CN112130175A - 一种地质监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地质监测系统及方法。该系统包括：GNSS接收机、传感器采集设备及平台服务器；平台服务器分别与GNSS接收机和传感器采集设备相连，GNSS接收机与传感器采集设备相连；传感器采集设备用于采集加速度信息及所处地质的倾角信息，当加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将触发信号发送至GNSS接收机；GNSS接收机接收到触发信号后，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将位置信息发送至传感器采集设备；传感器采集设备还用于将加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量及位置信息发送至平台服务器。利用该系统，能够有效降低系统功耗和系统成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及卫星技术领域，尤其涉及一种地质监测系统及方法。
背景技术
滑坡的发生，受到多种因素的影响，地下水活动、降雨是较为常见的诱发因素，是以需要对其进行自动监测。而滑坡发生前，往往可以通过坡体、支护结构的位移迹象提前预警。
卫星地质监测已全面在市场上应用，采用的技术方案多是高精度GNSS接收机，2G/3G/4G等无线通信技术，组成的卫星接收功能，供电系统由太阳能电池板和铅酸电池组合。这种方案在实际应用中可以达到监测的目的，但是它仍然有功耗高、系统笨重等缺点。
因此，如何降低地质灾害监测系统的功耗和成本是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种地质监测系统及方法，能够有效降低系统功耗和系统成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种地质监测系统，包括：GNSS接收机、传感器采集设备及平台服务器；
所述平台服务器分别与所述GNSS接收机和所述传感器采集设备相连，所述GNSS接收机与所述传感器采集设备相连；
所述传感器采集设备，用于采集加速度信息及所处地质的倾角信息，当所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将所述触发信号发送至所述GNSS接收机；所述GNSS接收机接收到触发信号后，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将所述位置信息发送至所述传感器采集设备；
所述传感器采集设备，还用于将所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量及所述位置信息发送至所述平台服务器。
第二方面，本发明实施例还提供了一种地质监测方法，包括：
采集加速度信息及所处地质的倾角信息；
当所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号；
根据所述触发信号控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，以接收卫星发送的位置信息；
将所述加速度信息的变化量、所述倾角信息和所述位置信息发送至平台服务器。
本发明实施例提供了一种地质监测系统及方法，首先通过传感器采集设备采集加速度信息及所处地质的倾角信息，当加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将触发信号发送至GNSS接收机；然后通过GNSS接收机接收触发信号，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将位置信息发送至传感器采集设备；最后通过传感器采集设备将加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量及位置信息发送至平台服务器。利用上述技术方案，能够有效降低系统功耗和系统成本，使用传感器采集设备对加速度信息和地质的倾角信息进行采集，实现了地质监测的实时性和准确性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种地质监测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种地质监测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种地质监测系统的结构示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种地质监测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种地质监测系统的结构示意图，该方法可适用于对地质灾害进行监测的情况，其中该地质监测系统可以由软件和/或硬件实现，该地质监测系统可以用于实时准确的监测地质灾害的发生。其中，地质灾害可以是斜体滑坡等自然地质灾害。
现有的地质监测系统使用高精度的GNSS接收机对地质灾害进行监测，使用2G/3G/4G无线通信技术，系统的供电设备由太阳能电池板和铅酸电池组合。该地质监测系统的GNSS接收长时间处于监测状态，使得系统功耗较大，并且无法根据现场地质情况动态调整监测频率。此外2G/3G/4G无线通信技术也极大的增加了系统功耗。
