CN109686053A - 一种实时监测山体滑坡的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时监测山体滑坡的方法和系统。所述系统由数据采集终端、数据控制终端、数据监测终端和客户端组成，数据控制终端控制数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，并设置采集数据的时间和频率，数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端，数据控制终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端后，数据监测终端将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。所述方法和系统将低功耗高精度的滑坡检测传感器测量技术与低功耗广域网技术结合，既实现了数据采集的自动化和准确化，而且实现了数据的实时传输和监测。

Description

一种实时监测山体滑坡的方法和系统

技术领域

本发明涉及灾害监测领域,并且更具体地，涉及一种实时监测山体滑坡的方法和系统。

背景技术

在我国，山体滑坡灾害的发生具有区域性和多发性特点，因此如何运用现代的科技手段来预防地质灾害，尤其是如何科学而有效地对滑坡进行监测预警预报，是我国众多科学研究者所共同面临的一个大难题。

我国在地质灾害监测预报方面已经取得一定进展，但在对地质灾害及其变化过程的监测技术和方法方面仍需加强研究，目前在监测网络、无人职守、检测仪器功耗以及数据传输实时性的建设上。目前在山体滑坡监测技术中，还存在一定数量的人工测量现象，采用人工测量不仅自动化程度低，而且劳动量大，无法实现实时监测，数据传输与预报也存在滞后的情形，为专家及时了解地质灾害现场的监测结果并及时做出防灾决策造成了不便，从而不能快速的制定临灾状况的处理方案。

发明内容

为了解决现在技术中山体滑坡监测技术自动化程度低、实时性差的技术问题，本发明提供了一种实时监测山体滑坡的方法，所述方法包括：

数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据的时间和频率；

启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端；

数据控制终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端后，数据监测终端将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。

进一步地，所述数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据频率之前还包括将山体监测区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个数据采集终端。

进一步地，所述启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端包括：

数据采集终端接收数据控制终端发送的采集数据请求、采集数据，检测数据是否变化，但不发送数据；

当数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者数据采集终端检测到山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，直接发送数据至数据控制终端。

进一步地，所述方法还包括数据监测终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端。

进一步地，所述方法采用三维加速度传感器采集数据，并采用低功耗广域网传输数据。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种实时监测山体滑坡的系统，所述系统包括：

若干个数据采集终端，其放置于山体监测区域，用于按照数据控制终端设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端；

数据控制终端，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，向数据采集终端发送数据接收请求，以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端；

数据监测终端，其用于在接收数据控制终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据后，将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息；

客户端，其用于接收数据监测终端发送的山体滑坡预警信息。

进一步地，所述数据采集终端包括：

滑坡检测传感器，其用于采集山坡倾斜角度数据和位移数据；

第一处理单元，其用于接收数据控制终端发送的数据请求、记录数据控制终端请求的次数，检测滑坡检测传感器采集的山坡倾斜角度数据和位移数据是否发生变化，并在数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，向第一传输单元发出数据传输的指令；

第一传输单元，其用于根据第一处理单元的指令与数据控制终端之间进行数据交换。

进一步地，所述数据控制终端包括：

第二处理单元，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，通过第二传输单元向数据采集终端发送数据接收请求以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端；

第二传输单元，其用于根据第二处理单元的指令，分别与数据采集终端和数据监测终端之间进行数据交换。

进一步地，所述数据监测终端还用于将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端。

进一步地，所述滑坡检测传感器是三维加速度传感器，所述第一传输单元是低功耗广域网传输模块。

在本发明技术方案提供的实时监测山体滑坡的方法和系统中，所述系统由数据采集终端、数据控制终端、数据监测终端和客户端组成，数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据的时间和频率，启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端，数据控制终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端后，数据监测终端将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。所述方法和系统将低功耗高精度的滑坡检测传感器测量技术与低功耗广域网技术结合，既实现了数据采集的自动化和准确化，能从三维角度监测山体滑坡的情形，可以同时测量山体水平方向和垂直升降方向的位移，并测量滑坡的倾斜程度以判断滑坡崩塌情况，有效地实现了三维同时测量，而且实现了数据的实时传输，既能在长的通信距离内将采集的数据实时发送到数据监测端进行数据的比较以确定滑坡程度，而且通过数据监测终端和客户端的连接，能第一时间将数据和预警信息发送给需要的用户，实现了数据的实时监测。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的实时监测山体滑坡的方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的实时监测山体滑坡的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的实时监测山体滑坡的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的实时监测山体滑坡的方法100从步骤101开始。

在步骤101，将山体监测区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个数据采集终端。

在步骤102，数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据的时间和频率；

在步骤103，启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端；

在步骤104，数据控制终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端后，数据监测终端将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。

优选地，所述启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端包括：

数据采集终端接收数据控制终端发送的采集数据请求、采集数据，检测数据是否变化，但不发送数据；

当数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者数据采集终端检测到山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，直接发送数据至数据控制终端。

优选地，所述方法还包括数据监测终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端。

优选地，所述方法采用三维加速度传感器采集数据，并采用低功耗广域网传输数据。

图2为根据本发明优选实施方式的实时监测山体滑坡的系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的实时监测山体滑坡的系统200包括：

若干个数据采集终端201，其放置于山体监测区域，用于按照数据控制终端设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端。

数据控制终端202，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，向数据采集终端发送数据接收请求，以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端。

数据监测终端203，其用于在接收数据控制终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据后，将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。

