测：
1、当任何路激光束中断时，系统发出预警触信号，视频监控摄像机将自动调整方位进行监测查看，同时远程录。
2、当监测系统有人为遮挡摄像机或进入监测范围时。触发监控视频查看，并进行录像处理。
3、有动物进入(动物破坏)监测范围进行预警。
物体变形预警监测系统的工作过程中，当系统中的两路光束同时断时，系统发出最高报警信号通过无线或有线网络方式给管理中心。同时，系统也可以通过无线通讯模块以短信方式或拨打电话方式通知管理人员。同时，系统中在编码加密光束、测距环形普通编码加密光束、测距环形普通编码加密光束、测距环形普通任何一组发生中断或变化时，系统发出预警系统发出预警信号给管理中给管理中心，并触发摄像机监测和录像。
本发明实施例的主要优点有：
1.系统采用双光束轮巡检测，只有双光束同时中断时系统才会发出位移或变形报警，大大减少监测系统误报问题，准确判断设备故障的位置。
2.解决传输距离短，光衰减的问题。
3.解决外部光束干扰的问题。
4.实时掌握系统内点对点距离与位置。
5.预警发生后，可对被监测物体远程视频查看，并录像。
6.对没有电能的地方，可采用风能或太阳能供电方式。
7.系统可单机或多机，跨区、跨域联网对物体实施监测。通过电脑、手机或其它通讯设备进行实时查看监测物体数据、形状结构。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种物体变形预警监测系统，其特征在于,包括多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，所述多个光发射接收节点和所述接收控制器顺次设置在预先设定的物体监测点，所述处理单元与所述光发射接收节点和所述接收控制器分别连接；
其中所述第一个光发射接收节点向其后的下一个光发射接收节点发出两路光；
其中第一路光为经过所述处理单元编码加密的编码光束，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点通过设置在节点上的光解码检测控制器对接收到编码光束后进行解码校对，校对成功时转发到下一个光发射接收节点，最后传送至所述接收控制器，所述接收控制器将编码光束的数据发送给所述处理单元，所述处理单元对编码数据进行解码，如果解码结果符合预期则判断所监测的物体没有发生位移或变形，如果解码结果不符合预期，或者所述接收控制器没有收到所述第一路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，系统发出预警信号；
其中第二路光为连续的非编码光束，所述第二路光由所述多个光发射接收节点依次转发，最后传送到所述接收控制器；如果所述接收控制器没有接收到所述第二路光，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；
仅在所述第一路光和所述第二路光均未被所述接收控制器接收到时，系统才发出位移或变形报警。
2.如权利要求1所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,对于所述第二路光，从第二个光发射接收节点开始，每个光发射接收节点将接收到的光束分为反射光和转发光，所述反射光反射回上一个光发射接收节点，所述光发射接收节点上设置有光传输检测控制器，根据光在节点间的发射和反射时间测量两个光发射接收节点之间的距离，并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号；优选地，还在非相邻光发射接收节点之间进行光的发射和反射，以测量非相邻光发射接收节点之间的距离并与记录在相应的光发射接收节点的距离进行比对，当比对发现测量的距离与记录的距离不同时，则系统判断物体产生移位或变形或光传送线路出现异常，发出预警信号。
3.如权利要求1或2所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，根据各所述光发射接收节点对编码光束的校对结果和/或根据各所述光发射接收节点的测距比较结果，确定物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置。
4.如权利要求1至3任一项所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,还包括对应于所述物体监测点设置的视频监控设备，当系统发出预警信号或发出位移或变形报警时，触发所述视频监控设备进行监测和录像。
5.如权利要求4所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,根据所确定的物体产生移位或变形的位置或光传送线路出现异常的位置，调整所述视频监控设备的监测方位和监测范围，优选还进行录像处理。
6.如权利要求1至5任一项所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,还包括无线或有线通讯模块，所述系统通过无线或有线通讯模块向管理中心或管理人员的移动终端设备发送所述预警或报警。
7.如权利要求1至6任一项所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,所述系统为采用激光或红外光的系统。
8.如权利要求1至7任一项所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,包括针对不同地点的物体设置的多组所述多个光发射接收节点、接收控制器和处理单元，不同组共用同一处理单元，或各设处理单元并进行数据联网，从而对多个点位的物体进行现场或远程监测。
9.如权利要求1至8任一项所述的物体变形预警监测系统，其特征在于,还包括太阳能或风能发电设备和储电设备，用于给所述系统现场供电。
10.一种物体变形预警监测方法，其特征在于,使用如权利要求1至9任一项所述的物体变形预警监测系统进行物体变形预警监测。
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