CN109801477A - 一种监测山体滑坡的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种监测山体滑坡的方法和系统。所述方法和系统采用集成多个传感器的智能终端作为采集单元以采集山体环境数据，并通过采用Lora无线自组网形式的无线传输模块作为通信单元传输数据，而控制中心则通过控制采集单元的开启/关闭，设置采集单元采集数据的时间和频率来实现数据的采集，并根据设置的的阈值和时间周期判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。所述方法和系统可用于大面积多地段的山体滑坡监测，采用无线传输技术又降低了功耗和施工成本，而采用集成多种传感器的采集单元采集山体环境数据，能够更加综合地考虑山体滑坡的多种因素，从而使对山体滑坡的预测更为准确。
Description
技术领域
本发明涉及灾害防控领域,并且更具体地，涉及一种监测山体滑坡的方法和系统。
背景技术
山体滑坡是指山体斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)的作用下，沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象，是常见地质灾害之一。严重的山体滑坡会对造成巨大的生命财产损失，因此，对山体滑坡进行监测预报就成为灾害防治的一个重要环节。
目前的山体滑坡监测技术还存在人工测量，有线连接传输数据的现象，而且采集的数据也多集中在位移、倾斜角度等。但诱发山体滑坡的因素包括地表水上升或下降、大气降雨等，山体滑坡的表现是山体出现裂缝，或者山体倾斜角度产生变化。因此要准确提供滑坡预警信息，除对滑坡地面变形数据量进行监测外，对诱因因素也需要进行监测。而人工测量、有线连接必然造成自动化程度低，数据传输滞后，从而影响防灾对策的制定。
发明内容
为了解决现有技术中山体滑坡监测自动化程度低、数据传输滞后以及监测影响因素不全面的问题，本发明提供一种监测山体滑坡的方法，所述方法包括：
埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元；
通信单元接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站；
基站将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元；
控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
进一步地，所述方法在埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元之前还包括：
将潜在山体滑坡区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个采集单元采集山体环境数据，所述采集单元集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器。
控制单元初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率，以及确定山体滑坡是否发生，以及发生后的风险等级的山体环境数据阈值。
进一步地，所述埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元是指采用Lora无线自组网形式将采集单元采集的山体环境数据无线传输至通信单元。
进一步地，所述控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，控制单元关闭部分采集单元，以设置的间隔周期请求开启的采集单元发送山体环境数据；
在山体滑坡多发季节，控制单元开启全部采集单元，并请求采集单元实时发送山体环境数据。
进一步地，所述控制单元根据所述数据判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息包括：
当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
当发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
进一步地，所述控制单元发出预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种监测山体滑坡的系统，所述系统包括：
采集单元，其埋藏在潜在山体滑坡区域，用于采集山体环境数据发送至通信单元；
通信单元，其用于接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站；
基站，其用于将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元；
控制单元，其用于根据基站传输的数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
进一步地，所述采集单元集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器，其分散埋藏在潜在山体滑坡区域的若干个子区域中，所述子区域在将潜在山体滑坡区域按区块划分而生成的区域。
进一步地，所述通信单元是采用Lora无线自组网形式的无线传输模块，其用于接收采集单元采集的山体环境数据并无线传输至基站。
进一步地，所述控制单元采用服务端/用户端架构平台方式，支持网络多用户登录B/S平台查看山体滑坡监测数据和山体滑坡状态。
进一步地，所述控制单元包括：
参数设置单元，其用于初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率，以及确定山体滑坡是否发生，以及发生后的风险等级的山体环境数据阈值；
滑坡判断单元，其用于当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
预警单元，其用于当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
进一步地，所述参数设置单元初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，设置关闭部分采集单元，并为采集单元设置采集并发送山体环境数据的时间周期；
在山体滑坡多发季节，设置开启全部采集单元，并将采集单元采集并发送山体环境数据的时间设置为实时。
进一步地，所述预警单元当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
进一步，所述采集单元采用太阳能储能供电。
本发明技术方案提供的监测山体滑坡的方法和系统采用集成多个传感器的智能终端作为采集单元以采集山体环境数据，并通过采用Lora无线自组网形式的无线传输模块作为通信单元传输数据，而控制中心则通过控制采集单元的开启/关闭，设置采集单元采集数据的时间和频率来实现数据的采集，并根据设置的的阈值和时间周期判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。所述监测山体滑坡的方法和系统可用于大面积多地段的山体滑坡监测，采用无线传输技术和采集单元采用太阳能供电又降低了功耗和施工成本，节约了大量人力资源，而采用集成多种传感器的采集单元采集山体环境数据，能够更加综合地考虑山体滑坡的多种因素，从而使对山体滑坡的预测更为准确。