本发明实施例中的地质监测系统不仅具有GNSS接收机还包括传感器采集设备，传感器采集设备可以实时对地质情况进行监测，并可以触发GNSS接收机，GNSS接收机平时处于休眠状态极大的降低了系统功耗，该系统采用窄带通信模块进行通信，更加智能且可以减少系统功耗。
如图1所示，本发明实施例一提供的一种地质监测系统的结构示意图，包括：GNSS接收机110、传感器采集设备120及平台服务器130。
平台服务器130分别与GNSS接收机110和传感器采集设备120相连，GNSS接收机110与传感器采集设备120相连；
传感器采集设备120，用于采集加速度信息及所处地质的倾角信息，当加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将触发信号发送至GNSS接收机110；GNSS接收机110接收到触发信号后，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将位置信息发送至传感器采集设备120；
传感器采集设备120，还用于将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量及位置信息发送至平台服务器130。
其中，GNSS接收机110可以认为是一种具有高精度定位功能的接收设备，GNSS接收机110可以支持串口和网络数据传输，并且具有毫米级载波相位观测值。GNSS接收机110可以包括多个卫星信号通道，能够对多个卫星信号进行跟踪和量测。
GNSS接收机110广泛应用于各种监测领域，可以用于滑坡，沉降，形变等各种监测领域，监测精度可以达到毫米级。
需要说明的是，GNSS接收机110可以为任意一种型号和类型的GNSS接收机，只要能够用于高精度定位即可，此处不做具体限制。
GNSS接收机110可以与传感器采集设备120相连，GNSS接收机110还可以与平台服务器130相连。其中，GNSS接收机110可以包括多个串口，可以通过不同串口连接多个设备，示例性的，GNSS接收机110可以通过串口的连接方式与传感器采集设备120相连。
GNSS接收机110可以用于接收传感器采集设备120发送的触发信号，GNSS接收机110接收到触发信号后，可以由原本的休眠状态切换至工作状态，当GNSS接收机110处于工作状态后，可以用于通过卫星天线获取发生地质灾害的位置信息，进一步将位置信息发送至传感器采集设备120。
需要说明的是，GNSS接收机110可以长期处于休眠状态，当GNSS接收机110处于休眠状态时，GNSS接收机110可以实现最低功耗，此处休眠状态可以理解为断电状态。GNSS接收机110可以在以下两种情况发生时由休眠状态切换至工作状态。
情况一，当GNSS接收机110接收到传感器采集设备120发送的触发信号后，GNSS接收机110可以将状态切换至工作状态；情况二，当GNSS接收机110的处理器140每隔第二设定时长，控制GNSS接收机110由休眠状态切换至工作状态。
其中，触发信号可以为一种具有触发作用的信号，示例性的，触发信号可以触发GNSS接收机110切换至工作状态的信号，触发信息的内容此处不做具体限制。
其中，位置信息可以为发生地质灾害的具体位置坐标，位置信息可以包括地质发生位移前的坐标和地质发生位移后的坐标。位置信息可以由卫星获取，并通过卫星天线发送至GNSS接收机110。
其中，传感器采集设备120可以为任意一种能够通过传感器进行数据采集的设备，此处对传感器采集设备120的型号不做具体限制，示例性的，传感器采集设备120可以为微机电系统传感器(Microelectro Mechanical Systems，MEMS)。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。
传感器采集设备120可以通过串口与GNSS接收机110相连，传感器采集设备120还可以通过窄带通信模块与平台服务器130相连。
传感器采集设备120可以用于采集加速度信息及所处地质的倾角信息，传感器采集设备120可以根据采集到的加速度信息及所处地质的倾角信息，确定加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量，当加速度信息的变化量和倾角信息的变化量中的任意一个或两个超过设定阈值时，传感器采集设备120可以自动生成触发信号，并将触发信号通过传感器采集设备120的串口发送至GNSS接收机110。以用于触发GNSS接收机110由睡眠状态切换至工作状态。
其中，加速度信息可以为传感器采集设备120测量得到的加速度数据，地质的倾角信息可以为传感器采集设备120测量得到的倾角数据。
其中，加速度信息的变化量可以理解为传感器采集设备120在任意两个不同时间段测量得到的加速度信息的差值；倾角信息的变化量可以理解为传感器采集设备120在任意两个不同时间段测量得到的倾角信息的差值。
其中，设定阈值可以理解为用户自定义设置的具体数值，示例性的，加速度信息的变化量的设定阈值可以设置为1mm/s2，倾角信息的变化量的设定阈值可以设置为0.1度。
传感器采集设备120可以用于将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量，通过传感器采集设备120的窄带物联网天线发送至服务器平台，传感器采集设备120还可以将GNSS接收机110发送的位置信息通过NB-IOT天线发送至服务器平台。
