CN111932833B - 一种山区小流域山洪预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种山区小流域山洪预警系统，包括设置在山区小流域范围内的多个山洪预警监测点，山洪预警监测点包括：基础、支柱、土壤移位形变检测装置、土壤湿度传感器、水位探测器、雨量传感器、微处理器、供电装置以及无线通信模块，所述无线通信模块用于将土壤移位形变检测装置所检测到的土壤移位形变信息、土壤湿度传感器所检测到的土壤的湿度值、水位探测器所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器所检测到的雨量值无线发送给监测数据接收站。本发明能根据山体上所布置的多个山洪预警监测点来全方位的进行山洪泥石流监测，通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点来监测并判断山体易滑坡带的整体滑坡形变情况。

Description

一种山区小流域山洪预警系统

技术领域

本发明涉及山洪、山体滑坡预警领域，特别涉及一种山区小流域山洪预警系统。

背景技术

在我国，山洪泥石流、山体滑坡等灾害是山地灾害的主要类型，每年都会造成重大的人员伤亡和财产损失，监测预警是降低该类灾害造成人员伤亡的重要措施。随着山区经济的发展以及山区开发的深化，山洪泥石流监测预警越来越重要。

目前，国内外的泥石流监测预警方式主要在降雨监测、地声监测、超声波泥位监测、红外泥位监测、视频监测等的基础上进行预警，然而这些监测预警方法都是在出现山洪泥石流时才能发挥作用，无法较为超前的进行监测预警，导致难以及时对预警进行反应并采取措施。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种山区小流域山洪预警系统，能够根据山体上所布置的多个山洪预警监测点来全方位的进行山洪泥石流监测，能够监测各监测点处的土壤是否发生移位形变来提前预知山体易滑坡带的局部监测点处可能发生山体滑坡的可能。

本发明的技术方案是：一种山区小流域山洪预警系统，包括设置在山区小流域范围内的多个山洪预警监测点，所述山洪预警监测点包括：

基础，固定于监测点所在的地面上；

支柱，下端固定于所述基础上；

土壤移位形变检测装置，埋设于所述基础下方的土壤中，用于检测所在监测点处的土壤是否发生移位形变；

土壤湿度传感器，埋设于基础下方的土壤中，用于检测土壤的湿度值；

水位探测器，设于所述基础上，用于所在监测点处出现洪水时检测洪水的水位；

雨量传感器，设于支柱上端，用于测量监测点处的雨量值；

无线通信模块，设于支柱上端，用于将所述土壤移位形变检测装置所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器所检测到的土壤的湿度值、水位探测器所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器所检测到的雨量值无线发送给监测数据接收站；

微处理器，用于接收所述土壤移位形变检测装置所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器所检测到的土壤的湿度值、水位探测器所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器所检测到的雨量值，并控制所述无线通信模块发送所接收到的信息以及各值给所述监测数据接收站；

供电装置，包括设于所述基础内部的蓄电池和设于支柱上端的太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池电连接，所述蓄电池与电源模块电连接，电源模块分别与所述土壤移位形变检测装置、土壤湿度传感器、水位探测器、雨量传感器、无线通信模块以及微处理器电连接。