客户端204，其用于接收数据监测终端发送的山体滑坡预警信息。

在本优选实施方式中，客户端可以是任何已安装与该山体滑坡监测系统配套的APP应用程序的终端服务平台，如手机、平板电脑等。所述客户端与服务器相对应，为客户提供本地服务的程序。因特网发展以后，较常用的客户端包括了如万维网使用的网页浏览器，收寄电子邮件时的电子邮件客户端，以及即时通讯的客户端软件等。对于这一类应用程序，需要网络中有相应的服务器和服务程序来提供相应的服务，如数据库服务，电子邮件服务等等，这样在客户机和服务器端，需要建立特定的通信连接，来保证应用程序的正常运行。在本申请中，所述服务器是指数据监控终端，这样，在客户端，用户随时访问数据监测终端的数据，再者，数据监测终端通过智能数据分析，生成滑坡位移未来走势图，用户可以一目了然的看到各个被监测山坡的情况，以便做出相应的对策。

优选地，所述数据采集终端201包括：

滑坡检测传感器211，其用于采集山坡倾斜角度数据和位移数据。

第一处理单元212，其用于接收数据控制终端发送的数据请求、记录数据控制终端请求的次数，检测滑坡检测传感器采集的山坡倾斜角度数据和位移数据是否发生变化，并在数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，向第一传输单元发出数据传输的指令。

第一传输单元213，其用于根据第一处理单元的指令与数据控制终端之间进行数据交换。

在本优选实施方式中，所述滑坡检测传感器采用ADXL362的三轴加速度传感器，第一处理单元采用Msp430g2553，第一传输单元是采用Lora协议的无线传输模块。其中，ADXL362拥有超低功耗，在输出数据速率为100Hz时功耗低于2uA，在运动检测模式下功耗仅270nA，因此非常适合应用在低功耗的场合，甚至可以用纽扣电池供电。ADXL362测量数据拥有很高的分辨率，测量范围为±2g、±4g及±8g，±2g范围内的分辨率为1mg/LSB。同时其还有多种工作模式，巧妙的切换运用多种工作模式可以实现系统性节能。有运动和静止检测、自由落体监测等检测方式。ADXL362读取角度的方法是读取各轴的加速度值，再将此加速度值转换成与自然坐标的角度值。计算公式如下：

加速度传感器Z轴与自然坐标系Z轴夹角：

加速度传感器X轴与自然坐标系X轴夹角：

加速度传感器Y轴与自然坐标系Y轴夹角:

式中，Ax，Ay，Az分别代表从ADXL362读到的X，Y，Z方向的加速度值。

优选地，所述数据控制终端202包括：

第二处理单元221，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，通过第二传输单元向数据采集终端发送数据接收请求以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端；

第二传输单元222，其用于根据第二处理单元的指令，分别与数据采集终端和数据监测终端之间进行数据交换。

在本优选实施方式中，第二处理单元采用48脚的STM32F103C8T6芯片，第二传输单元也采用Lora协议的无线传输模块。

优选地，所述数据监测终端203还用于将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端204，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端204。

优选地，所述滑坡检测传感器211是三维加速度传感器，所述第一传输单元212是低功耗广域网传输模块。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种实时监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述方法包括：

数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据的时间和频率；

启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端；

数据控制终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端后，数据监测终端将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据控制终端对放置于山体监测区域的数据采集终端进行启动/关闭、增加/删除控制，并设置采集数据频率之前还包括将山体监测区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个数据采集终端。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动的数据采集终端按照设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端包括：

数据采集终端接收数据控制终端发送的采集数据请求、采集数据，检测数据是否变化，但不发送数据；

当数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者数据采集终端检测到山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，直接发送数据至数据控制终端。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括数据监测终端将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用三维加速度传感器采集数据，并采用低功耗广域网传输数据。

6.一种实时监测山体滑坡的系统，其特征在于，所述系统包括：

若干个数据采集终端，其放置于山体监测区域，用于按照数据控制终端设置的频率采集山坡倾斜角度数据和位移数据并传输至数据控制终端；

数据控制终端，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，向数据采集终端发送数据接收请求，以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端；

数据监测终端，其用于在接收数据控制终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据后，将所述数据与设置的山体滑坡报警阈值进行比较，当所述数据大于等于山体滑坡报警阈值时，向客户端发送报警信息；

客户端，其用于接收数据监测终端发送的山体滑坡预警信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据采集终端包括：

滑坡检测传感器，其用于采集山坡倾斜角度数据和位移数据；

第一处理单元，其用于接收数据控制终端发送的数据请求、记录数据控制终端请求的次数，检测滑坡检测传感器采集的山坡倾斜角度数据和位移数据是否发生变化，并在数据控制终端请求发送数据的次数达到设置的次数时，或者山坡倾斜角度数据和位移数据发生变化时，向第一传输单元发出数据传输的指令；

第一传输单元，其用于根据第一处理单元的指令与数据控制终端之间进行数据交换。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据控制终端包括：

第二处理单元，其用于控制所有数据采集终端的启动/关闭、增加/删除，设置采集数据的时间和频率，通过第二传输单元向数据采集终端发送数据接收请求以及将数据采集终端发送的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至数据监测终端；

第二传输单元，其用于根据第二处理单元的指令，分别与数据采集终端和数据监测终端之间进行数据交换。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据监测终端还用于将接收的山坡倾斜角度数据和位移数据传输至客户端，以及根据接收的山坡倾斜角度数据和位移数据生成山体滑坡未来趋势图，并传输至客户端。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述滑坡检测传感器是三维加速度传感器，所述第一传输单元是低功耗广域网传输模块。