平台服务器130可以为一种软件平台，平台服务器130可以包括显示屏，示例性的，平台服务器130可以为一种用于计算数据并显示信息的一种软件平台。
平台服务器130可以通过串口分别与GNSS接收机110和传感器采集设备120连接。
平台服务器130可以用于接收传感器采集设备120通过NB-IOT天线发送的加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量及位置信息。平台服务器130接收到上述信息后可以将上述信息通过显示屏展示给用户，便于用户查看。
示例性的，当每次获取的位置信息没有发生变化时，平台服务器130在屏幕上可以通过一条直线的形式将位置信息显示给用户，直线是由每次获取的不同位置信息构成，当获取的位置信息发生变化时，平台服务器130在屏幕上显示的直线会有上升或下降，上升的点或下降的点即表征发生变化的位置信息。
平台服务器130还可以用于当获取的位置信息发生变化时，根据获取的位置信息，计算位置差分数据，位置差分数据可以为地质发生位移前的位置信息与地质发生位移后的位置的差值。平台服务器130计算出位置差分数据后，可以通过显示屏展示给用户查看。
本发明实施例一提供的一种地质监测系统，首先通过传感器采集设备采集加速度信息及所处地质的倾角信息；其次当加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将触发信号发送至GNSS接收机；最后GNSS接收机接收到触发信号后，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将位置信息发送至传感器采集设备。上述系统中的GNSS接收机的睡眠状态能够有效降低系统功耗和系统成本，传感器采集设备使用窄带通信传输信息，既能降低系统功耗又能保证系统定位的准确性，系统功耗的减少可以进一步减少系统配置电池的容量，以及系统的运维成本。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种地质监测系统的结构示意图，本实施例二在上述各实施例的基础上进行优化。在本实施例尚未详尽之处可参见实施例一，此处不作赘述。
在本实施例中，传感器采集设备220包括加速度传感器221、倾角传感器222和窄带通信模块223；
加速度传感器221用于采集传感器采集设备220的加速度；倾角传感器222用于采集传感器采集设备220所处地质的倾角信息；
传感器采集设备220通过窄带通信模块223将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量及位置信息发送至平台服务器230。
具体的，传感器采集设备220可以包括加速度传感器221、倾角传感器222和窄带通信模块223。
其中，加速度传感器221可以为一种能够测量加速度的传感器，加速度传感器221可以为任意一种可以测量物体加速度的传感器，此处不对加速度传感器221的型号和类型做具体限制，可以根据实际情况自主选择。
示例性的，传感器采集设备220可以通过加速度传感器221测量地质是否有具有加速度，若测量到有加速度，则传感器采集设备220可以发送触发信号至GNSS接收机210，将GNSS接收机210由睡眠状态切换至工作状态。
其中，倾角传感器222可以为一种能够测量倾角的传感器，倾角传感器222可以为任意一种可以测量物体倾角发生变化的传感器，此处不对倾角传感器222的型号和类型做具体限制，可以根据实际情况自主选择。
示例性的，传感器采集设备220可以通过倾角传感器222测量地质是否存在倾斜角度的变化，若测量到地质的倾斜角度发生变化，则传感器采集设备220可以发送触发信号至GNSS接收机210，将GNSS接收机210由睡眠状态切换至工作状态。
其中，窄带通信模块223可以理解为一种用于设备间通信的模块。
在本实施例中，窄带通信模块223可以包括NB-IOT天线和NB-IOT模块。其中，NB-IOT天线可以用于获取传感器采集设备220采集到的加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量，NB-IOT天线还可以用于将GNSS接收机210发送的位置信息发送至传感器采集设备220。
其中，加速度信息可以为加速度传感器221测量得到的加速度数据，地质的倾角信息可以为倾角传感器222测量得到的倾角数据。
其中，加速度信息的变化量可以理解为加速度传感器221在任意两个不同时间段测量得到的加速度信息的差值；倾角信息的变化量可以理解为倾角传感器222在任意两个不同时间段测量得到的倾角信息的差值。
传感器采集设备220可以用于将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量，通过窄带通信模块223的NB-IOT天线发送至服务器平台，传感器采集设备220还可以将GNSS接收机110发送的位置信息通过窄带通信模块223的NB-IOT天线发送至服务器平台。
进一步的，传感器采集设备220每隔第一设定时长通过窄带通信模块223将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量发送至平台服务器230。
