CN109686056A - 一种地质灾害监测北斗预警报警系统及方法 - Google Patents

一种地质灾害监测北斗预警报警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于北斗的地质灾害监测北斗预警报警系统及方法。一种地质灾害监测北斗预警报警系统及方法，包括分别与北斗卫星进行数据传输的地质灾害监测北斗终端、村落预警北斗终端、监控中心北斗报警终端。本发明在地质灾害发生前期和即将发生时，即可通过村落预警北斗终端进行预警，可以提前转移群众和物资，减小灾害的影响；并经监控中心北斗报警终端确认后再次报警，以防误判导致公众恐慌；自主式的预报地质灾害，减少人为原因造成的事故；在村落预警北斗终端还增设有第二北斗定位系统，进行二次校验，使得定位更加精准。

Description

一种地质灾害监测北斗预警报警系统及方法
技术领域
本发明涉及地质灾害的监测管理，具体地，涉及基于北斗的地质灾害监测北斗预警报警系统及方法。
背景技术
我国是一个地质灾害多发的国家，地质灾害种类多、分布广、影响大，威胁着人民生命财产的安全，已经成为制约一些地方经济社会发展的重要因素，甚至严重影响了国家经济社会的可持续发展。根据2017年国土资源部中国土地矿产海洋资源统计公报可知，2017年，全国共发生地质灾害7122起，造成327人死亡、25人失踪、173人受伤，直接经济损失35.37亿元。
目前，基于北斗地质灾害监测系统主要是由传感器、数据处理模块、北斗通讯模块、北斗卫星、北斗指挥机和监控中心主机构成。传感器采集地质数据，数据处理模块将采集到的地质数据进行处理，处理后的数据满足北斗通信协议，处理后的数据通过北斗通讯模块发送给北斗卫星，北斗卫星将处理后的数据转发给北斗指挥机，北斗指挥机得到数据送入监控中心，监控中心将数据进行分析和存储。如果发生了地质灾害，监控中心才能通过电话或者网络等方式将灾情发布出去。但是，通过传统的地质灾害监测系统发布灾情信息，大约需要一到两个小时，时间太过漫长，地质灾害来势凶猛，可能数分钟就会造成重大人员伤亡和巨大财产损失。
发明内容
为了解决现有北斗地质灾害监测系统发布灾情信息的不及时，不能及时预警的问题。本发明提供一种自主式地质灾害监测北斗预警报警系统，在地质灾害发生前能及时预警，同时地质灾害发生时能将灾情报告给监控中心。
本发明的技术方案在于：
一种地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：包括分别与北斗卫星进行数据传输的地质灾害监测北斗终端、村落预警北斗终端、监控中心北斗报警终端；其中，地质灾害监测北斗终端包括数据处理系统以及与数据处理系统分别进行数据传输的第一北斗通信系统、第一北斗定位系统、传感器系统以及第一供电系统；第一北斗通信模块连接有第一通信天线；传感器系统包括陀螺仪、流体计、加速度计和压力计，所述陀螺仪、流体计、加速度计和压力计分别与数据处理系统连接；村落预警北斗终端包括控制系统以及分别与控制系统连接的第二北斗通信系统、第二供电系统及预警系统；监控中心北斗报警终端包括监控系统以及分别与监控系统连接的第三北斗通信系统、第三供电系统及报警公示系统；所述监控系统包括互相连接的计算机及服务器；第三北斗通信系统及报警公示系统均与计算机连接。
所述村落预警北斗终端还包括与控制系统连接的第二北斗定位系统。
所述第一北斗通信系统包括依次连接的第一北斗通信天线和第一北斗通信模块，第一北斗通信模块与数据处理系统连接；第二北斗通信系统包括依次连接的第二北斗通信天线和第二北斗通信模块，第二北斗通信模块与控制系统连接；所述第三北斗通信系统包括依次连接的第三北斗通信天线和第三北斗通信模块，第一北斗通信模块与监控系统连接。
所述第一北斗定位系统包括依次连接的第一北斗定位模块和第一北斗定位天线，第一北斗定位模块与数据处理系统连接；所述第二北斗定位系统包括依次连接的第二北斗定位模块和第二北斗定位天线，第二北斗定位模块与控制系统连接。
所述预警系统包括语音模块及状态指示灯；所述报警公示系统包括音响、警示灯及网络互动平台。
所述第一供电系统包括依次连接的太阳能充电板、第一锂电池充放电模块；第一锂电池充放电模块分别与数据处理系统、第一北斗通信系统及第一北斗定位系统连接并供电。
所述第二供电系统包括第二锂电池充放电模块，还包括220V市电，第二锂电池充放电模块一端与220V市电连接，另一端分别与控制系统、第二北斗通信系统及第二北斗定位系统连接并供电。
所述第三供电系统包括第三锂电池充放电模块，还包括220V市电，20V市电为监控系统供电；220V市电还与第三锂电池充放电模块连接，第三锂电池充放电模块连接与第三北斗通信系统连接并供电。