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监测山体滑坡的方法100从步骤101开始。
在步骤101，将潜在山体滑坡区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个采集单元采集山体环境数据，所述采集单元集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器。
在实践中，山体滑坡通常是由于降雨量大，地下水位上升/下降诱发的，而外在表现出来的就是山体出现裂缝，然后倾斜角度发生变化。因此，采集单元集成位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器有效地实现了对山体滑坡诱发因素和外面表现两方面参数的检测，从而使山体监测准确性大大提高。
步骤102，埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元。
步骤103，通信单元接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站。
步骤104，基站将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元。
步骤105，控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
优选地，所述埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元是指采用Lora无线自组网形式将采集单元采集的山体环境数据无线传输至通信单元。
为了大面积地监测潜在山体滑坡区域，需要高效的长距离、宽覆盖的传输网来完成采集单元数据的传输。LoRa采用线性扩频调制技术，高达157dB的链路预算使其通信距离可达15km以上(与环境有关)，空旷地方甚至更远。相比其他广域低功耗物联网技术(如Sigfox)，LoRa终端节点在相同的发射功率下可与网关或集中器通信更长距离。LoRa采用自适应数据速率策略，最大网络优化每一个终端节点的通信数据速率、输出功率、带宽、扩频因子等，使其接收电流低达10mA，休眠电流小于200nA，低功耗从而使电池寿命有效延长。因此，采用Lora无线自组网形式传输数据不仅距离远，而且耗能低。
优选地，所述控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，控制单元关闭部分采集单元，以设置的间隔周期请求开启的采集单元发送山体环境数据；
在山体滑坡多发季节，控制单元开启全部采集单元，并请求采集单元实时发送山体环境数据。
山体滑坡具有很强的季节性，一般是雨季的时候容易多发，而其他时间，除非地震等巨大的地壳运动引发山体运动，或者地下水位的变化，一般不容易发生，故通过在山体滑坡的多发和少发季节，由控制单元设定不同采集频率，采集时间，以及开启的采集单元的数量，能够进一步延长采集单元的使用寿命，节约成本。
优选地，所述控制单元根据所述数据判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息包括：
当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
当发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
实践中，会存在山体滑坡的误判，比如短时间降雨量达到临界值，但随后降雨量急剧减少甚至没有，如果单纯根据降雨量判断山体滑坡则存在预警错误的可能。通过将地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值的预警阈值和实时数据的持续时间结合起来，提高了山体预测的准确性。
优选地，所述控制单元发出预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
图2为根据本发明优选实施方式的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监测山体滑坡的系统200包括：
采集单元201，其埋藏在潜在山体滑坡区域，用于采集山体环境数据发送至通信单元202。
通信单元202，其用于接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站203。
基站203，其用于将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元204；
控制单元204，其用于根据基站传输的数据确定采集单元201的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
优选地，所述采集单元201集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器，其分散埋藏在潜在山体滑坡区域的若干个子区域中，所述子区域在将潜在山体滑坡区域按区块划分而生成的区域。
优选地，所述通信单元202是采用Lora无线自组网形式的无线传输模块，其用于接收采集单元采集的山体环境数据并无线传输至基站。
优选地，所述控制单元204采用服务端/用户端架构平台方式，支持网络多用户登录B/S平台查看山体滑坡监测数据和山体滑坡状态。
优选地，所述控制单元204包括：
参数设置单元241，其用于初始化设置开启的采集单元201，采集单元201采集数据的时间和频率，以及确定山体滑坡是否发生，以及发生后的风险等级的山体环境数据阈值；
滑坡判断单元242，其用于当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
预警单元243，其用于当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
优选地，所述参数设置单元241初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，设置关闭部分采集单元，并为采集单元设置采集并发送山体环境数据的时间周期；
在山体滑坡多发季节，设置开启全部采集单元，并将采集单元采集并发送山体环境数据的时间设置为实时。
优选地，所述预警单元243当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
优选地，所述采集单元201采用太阳能储能供电。
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 (14)
1.一种监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述方法包括：
埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元；