上述土壤移位形变检测装置包括：

弹性波纹管，下端封闭，内部填充用于传递土壤移位形变力的液压油；

活塞筒，下端与不锈钢波纹管上端连接，且活塞筒的内部和不锈钢波纹管的内部相连通；

活塞，滑动连接于所述活塞筒内部；

压缩弹簧，下端与活塞上端连接，上端与活塞筒上端连接；

压力传感器，设于所述活塞的下端，且浸没于所述液压油中，所述压力传感器通过信号线与所述微处理器信号连接，通过所述压力传感器所检测到的压力值表示土壤移位形变信息。

上述各山洪预警监测点的支柱上端还设有与所述电源模块电连接的光信号发射装置以及光信号中转装置，其中光信号发射装置的光线发射角度可调，所述光信号发射装置用于向所在的山洪预警监测点上的光信号中转装置发射一束代表该监测点的光线，所述光信号中转装置包括架体，架体上设有多个用于中转不同山洪预警监测点所发生的光线的中转光线出射角度可调的光线中转件；该山区小流域山洪预警系统通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点来监测山体易滑坡带的山体滑坡形变，其监测山体易滑坡带的山体滑坡形变的方法为：从山体易滑坡带上的各山洪预警监测点的光信号发射装置发射出代表该监测点的光线，使该光线发射向该山洪预警监测点上的用于中转该光线的光线中转件，通过调整该光线中转件的光线出射角度，将该光线继续中转至相邻的下一个山洪预警监测点上的专门用于中转该光线的光线中转件，并继续调整所述的下一个山洪预警监测点的接收到该光线的光线中转件的光线出射角度，使该光线继续中转向下下一个山洪预警监测点，依次类推，直至该光线依次沿着排列设置于山体易滑坡带上的各山洪预警监测点进行依次中转，并最终发射至所述监测数据接收站，当所述监测数据接收站能够接收到所有山洪预警监测点自身所发生的光线时，表明所监测的山体易滑坡带未出现较大局域性的山体滑坡形变，当所述监测数据接收站只接收到部分山洪预警监测点自身所发生的光线时，表明所监测的山体易滑坡带的部分山洪预警监测点所在的区域位置出现了山体滑坡形变，可判断出，出现山体滑坡形变的位置至少发生在距离监测数据接收站最近的未将自身所发生的光线发射回监测数据接收站的山洪预警监测点处。

上述光信号发射装置发射的是红外光线，即所述光线是红外光线；各山洪预警监测点所发生的光线的波长各不相同。

上述光线中转件是反射镜或反射镜组合。

本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种山区小流域山洪预警系统，能够根据山体上所布置的多个山洪预警监测点来全方位的进行山洪泥石流监测，能够监测各监测点处的土壤是否发生移位形变来提前预知山体易滑坡带的局部监测点处可能发生山体滑坡的可能，通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点之间的检测光线的依次传递状况来监测并判断山体易滑坡带的整体滑坡形变情况。

附图说明

图1为本发明的整体系统示意图；

图2为本发明的山洪预警监测点结构示意图；

图3为本发明的土壤移位形变检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参见图1-图3，本发明实施例提供了一种山区小流域山洪预警系统，包括设置在山区小流域1范围内的多个山洪预警监测点3，参见图2，所述山洪预警监测点3包括基础3-2、支柱3-1、土壤移位形变检测装置3-4、土壤湿度传感器3-11、水位探测器3-12、雨量传感器3-9、无线通信模块3-10、微处理器以及供电装置等，其中所述基础3-2固定于监测点所在的地面上，支柱3-1下端固定于所述基础3-2上；土壤移位形变检测装置3-4埋设于所述基础3-2下方的土壤中，用于检测所在监测点处的土壤是否发生移位形变，从而能够根据检测的土壤位移形变情况来判断单个检测点处的山体土壤稳定状况；土壤湿度传感器3-11埋设于基础3-2下方的土壤中，用于检测土壤的湿度值，根据湿度值可以判断雨水对山体的浸润状况，从而收集可能的山体滑坡的土壤湿度数据；水位探测器3-12设于所述基础3-2上，用于所在监测点处出现洪水时检测洪水的水位；雨量传感器3-9设于支柱3-1上端，用于测量监测点处的雨量值，从而提供山体滑坡分析时的雨量相关数据；无线通信模块3-10设于支柱3-1上端，用于将所述土壤移位形变检测装置3-4所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器3-11所检测到的土壤的湿度值、水位探测器3-12所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器3-9所检测到的雨量值无线发送给监测数据接收站2；微处理器用于接收所述土壤移位形变检测装置3-4所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器3-11所检测到的土壤的湿度值、水位探测器3-12所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器3-9所检测到的雨量值，并控制所述无线通信模块3-10发送所接收到的信息以及各值给所述监测数据接收站2，通过监测数据接收站2来分析山体滑坡的可能状态，从而给出预警信息；所述供电装置包括设于所述基础3-2内部的蓄电池3-15和设于支柱3-1上端的太阳能电池板3-3，所述太阳能电池板3-3与蓄电池3-15电连接，所述蓄电池3-15与电源模块电连接，电源模块分别与所述土壤移位形变检测装置3-4、土壤湿度传感器3-11、水位探测器3-12、雨量传感器3-9、无线通信模块3-10以及微处理器电连接，通过太阳能供电的好处在于不用拉设电缆就能够给各监测点供电，且太阳能属于清洁可再生能源，方便山区环境各个监测点的供电。