一种地质灾害监测北斗预警报警方法，采用如上所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，具体过程如下：
步骤1：地质灾害监测北斗终端通过采集数据并判断是否发生地质灾害：
数据处理系统通过传感器系统获取地质数据并存入数据处理系统，通过第一北斗定位系统获取位置信息，数据处理系统调取存储的地质数据，将地质数据与预置的地质灾害模型进行对比，判断是否发生地质灾害及何种地质灾害；
步骤2：根据步骤1的结果进行相应处理：
若经对比后发现并未发生地质灾害，即数据处理系统将结果通过第三北斗通信系统发送给监控中心北斗报警终端，过程结束；
若经对比后发现发生地质灾害，即数据处理系统通过与预置的地图信息对比，确定发生地质灾害的地点，数据处理系统将数据通过第一北斗通信系统及第二北斗通信系统发送给村落预警北斗终端；
步骤3：地质灾害监测北斗终端确认村落预警北斗终端是否收到信息；若地质灾害监测北斗终端收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤4；若地质灾害监测北斗终端始终未收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤5；
步骤4：控制系统将灾情信息通过预警系统公示；
步骤5：控制系统将灾害类型、定位数据、成功预警信息和地质数据发送给监控中心北斗报警终端；监控中心北斗报警终端再次判断是否发生地质灾害，若证实的确发生地质灾害，则驱动报警公示系统实现报警。
还包括计算机直接将灾情信息送入服务器，由服务器将灾情信息在网络互动平台上公示。
本发明的技术效果在于：
（1）本发明在地质灾害发生前期和即将发生时，即可通过村落预警北斗终端进行预警，可以提前转移群众和物资，减小灾害的影响；并经监控中心北斗报警终端确认后再次报警，以防误判导致公众恐慌；
（2）自主式的预报地质灾害，减少人为原因造成的事故；
（3）在村落预警北斗终端还增设有第二北斗定位系统，进行二次校验，使得定位更加精准。
附图说明
图1为本发明地质灾害监测北斗预警报警系统的系统连接图。
图2为地质灾害监测北斗终端的系统连接图。
图3为地质灾害监测北斗终端的处理流程图。
图4为村落预警北斗终端的系统连接图。
图5为村落预警北斗终端的处理流程图。
图6为监控中心北斗报警终端的系统连接图。
图7为监控中心北斗报警终端的处理流程图。
具体实施方式
一种地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：包括分别与北斗卫星进行数据传输的地质灾害监测北斗终端、村落预警北斗终端、监控中心北斗报警终端；其中，地质灾害监测北斗终端包括数据处理系统以及与数据处理系统分别进行数据传输的第一北斗通信系统、第一北斗定位系统、传感器系统以及第一供电系统；第一北斗通信模块连接有第一通信天线；传感器系统包括陀螺仪、流体计、加速度计和压力计，所述陀螺仪、流体计、加速度计和压力计分别与数据处理系统连接；村落预警北斗终端包括控制系统以及分别与控制系统连接的第二北斗通信系统、第二供电系统及预警系统；监控中心北斗报警终端包括监控系统以及分别与监控系统连接的第三北斗通信系统、第三供电系统及报警公示系统；所述监控系统包括互相连接的计算机及服务器；第三北斗通信系统及报警公示系统均与计算机连接。
所述村落预警北斗终端还包括与控制系统连接的第二北斗定位系统。
所述第一北斗通信系统包括依次连接的第一北斗通信天线和第一北斗通信模块，第一北斗通信模块与数据处理系统连接；第二北斗通信系统包括依次连接的第二北斗通信天线和第二北斗通信模块，第二北斗通信模块与控制系统连接；所述第三北斗通信系统包括依次连接的第三北斗通信天线和第三北斗通信模块，第一北斗通信模块与监控系统连接。
所述第一北斗定位系统包括依次连接的第一北斗定位模块和第一北斗定位天线，第一北斗定位模块与数据处理系统连接；所述第二北斗定位系统包括依次连接的第二北斗定位模块和第二北斗定位天线，第二北斗定位模块与控制系统连接。
所述预警系统包括语音模块及状态指示灯；所述报警公示系统包括音响、警示灯及网络互动平台；网络互动平台包括网页平台、电视平台、广播平台、微博平台和微信平台。
所述第一供电系统包括依次连接的太阳能充电板、第一锂电池充放电模块；第一锂电池充放电模块分别与数据处理系统、第一北斗通信系统及第一北斗定位系统连接并供电。
所述第二供电系统包括第二锂电池充放电模块，还包括220V市电，第二锂电池充放电模块一端与220V市电连接，另一端分别与控制系统、第二北斗通信系统及第二北斗定位系统连接并供电。