其中，第一设定时长可以理解为用户设定的一个具体的时间段，例如，用户可以将第一设定时长设置为2小时，即传感器采集设备220每隔两小时可以通过窄带通信模块223将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量发送至平台服务器230。
具体的，传感器采集设备220每隔第一设定时长可以通过窄带通信模块223中的NB-IOT天线将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量发送至平台服务器230。以用于在平台服务器230上显示上述变化量，方便用户随时查看。
进一步的，GNSS接收机210包括处理器211和GNSS定位模块212；处理器211用于根据接收的触发信号，控制GNSS接收机210由休眠状态切换至工作状态；GNSS定位模块212用于接收卫星发送的位置信息。
其中，GNSS接收机210可以包括处理器211和GNSS定位模块212，处理器211可以为GNSS接收机的主处理器，处理器211可以用于根据触发信号控制GNSS接收机210由休眠状态切换至工作状态。
GNSS定位模块212可以为GNSS接收机210内部的核心模块，GNSS定位模块212可以用于接收通过卫星测量得到的发生地质灾害的位置信息。
其中，卫星可以为具有精确定位功能的卫星定位系统，例如GPS卫星定位系统。
进一步的，处理器211还用于每隔第二设定时长控制GNSS接收机210由休眠状态切换至工作状态，使得GNSS接收机210接收卫星发送的位置信息。
其中，第二设定时长可以理解为用户设定的一个具体的时间段，例如，用户可以将第一设定时长设置为3小时，即处理器211每隔3小时控制GNSS接收机210由休眠状态切换至工作状态。
其中，用户可以设置处理器211的第二设定时长，每隔第二设定时长，处理器211将GNSS接收机210由原本的睡眠状态切换至工作状态。GNSS接收机210在工作状态时，可以通过卫星天线接收卫星发送的位置信息和时间信息，时间信息可以为获取位置信息的时间。
进一步的，处理器211还用于当GNSS接收机210将位置信息发送至平台服务器230后，控制GNSS接收机210由工作状态切换至休眠状态。
其中，当GNSS接收机210将位置信息发送至传感器采集设备220后，需要传感器采集设备220通过窄带通信模块223将位置信息发送至平台服务器230，所以，当GNSS接收机210将位置信息发送至传感器采集设备220后，可以由工作状态切换至休眠状态，传感器采集设备220一直保持工作状态用于发送位置信息。
其中，控制GNSS接收机210中的处理器211可以控制GNSS接收机210由工作状态切换至休眠状态，也可以控制GNSS接收机210由休眠状态切换至工作状态。
进一步的，窄带通信模块223为NB-IOT窄带通信模块。
示例性的，窄带通信模块223可以为NB-IOT窄带通信模块，窄带物联网技术应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。物联网的应用层相当于人的大脑，负责分析和处理各种数据。
本实施例中，NB-IOT窄带通信模块可以包括NB-IOT天线和NB-IOT模块，使用NB-IOT窄带通信模块进行通信可以减少网络功耗，进行智能通信。
进一步的，处理器221为SAMA5处理器，GNSS定位模块212采用系统级SOC芯片实现。
其中，SAMA5处理器为嵌入式的一款微处理器，使用SAMA5处理器可以防止克隆、确保真实性以及保护应用的通信和数据存储安全的功能；SAMA5处理器器件嵌入了各种高级通信外设，因此是网桥和网关的理想之选；SAMA5处理器可以降低所有模式下的功耗，以低功耗保持高工作频率。
其中，SOC芯片是一种集成电路的芯片，可以有效降低电子/信息系统产品的开发成本。SOC芯片可以有效降低GNSS接收机的功耗，进而使得地质监测系统的功耗得到有效降低。
进一步的，地质监测系统还包括电源管理设备240；电源管理设备240，用于对GNSS接收机210、传感器采集设备220和平台服务器230供电，并根据GNSS接收机210的状态进行智能供电。
其中，电源管理设备240可以是为整个系统内的各个设备供电的设备，电源管理设备240可以管理系统内各个设备的供电情况。示例性的，电源管理设备240可以为传感器采集设备220和GNSS接收机210供电。
根据GNSS接收机210的状态进行智能供电可以理解为，当GNSS接收机210切换至睡眠状态时，电源管理设备240可以停止对GNSS接收机210进行供电，但依然保持对传感器采集设备220和平台服务器230进行供电；当GNSS接收机210切换至工作状态时，电源管理设备240可以对GNSS接收机210进行供电，使得GNSS接收机210保持正常工作。
需要说明的是，电源管理设备240时刻保持为传感器采集设备220和平台服务器230进行供电，使得传感器采集设备220实时采集加速度信息及所处地质的倾角信息，平台服务器230实时显示加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量及位置信息。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种地质监测系统的结构示意图，卫星地质监测已全面在市场上应用，采用的技术方案多是高精度GNSS接收机，2G/3G/4G等无线通信技术组成的卫星接收功能，供电系统由太阳能电池板和铅酸电池组合。这种方案在实际应用中可以达到监测的目的，但是它仍然有功耗高、系统笨重等缺点。
现有的地质监测系统主要存在以下三个方面的问题：