进一步地，参见图3，所述土壤移位形变检测装置3-4包括弹性波纹管3-4-1、活塞筒3-4-2、活塞3-4-4、压缩弹簧3-4-3以及压力传感器3-4-5等，其中弹性波纹管3-4-1的下端封闭，内部填充用于传递土壤移位形变力的液压油3-4-6；活塞筒3-4-2下端与不锈钢波纹管3-4-1上端连接，且活塞筒3-4-2的内部和不锈钢波纹管3-4-1的内部相连通；活塞3-4-4滑动连接于所述活塞筒3-4-2内部；压缩弹簧3-4-3下端与活塞3-4-4上端连接，上端与活塞筒3-4-2上端连接；压力传感器3-4-5设于所述活塞3-4-4的下端，且浸没于所述液压油3-4-6中，所述压力传感器3-4-5通过信号线3-5与所述微处理器信号连接，通过所述压力传感器3-4-5所检测到的压力值表示土壤移位形变信息。当某山洪预警监测点3处的土壤发送形变移位，则对应的埋在土壤中的弹性波纹管3-4-1便会发送变形，则其中的液压油便会给活塞施加一定的压力，从而导致活塞上所设的压力传感器所检测到的压力发生变化，通过压力传感器将压力值发送给所述微处理器，微处理器进一步将该压力值发送给监测数据接收站2。本发明通过不锈钢波纹管3-4-1加液压油的方式传递土壤形变压力的优点在于能够检测来自土壤各个方向的形变，因为波纹管在外力作用下能够灵敏的在各个方向产生摆动变形，从而将形变带来的力通过液压油传递给压力传感器，能够灵敏的监测到来自土壤的各个方向的形变。监测数据接收站2能够根据各监测点检测的土壤位移形变情况来判断单个检测点处的山体土壤稳定状况。

进一步地，各山洪预警监测点3的支柱3-1上端还设有与所述电源模块电连接的光信号发射装置3-8以及光信号中转装置，其中光信号发射装置3-8的光线发射角度可调，所述光信号发射装置3-8用于向所在的山洪预警监测点3上的光信号中转装置发射一束代表该监测点的光线4，所述光信号中转装置包括架体3-6，架体3-6上设有多个用于中转不同山洪预警监测点3所发生的光线4的中转光线出射角度可调的光线中转件3-7；该山区小流域山洪预警系统通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点3来监测山体易滑坡带的山体滑坡形变(参考图1中的a监测路线及b监测路线)，其监测山体易滑坡带的山体滑坡形变的方法为：从山体易滑坡带上的各山洪预警监测点3的光信号发射装置3-8发射出代表该监测点的光线4，使该光线4发射向该山洪预警监测点3上的用于中转该光线4的光线中转件3-7，通过调整该光线中转件3-7的光线出射角度，将该光线4继续中转至相邻的下一个山洪预警监测点3上的专门用于中转该光线4的光线中转件3-7，并继续调整所述的下一个山洪预警监测点3的接收到该光线4的光线中转件3-7的光线出射角度，使该光线4继续中转向下下一个山洪预警监测点3，依次类推，直至该光线依次沿着排列设置于山体易滑坡带上的各山洪预警监测点3进行依次中转，并最终发射至所述监测数据接收站2，当所述监测数据接收站2能够接收到所有山洪预警监测点3自身所发生的光线4时，表明所监测的山体易滑坡带未出现较大局域性的山体滑坡形变，当所述监测数据接收站2只接收到部分山洪预警监测点3自身所发生的光线4时，表明所监测的山体易滑坡带的部分山洪预警监测点3所在的区域位置出现了山体滑坡形变，可判断出，出现山体滑坡形变的位置至少发生在距离监测数据接收站2最近的未将自身所发生的光线4发射回监测数据接收站2的山洪预警监测点3处如果此时再结合各个监测点所监测到自身所在处的土壤形变信息，则如果距离监测数据接收站2最近的未将自身所发生的光线4发射回监测数据接收站2的山洪预警监测点3所监测到的土壤形变未发生显著变化，则能够肯定的判断出至少在该监测点处出现了较为整体性的山体滑坡。其中各山洪预警监测点3所发生的光线4的波长各不相同，以此来区分代表不同山洪预警监测点3的光线。所述光信号发射装置3-8发射的可以是不同波长的红外光线，即发射的光线4是不同波长的红外光线。所述光线中转件3-7是反射镜或反射镜组合。