第二锂电池充放电模块还通过电源转换模块分别与控制系统、第二北斗通信系统及第二北斗定位系统连接并供电。220V市电间断性地为第二锂电池充放电模块进行充电；在第二锂电池充放电模块充满时，则不需220V市电继续供电；
所述第三供电系统包括第三锂电池充放电模块，还包括220V市电，20V市电为监控系统供电；220V市电还与第三锂电池充放电模块连接，第三锂电池充放电模块连接与第三北斗通信系统连接并供电。
其中，数据处理系统与控制系统的型号均为STM32L152，第一北斗通信模块、第二北斗通信模块及第三北斗通信模块的型号均为KW_RDSS V1.0，第一定位模块与第二定位模块的型号均为KW_RNSS V1.0；太阳能电池板的型号为KW_10000mAAh，陀螺仪的型号为ADXRS620BBGZ，加速度计的型号为ADXL345BCCZ，压力计的型号为CY-YD-210，流体计的型号为MS5803，语音模块的型号为HS-401Q，连接关系如图2及图4所示，数据处理系统与控制系统还设有JTAG/调试接口。
一种地质灾害监测北斗预警报警方法，采用如上所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，具体过程如下：
步骤1：地质灾害监测北斗终端通过采集数据并判断是否发生地质灾害：
地质灾害在发生前，地质表面会出现一系列地质变化，地下发生振动和位移，地下水位上涨，泥土山石发生位移，地下压力增强等变化。陀螺仪置于地下5米平面，获取地下振动和位移数据。流体计置于地下水中，获取地下水位数据。加速度计置于泥土山石中，获取泥土山石位移数据。压力计置于地下5米，获取地下压力数据。各个传感器获取的数据通过电缆与数据处理系统连接，将采集到的数据送入数据处理系统；第一北斗定位天线与北斗卫星进行数据传输，第一北斗定位模块通过第一北斗定位天线收到北斗卫星信号，第一北斗定位模块对收到的北斗卫星信号进行调制解调，获取到当前的地理位置坐标并将获取到的地理位置坐标传送入数据处理系统，在确定发生地质灾害时便于确定位置；
数据处理系统调取存储的地质数据，将地质数据与预置的地质灾害模型进行对比，判断是否发生地质灾害及何种地质灾害；
步骤2：根据步骤1的结果进行相应处理：
若经对比后发现并未发生地质灾害，即数据处理系统将结果通过第三北斗通信系统发送给监控中心北斗报警终端，过程结束；
若经对比后发现发生地质灾害，即数据处理系统通过与预置的地图信息对比，确定发生地质灾害的地点，数据处理系统将数据通过第一北斗通信系统及第二北斗通信系统发送给村落预警北斗终端；
步骤3：地质灾害监测北斗终端确认村落预警北斗终端是否收到信息；若地质灾害监测北斗终端收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤4；若地质灾害监测北斗终端始终未收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤5；
步骤4：控制系统通过第二北斗定位系统再次精准定位，并将灾情信息通过预警系统公示；
预警系统包括声音预警系统及灯光预警系统；声音预警系统包括语音模块及输出设备，语音模块的输入端与控制系统通过线缆连接，语音模块的输出端与输出设备通过线缆连接。输出设备包括喇叭或音响；语音模块的输入端收到控制系统数据，通过语音模块处理为语音信号，通过输出端将语音信号进行输出。喇叭及音响置于村落制高点，喇叭负责播放警示音，音响负责播放发生灾情信息。灯光预警系统包括红灯、黄灯和绿灯。红灯、黄灯和绿灯组成警示灯。警示灯通过线缆及驱动电路连接控制系统。警示灯置于村落制高点，警示灯通过爆闪方式提供预警信息。
步骤5：控制系统将灾害类型、定位数据、成功预警信息和地质数据发送给监控中心北斗报警终端；监控中心北斗报警终端再次判断是否发生地质灾害，若证实的确发生地质灾害，则驱动报警公示系统实现报警。还包括计算机直接将灾情信息送入服务器，由服务器将灾情信息在网络互动平台上公示。报警系统包括声音报警系统及灯光报警系统；地质灾害发生时，灯光报警系统的警示灯闪烁，声音报警系统的音响播放信息。提醒监控中心人员发生地质灾害。网络互动平台还与服务器连接，地质灾害发生时，服务器会自主推送地质灾害信息在各平台。

Claims (10)

