CN110517453A - 一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点及管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质设备技术领域，公开了一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点和管控系统，所述站点包括配套设置的监测本体和地埋箱，所述系统包括管控中心、和若干个地质灾害站点；本发明能够实现危险预警，能够实时掌握滑坡体的位移变化信息、为预防滑坡灾害做好预测预报，达到预警自控制效果，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点及管控系统

技术领域

本发明涉及地质设备技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点及管控系统。

背景技术

山体滑坡地质灾害主要是指崩塌(即危岩体)、滑坡、泥石流、岩溶地而塌陷和地裂缝等，它们是比较公认的原地壳表层地质结构的剧烈变化而产生的，且通常被认为是突发性的。

滑坡的发生分三个阶段：蠕动变形阶段、滑坡破坏阶段和渐趋稳定阶段。在蠕动变形阶段，斜坡内部某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形，产生微小的移动；变形进一步发展，直至坡面出现断续的拉张裂缝；随着拉张裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步发展，后缘拉张，裂缝加宽。逐渐发展到滑坡破坏阶段。

传统的地质灾害监测预警系统的环境传感信息通常采取有线方式传输，但是山区地理调节复杂，线路架设困难，不方便实现对整个滑坡地质灾害监测区域进行大范围的节点布置，不可保证数据采集的深度，不能为实现地质灾害状态监测和预警提供巨量数据基础，从而不能自动实现对地质灾害的远程实时监控和预警工作，而且目前一般的地质灾害检测装置结构复杂，制造成本高，携带不方便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点和管控系统，用解决背景技术中的问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，包括：配套设置的监测本体和地埋箱，所述监测本体包括基座，所述基座上可拆卸连接有支柱，所述支柱中部侧面可拆卸连接有控制模块，所述控制模块包括控制器模块和数据传输模块，所述支柱上部侧面可拆卸连接太阳能电池板，所述支柱顶部可拆卸连接有卫星接收天线；

所述监测本体还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括雨量计、视频采集装置、空气温湿度传感器、土壤水分传感器、渗压计，所述雨量计、土壤水分传感器、渗压计、分别对监测区域的雨量、土壤水分、压力、空气温湿度和地质环境的视频数据进行采集，送入控制模块汇总处理后进入数据传输模块进行传输；

所述地埋箱包括箱体和电源模块，所述电源模块包括蓄电池模块和充放电模块，所述充放电模块包括逆变器和电压调节装置；

所述太阳能电池板、电路控制模块分别与充放电模块电连接，通过电路控制模块控制太阳能对于蓄电池模块的充电以及蓄电池模块像其他模块提供匹配的电源电压。

优选地，所述支柱侧面还设置有避雷装置。

优选地，所述太阳能电池板通过U型箍与支柱连接，所述控制模块通过抱箍与支柱连接，所述支柱上设置有穿线孔。

优选地，所述卫星接收天线能够接收GPS信号，并将信号送至控制模块，所述控制模块能够根据GPS信号实现对该站点位移数值计算。

优选地，所述地埋线设置有防水密封条；

本发明还提供一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，包括管控中心、若干个如前述的地质灾害站点；

所述地质灾害站点随机部署于设定的地质灾害监测区域内，若干个地质灾害站点通过数据传输模块自组网方式构成一个用于感知和采集监测区域环境传感信息的数据采集网络，并将采集的数据信息传送至管控中心加以集中处理、存储和显示；

所述管控中心包括数据处理模块、决策辅助模块、人机交互模块和显示报警模块；

所述数据处理模块，用于对接收的数据信息进行计算，得出地质环境结果，并将所得地质环境结果分别发送到决策辅助模块进行后续处理以及显示报警模块进行显示和储存；

所述决策辅助模块用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，并将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示模块，并根据指令要求在互联网中实时检索监测区域内包括地质环境数据以及天气信息相关的网页或文档发送到显示屏模块；

所述显示模块包括二维显示模块、三维显示模块和报警模块，所述二维显示模块用于显示文档信息和列表信息，所述三维显示模块，将所接收到的视频数据和地质环境结果数据融合处理后，生成各种模拟地质环境，所述报警模块包括蜂鸣报警器和信号指示灯；

所述人机交互模块用于输入信息管控命令，所述管控中心根据信息管控命令，执行对于其他模块的管控。

优选地，所述自组网方式包括各地质灾害站点通过分簇路由协议确定自己是成为簇头节点还是普通成员节点，其中普通成员节点负责感知监测并将感知到的地质环境信息通过数据传输模块发送至自己的簇头节点，簇头节点负责对簇内各普通成员节点发送的地质环境信息进行融合并发送至基站，并通过基站传输至所述管控中心的数据处理模块。