综上所述，本发明实施例提供的一种山区小流域山洪预警系统，能够根据山体上所布置的多个山洪预警监测点来全方位的进行山洪泥石流监测，能够监测各监测点处的土壤是否发生移位形变来提前预知山体易滑坡带的局部监测点处可能发生山体滑坡的可能，通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点之间的检测光线依次传递的通断(以及通过检测光线在经过各监测点依次中转后，在最终的检测光线接收终端上的光斑位移的变化来判断相应局域处的山体滑坡的微幅形变情况)来监测并判断山体易滑坡带的整体滑坡形变情况。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种山区小流域山洪预警系统，包括设置在山区小流域(1)范围内的多个山洪预警监测点(3)，其特征在于，所述山洪预警监测点(3)包括：

基础(3-2)，固定于监测点所在的地面上；

支柱(3-1)，下端固定于所述基础(3-2)上；

土壤移位形变检测装置(3-4)，埋设于所述基础(3-2)下方的土壤中，用于检测所在监测点处的土壤是否发生移位形变；

土壤湿度传感器(3-11)，埋设于基础(3-2)下方的土壤中，用于检测土壤的湿度值；

水位探测器(3-12)，设于所述基础(3-2)上，用于所在监测点处出现洪水时检测洪水的水位；

雨量传感器(3-9)，设于支柱(3-1)上端，用于测量监测点处的雨量值；

无线通信模块(3-10)，设于支柱(3-1)上端，用于将所述土壤移位形变检测装置(3-4)所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器(3-11)所检测到的土壤的湿度值、水位探测器(3-12)所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器(3-9)所检测到的雨量值无线发送给监测数据接收站(2)；

微处理器，用于接收所述土壤移位形变检测装置(3-4)所检测到的土壤移位形变信息、所述土壤湿度传感器(3-11)所检测到的土壤的湿度值、水位探测器(3-12)所检测到的洪水的水位值以及雨量传感器(3-9)所检测到的雨量值，并控制所述无线通信模块(3-10)发送其所接收到的信息以及各值给所述监测数据接收站(2)；

供电装置，包括设于所述基础(3-2)内部的蓄电池(3-15)和设于支柱(3-1)上端的太阳能电池板(3-3)，所述太阳能电池板(3-3)与蓄电池(3-15)电连接，所述蓄电池(3-15)与电源模块电连接，电源模块分别与所述土壤移位形变检测装置(3-4)、土壤湿度传感器(3-11)、水位探测器(3-12)、雨量传感器(3-9)、无线通信模块(3-10)以及微处理器电连接；