1.一种地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：包括分别与北斗卫星进行数据传输的地质灾害监测北斗终端、村落预警北斗终端、监控中心北斗报警终端；其中，地质灾害监测北斗终端包括数据处理系统以及与数据处理系统分别进行数据传输的第一北斗通信系统、第一北斗定位系统、传感器系统以及第一供电系统；第一北斗通信模块连接有第一通信天线；传感器系统包括陀螺仪、流体计、加速度计和压力计，所述陀螺仪、流体计、加速度计和压力计分别与数据处理系统连接；村落预警北斗终端包括控制系统以及分别与控制系统连接的第二北斗通信系统、第二供电系统及预警系统；监控中心北斗报警终端包括监控系统以及分别与监控系统连接的第三北斗通信系统、第三供电系统及报警公示系统；所述监控系统包括互相连接的计算机及服务器；第三北斗通信系统及报警公示系统均与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述村落预警北斗终端还包括与控制系统连接的第二北斗定位系统。
3.根据权利要求2所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述第一北斗通信系统包括依次连接的第一北斗通信天线和第一北斗通信模块，第一北斗通信模块与数据处理系统连接；第二北斗通信系统包括依次连接的第二北斗通信天线和第二北斗通信模块，第二北斗通信模块与控制系统连接；所述第三北斗通信系统包括依次连接的第三北斗通信天线和第三北斗通信模块，第一北斗通信模块与监控系统连接。
4.根据权利要求3所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述第一北斗定位系统包括依次连接的第一北斗定位模块和第一北斗定位天线，第一北斗定位模块与数据处理系统连接；所述第二北斗定位系统包括依次连接的第二北斗定位模块和第二北斗定位天线，第二北斗定位模块与控制系统连接。
5.根据权利要求4所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述预警系统包括语音模块及状态指示灯；所述报警公示系统包括音响、警示灯及网络互动平台。
6.根据权利要求5所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述第一供电系统包括依次连接的太阳能充电板、第一锂电池充放电模块；第一锂电池充放电模块分别与数据处理系统、第一北斗通信系统及第一北斗定位系统连接并供电。
7.根据权利要求6所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述第二供电系统包括第二锂电池充放电模块，还包括220V市电，第二锂电池充放电模块一端与220V市电连接，另一端分别与控制系统、第二北斗通信系统及第二北斗定位系统连接并供电。
8.根据权利要求7所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，其特征在于：所述第三供电系统包括第三锂电池充放电模块，还包括220V市电，20V市电为监控系统供电；220V市电还与第三锂电池充放电模块连接，第三锂电池充放电模块连接与第三北斗通信系统连接并供电。
9.一种地质灾害监测北斗预警报警方法，其特征在于：采用如上权利要求1所述的地质灾害监测北斗预警报警系统，具体过程如下：
步骤1：地质灾害监测北斗终端通过采集数据并判断是否发生地质灾害：
数据处理系统通过传感器系统获取地质数据并存入数据处理系统，通过第一北斗定位系统获取位置信息，数据处理系统调取存储的地质数据，将地质数据与预置的地质灾害模型进行对比，判断是否发生地质灾害及何种地质灾害；
步骤2：根据步骤1的结果进行相应处理：
若经对比后发现并未发生地质灾害，即数据处理系统将结果通过第三北斗通信系统发送给监控中心北斗报警终端，过程结束；
若经对比后发现发生地质灾害，即数据处理系统通过与预置的地图信息对比，确定发生地质灾害的地点，数据处理系统将数据通过第一北斗通信系统及第二北斗通信系统发送给村落预警北斗终端；
步骤3：地质灾害监测北斗终端确认村落预警北斗终端是否收到信息；若地质灾害监测北斗终端收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤4；若地质灾害监测北斗终端始终未收到村落预警北斗终端的回复信息，则执行步骤5；
步骤4：控制系统将灾情信息通过预警系统公示；
步骤5：控制系统将灾害类型、定位数据、成功预警信息和地质数据发送给监控中心北斗报警终端；监控中心北斗报警终端再次判断是否发生地质灾害，若证实的确发生地质灾害，则驱动报警公示系统实现报警。
10.根据权利要求9所述的一种地质灾害监测北斗预警报警方法，其特征在于：还包括计算机直接将灾情信息送入服务器，由服务器驱动报警公示系统实现报警。
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