优选地，所述数据处理模块包括第一数据处理子模块、第二数据处理子模块和第三数据处理子模块，所述第一数据处理子模块用于对缺失地质数据进行修复，所述第二数据处理子模块用于对异常地质数据进行修复，所述第三数据处理子模块用于对经过第一数据处理子模块和第二数据处理子模块修复的地质数据进行滤波处理。

优选地，所述报警模块用于在监测数据超过预定阈值以及收到地质灾害预警控制指令时发出报警信号。

优选地，所述报警模块还包括用于接入政府部门灾害预警系统的转接模块，用于将预警或告警信息送入政府部门灾害预警系统进行发布。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，拆卸方便，便于携带安装，结构相对简单，制造成本低，检测较精确，实用性强，基于滑坡变化规律，实时监测滑坡体地表变形的大小、速率，监控滑坡的发展变化情况，实时掌握滑坡体的位移变化信息。实现为预防滑坡灾害做好预测预报，其采用太阳能供电，扩大了使用范围，其采用的监测本体和地埋箱配套使用，保证了蓄电池的使用环境的稳定性，减少了不必要的损坏。

创新的本发明以地质灾害站点以及无线传输网络技术为基础，构建了整个管控系统，实现对地质灾害监测区域的远程实时监测，并通过地质灾害监控平台和报警器的配合，可自动实现对地质灾害的远程实时监控和预警工作，能精确的预测出地质灾害发生的时间范围、地理范围，且可以通过三维生成模块，将地质情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察和感受地质的变化情况，进一步提高了预测的精确度，较为准确的定量预测时段内地质灾害的发生数量、高发时段、重点区域、主要类型等发生趋势，从而为地质灾害防灾部署提供支撑。

关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点的主视示意图；

图2为本发明的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点的立体结构示意图；

图3为本发明的一种一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。

此外，所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个微控制器可读介质中的计算机程序产品的形式，该微控制器可读介质中包含微控制器可读的程序代码。

实施例1

如图1-2所示本实施例的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，配套设置的监测本体1和地埋箱2，监测本体1包括基座3，所述基座3上可拆卸连接有支柱4，所述支柱4中部侧面可拆卸连接有控制模块5，所述控制模块5包括控制器模块501和数据传输模块502，所述支柱4上部侧面可拆卸连接太阳能电池板6，所述支柱4顶部可拆卸连接有卫星接收天线7；

监测本体1还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括雨量计、视频采集装置、空气温湿度传感器、土壤水分传感器、渗压计，所述雨量计、土壤水分传感器、渗压计、分别对监测区域的雨量、土壤水分、压力、空气温湿度和地质环境的视频数据进行采集，送入控制器模块501汇总处理后进入数据传输模块502进行传输；

地埋箱2包括箱体201和电源模块202，所述电源模块202包括蓄电池模块和充放电模块，所述充放电模块包括逆变器和电压调节装置；

太阳能电池板6、控制模块5分别与充放电模块电连接，通过控制模块控制太阳能电池板对于蓄电池模块的充电以及蓄电池模块像其他模块提供匹配的电源电压。

本实施例中的支柱4侧面还设置有避雷装置8。

本实施例中的太阳能电池板6通过U型箍与支柱4连接，所述控制模块5通过抱箍与支柱4连接，所述支柱4上设置有穿线孔9。

本实施例中的卫星接收天线7能够接收GPS信号，并将信号送至控制模块，所述控制模块能够根据GPS信号实现对该站点位移数值计算。

本实施例中的地埋箱设置有防水密封条；

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，包括管控中心、以及若干个如实施例1所述的地质灾害站点；

所述地质灾害站点随机部署于设定的地质灾害监测区域内，若干个地质灾害站点通过数据传输模块自组网方式构成一个用于感知和采集监测区域环境传感信息的数据采集网络，并将采集的数据信息传送至管控中心加以集中处理、存储和显示；

所述管控中心包括数据处理模块、决策辅助模块、人机交互模块和显示报警模块；

所述数据处理模块，用于对接收的数据信息进行计算，得出地质环境结果，并将所得地质环境结果分别发送到决策辅助模块进行后续处理以及显示报警模块进行显示和储存；

所述决策辅助模块用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，并将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示模块，并根据指令要求在互联网中实时检索监测区域内包括地质环境数据以及天气信息相关的网页或文档发送到显示屏模块；

所述显示模块包括二维显示模块、三维显示模块和报警模块，所述二维显示模块用于显示文档信息和列表信息，所述三维显示模块，将所接收到的视频数据和地质环境结果数据融合处理后，生成各种模拟地质环境，所述报警模块包括蜂鸣报警器和信号指示灯；

所述人机交互模块用于输入信息管控命令，所述管控中心根据信息管控命令，执行对于其他模块的管控。

本实施例的自组网方式包括各地质灾害站点通过分簇路由协议确定自己是成为簇头节点还是普通成员节点，其中普通成员节点负责感知监测并将感知到的地质环境信息通过数据传输模块发送至自己的簇头节点，簇头节点负责对簇内各普通成员节点发送的地质环境信息进行融合并发送至基站，并通过基站传输至所述管控中心的数据处理模块。