各山洪预警监测点(3)的支柱(3-1)上端还设有与所述电源模块电连接的光信号发射装置(3-8)以及光信号中转装置，其中光信号发射装置(3-8)的光线发射角度可调，所述光信号发射装置(3-8)用于向所在的山洪预警监测点(3)上的光信号中转装置发射一束代表该监测点的光线(4)，所述光信号中转装置包括架体(3-6)，架体(3-6)上设有多个用于中转不同山洪预警监测点(3)所发生的光线(4)的中转光线出射角度可调的光线中转件(3-7)；该山区小流域山洪预警系统通过多个依次排列设置于易发生山洪滑坡的山体易滑坡带上的山洪预警监测点(3)来监测山体易滑坡带的山体滑坡形变，其监测山体易滑坡带的山体滑坡形变的方法为：从山体易滑坡带上的各山洪预警监测点(3)的光信号发射装置(3-8)发射出代表该监测点的光线(4)，使该光线(4)发射向该山洪预警监测点(3)上的用于中转该光线(4)的光线中转件(3-7)，通过调整该光线中转件(3-7)的光线出射角度，将该光线(4)继续中转至相邻的下一个山洪预警监测点(3)上的专门用于中转该光线(4)的光线中转件(3-7)，并继续调整所述的下一个山洪预警监测点(3)的接收到该光线(4)的光线中转件(3-7)的光线出射角度，使该光线(4)继续中转向下下一个山洪预警监测点(3)，依次类推，直至该光线依次沿着排列设置于山体易滑坡带上的各山洪预警监测点(3)进行依次中转，并最终发射至所述监测数据接收站(2)，当所述监测数据接收站(2)能够接收到所有山洪预警监测点(3)自身所发生的光线(4)时，表明所监测的山体易滑坡带未出现较大局域性的山体滑坡形变，当所述监测数据接收站(2)只接收到部分山洪预警监测点(3)自身所发生的光线(4)时，表明所监测的山体易滑坡带的部分山洪预警监测点(3)所在的区域位置出现了山体滑坡形变，可判断出，出现山体滑坡形变的位置至少发生在距离监测数据接收站(2)最近的未将自身所发生的光线(4)发射回监测数据接收站(2)的山洪预警监测点(3)处，此时再结合各个监测点所监测到自身所在处的土壤形变信息，则如果距离监测数据接收站(2)最近的未将自身所发生的光线(4)发射回监测数据接收站(2)的山洪预警监测点(3)所监测到的土壤形变未发生显著变化，则能够肯定的判断出至少在该监测点处出现了整体性的山体滑坡。

2.如权利要求1所述的一种山区小流域山洪预警系统，其特征在于，所述土壤移位形变检测装置(3-4)包括：

弹性波纹管(3-4-1)，下端封闭，内部填充用于传递土壤移位形变力的液压油(3-4-6)；

活塞筒(3-4-2)，下端与不锈钢波纹管(3-4-1)上端连接，且活塞筒(3-4-2)的内部和不锈钢波纹管(3-4-1)的内部相连通；

活塞(3-4-4)，滑动连接于所述活塞筒(3-4-2)内部；

压缩弹簧(3-4-3)，下端与活塞(3-4-4)上端连接，上端与活塞筒(3-4-2)上端连接；

压力传感器(3-4-5)，设于所述活塞(3-4-4)的下端，且浸没于所述液压油(3-4-6)中，所述压力传感器(3-4-5)通过信号线(3-5)与所述微处理器信号连接，通过所述压力传感器(3-4-5)所检测到的压力值表示土壤移位形变信息。

3.如权利要求1所述的一种山区小流域山洪预警系统，其特征在于，各山洪预警监测点(3)所发生的光线(4)的波长各不相同。

4.如权利要求1所述的一种山区小流域山洪预警系统，其特征在于，所述光信号发射装置(3-8)发射的是红外光线，即所述光线(4)是红外光线。

5.如权利要求1所述的一种山区小流域山洪预警系统，其特征在于，所述光线中转件(3-7)是反射镜或反射镜组合。

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