通信单元接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站；
基站将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元；
控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元之前还包括：
将潜在山体滑坡区域划分为若干个子区域，在每个子区域中放置若干个采集单元采集山体环境数据，所述采集单元集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器。
控制单元初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率，以及确定山体滑坡是否发生，以及发生后的风险等级的山体环境数据阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述埋藏在潜在山体滑坡区域的采集单元采集山体环境数据发送至通信单元是指采用Lora无线自组网形式将采集单元采集的山体环境数据无线传输至通信单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元根据所述数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，控制单元关闭部分采集单元，以设置的间隔周期请求开启的采集单元发送山体环境数据；
在山体滑坡多发季节，控制单元开启全部采集单元，并请求采集单元实时发送山体环境数据。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制单元根据所述数据判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息包括：
当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；
当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
当发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制单元发出预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
7.一种监测山体滑坡的系统，其特征在于，所述系统包括：
采集单元，其埋藏在潜在山体滑坡区域，用于采集山体环境数据发送至通信单元；
通信单元，其用于接收所述山体环境数据后，将其压缩打包后发送至基站；
基站，其用于将汇聚打包的山体环境数据发送至控制单元；
控制单元，其用于根据基站传输的数据确定采集单元的开启/关闭和采集数据的时间和频率，判断是否发生山体滑坡，确定山体滑坡的风险等级并发出预警信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述采集单元集成若干传感器，所述传感器包括位移传感器、倾角传感器、雨量传感器和地质层含水量传感器，其分散埋藏在潜在山体滑坡区域的若干个子区域中，所述子区域在将潜在山体滑坡区域按区块划分而生成的区域。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述通信单元是采用Lora无线自组网形式的无线传输模块，其用于接收采集单元采集的山体环境数据并无线传输至基站。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制单元采用服务端/用户端架构平台方式，支持网络多用户登录B/S平台查看山体滑坡监测数据和山体滑坡状态。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括：
参数设置单元，其用于初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率，以及确定山体滑坡是否发生，以及发生后的风险等级的山体环境数据阈值；
滑坡判断单元，其用于当地质层含水量超过设定的含水量阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当降雨量超过设定的降雨量阈值、山体倾斜角度超过设置的倾角阈值、山体裂缝值超过设置的位移阈值，且持续时间超过设置的时间长度时，确定发生山体滑坡；当确定发生山体滑坡后，根据所述地质层含水量、降雨量、山体倾斜角度和山体裂缝值是否达到风险等级确定的阈值确定山体滑坡的风险等级；
预警单元，其用于当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述参数设置单元初始化设置开启的采集单元，采集单元采集数据的时间和频率包括：
在山体滑坡少发季节，设置关闭部分采集单元，并为采集单元设置采集并发送山体环境数据的时间周期；
在山体滑坡多发季节，设置开启全部采集单元，并将采集单元采集并发送山体环境数据的时间设置为实时。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述预警单元当滑坡判断单元确定发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级时，发送预警信息包括：
控制单元在其软件界面上显示发生山体滑坡或者山体滑坡达到相应风险等级的预警提示信息；
通过控制单元自身的多媒体设备或者与控制单元连接的多媒体设备发出预警提示声音和灯光；
通过网络将控制单元的预警信息通过邮件和/或短信的形式推送至用户客户端。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述采集单元采用太阳能储能供电。
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| CN201811624164.6A CN109801477A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种监测山体滑坡的方法和系统 |
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| CN201811624164.6A CN109801477A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种监测山体滑坡的方法和系统 |
Publications (1)
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| CN109801477A true CN109801477A (zh) | 2019-05-24 |
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| CN201811624164.6A Pending CN109801477A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种监测山体滑坡的方法和系统 |
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