本实施例的数据处理模块包括第一数据处理子模块、第二数据处理子模块和第三数据处理子模块，所述第一数据处理子模块用于对缺失地质数据进行修复，所述第二数据处理子模块用于对异常地质数据进行修复，所述第三数据处理子模块用于对经过第一数据处理子模块和第二数据处理子模块修复的地质数据进行滤波处理。

本实施例的报警模块用于在监测数据超过预定阈值以及收到地质灾害预警控制指令时发出报警信号。

本实施例的报警模块还包括用于接入政府部门灾害预警系统的转接模块，用于将预警或告警信息送入政府部门灾害预警系统进行发布。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，其特征在于，包括：配套设置的监测本体和地埋箱，所述监测本体包括基座，所述基座上可拆卸连接有支柱，所述支柱中部侧面可拆卸连接有控制模块，所述控制模块包括控制器模块和数据传输模块，所述支柱上部侧面可拆卸连接太阳能电池板，所述支柱顶部可拆卸连接有卫星接收天线；

所述监测本体还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括雨量计、视频采集装置、空气温湿度传感器、土壤水分传感器、渗压计，所述雨量计、土壤水分传感器、渗压计、分别对监测区域的雨量、土壤水分、压力、空气温湿度和地质环境的视频数据进行采集，送入控制器模块汇总处理后进入数据传输模块进行传输；

所述地埋箱包括箱体和电源模块，所述电源模块包括蓄电池模块和充放电模块，所述充放电模块包括逆变器和电压调节装置；

所述太阳能电池板、控制模块分别与充放电模块电连接，通过控制模块控制太阳能电池板对于蓄电池模块的充电以及蓄电池模块像其他模块提供匹配的电源电压。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，其特征在于，所述支柱侧面还设置有避雷装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，其特征在于，所述太阳能电池板通过U型箍与支柱连接，所述控制模块通过抱箍与支柱连接，所述支柱上设置有穿线孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，其特征在于，所述卫星接收天线能够接收GPS信号，并将信号送至控制模块，所述控制模块能够根据GPS信号实现对该站点位移数值计算。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害站点，其特征在于，所述地埋箱设置有防水密封条。

6.一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，其特征在于，包括管控中心、若干个如权利要求1-5所述的地质灾害站点；

所述地质灾害站点随机部署于设定的地质灾害监测区域内，若干个地质灾害站点通过数据传输模块自组网方式构成一个用于感知和采集监测区域环境传感信息的数据采集网络，并将采集的数据信息传送至管控中心加以集中处理、存储和显示；

所述管控中心包括数据处理模块、决策辅助模块、人机交互模块和显示报警模块；

所述数据处理模块，用于对接收的数据信息进行计算，得出地质环境结果，并将所得地质环境结果分别发送到决策辅助模块进行后续处理以及显示报警模块进行显示和储存；

所述决策辅助模块用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，并将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示模块，并根据指令要求在互联网中实时检索监测区域内包括地质环境数据以及天气信息相关的网页或文档发送到显示屏模块；

所述显示模块包括二维显示模块、三维显示模块和报警模块，所述二维显示模块用于显示文档信息和列表信息，所述三维显示模块，将所接收到的视频数据和地质环境结果数据融合处理后，生成各种模拟地质环境，所述报警模块包括蜂鸣报警器和信号指示灯；

所述人机交互模块用于输入信息管控命令，所述管控中心根据信息管控命令，执行对于其他模块的管控。

7.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，其特征在于，所述自组网方式包括各地质灾害站点通过分簇路由协议确定自己是成为簇头节点还是普通成员节点，其中普通成员节点负责感知监测并将感知到的地质环境信息通过数据传输模块发送至自己的簇头节点，簇头节点负责对簇内各普通成员节点发送的地质环境信息进行融合并发送至基站，并通过基站传输至所述管控中心的数据处理模块。

8.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，其特征在于，所述数据处理模块包括第一数据处理子模块、第二数据处理子模块和第三数据处理子模块，所述第一数据处理子模块用于对缺失地质数据进行修复，所述第二数据处理子模块用于对异常地质数据进行修复，所述第三数据处理子模块用于对经过第一数据处理子模块和第二数据处理子模块修复的地质数据进行滤波处理。

9.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，其特征在于，所述报警模块用于在监测数据超过预定阈值以及收到地质灾害预警控制指令时发出报警信号。

10.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星高精度监测的地质灾害管控系统，其特征在于，所述报警模块还包括用于接入政府部门灾害预警系统的转接模块，用于将预警或告警信息送入政府部门灾害预警系统进行发布。