1、GNSS接收机一直处于工作状态，但是由于未发生滑坡等灾害，所以GNSS接收机获取的位置信息一直处于平稳的直线状态。
2、系统2G/3G/4G网络由于一直处于在线状态，GNSS接收机系统的CPU一直处于运行状态，也会增加系统功耗。
3、目前形变监测GNSS接收机，无法根据现场地质情况动态调整监测频率，例如地质隐患点是否有滑坡动的出现。
因此，系统功耗一直大量消耗在未发生灾害的时段，势必需要增加电池容量，增大太阳能电池板功率，造成地质监测系统的成本增加。
本实施例中的地质监测系统可以将GNSS接收机高精度定位技术，MEMS传感器技术，窄带通信技术，嵌入式系统休眠唤醒技术融合起来，以进一步降低地质监测系统的功耗，减少该系统配置电池容量，减小太阳能电池板功率，进而降低监测站的建设及运维成本。
如图3所示，GNSS接收机包括GNSS天线310即卫星天线和SAMA5+NorFlash+GNSS定位模块320，传感器采集设备包括NB-IOT天线330和STM32L4+加速度倾角传感器+NB-IOT模块340，窄带通信模块包括NB-IOT模块和NB-IOT天线。
电源管理设备350分别与SAMA5+NorFlash+GNSS定位模块320和STM32L4+加速度倾角传感器+NB-IOT模块340相连，GNSS天线310与SAMA5+NorFlash+GNSS定位模块320相连，NB-IOT天线330和STM32L4+加速度倾角传感器+NB-IOT模块340相连，SAMA5+NorFlash+GNSS定位模块320与STM32L4+加速度倾角传感器+NB-IOT模块340相连。
其中，GNSS接收机由SAMA5处理器、外部存储NorFlash、GNSS定位模块、GNSS天线组成。
GNSS接收机有休眠、唤醒功能。休眠主要是通过处理器的低功耗模式来实现的，空闲的时候可以设置为睡眠状态，使处理器进入超低功耗状态。同时GNSS定位模块也进入休眠状态，仅保留部分供电，这样GNSS接收机唤醒后可以快速获得准确实时的时间信息。
传感器采集设备主要由STM32L4+加速度倾角传感器+地磁传感器+NB-IOT通信模块和NB-IOT天线组成。
STM32L4系列微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)是专用于微功耗系统应用，该地质监测系统始终处于工作状态，传感器采集设备实时监控加速度动、静和角度的变化情况。一旦传感器采集设备检测到设备动了或者角度发生的缓慢变化率超过了阈值，MCU立刻发送触发信号给GNSS接收机。
本实施例中的地质监测系统为保证系统获得最低功耗，传感器采集设备通过窄带通信模块，采用定时上报，在传感器采集设备采集到加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时，进行加报的通信策略。
另外，为了监测到设备的移动位移大小，GNSS接收机在检测到设备动了后，将加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量上传至平台服务器。
进一步的，电源管理设备350负责系统电源管理，包括休眠状态时实现各模块端操作。其中，模块端操作可以包括GNSS接收机在断电后进入休眠状态，传感器采集设备和平台服务器保持供电继续工作。
其中，加速度、倾角和地磁传感器采集系统即传感器采集设备。系统采集加速度、倾角传感器的加速度和倾角变化信息即采集加速度信息及所处地质的倾角信息，用于判断获取地质状态的设备是否发生移动或倾斜，一旦检测到加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值，传感器采集设备触发高精度定位模块即GNSS接收机的GNSS定位模块。
GNSS接收机采用休眠、唤醒方案即休眠状态和工作状态。系统处理器有休眠功能，可以定时唤醒即每隔第二设定时长控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，也可以外部唤醒即接收到触发信号后GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态。GNSS接收机平时处于休眠状态，GNSS模块处于断电状态，一旦传感器采集设备采集到加速度和倾角变化量超过阈值，灾害发生时，迅速将GNSS接收机唤醒，GNSS定位模块上电获取位置信息。
其中，GNSS接收机定时唤醒，用于获取最新的位置信息和时间信息。
在本实施例中，由于2G/3G/4G网络功耗太大，采用NB-IOT窄带通信方案，用于将传感器采集设备采集的加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量及位置信息发送到平台服务器。
本发明实施例所述的地质监测系统将MEMS传感器技术与GNSS高精度定位技术结合，并用传感器采集设备触发GNSS定位模块工作，达到控制地质监测系统功耗的目的；传感器采集设备独立运行，保持实时采集的工作状态，保证了地质监测系统的实时性和可靠性；该系统采用NB-IOT窄带通信模块进行通信，技能降低系统功耗又能保证系统定位准确性。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种地质监测方法的流程示意图，本实施例可适用于对地质灾害进行监测的情况，该方法可以由实施例一中提供的地质监测系统来执行，地质监测系统可以由硬件和软件来实现，该方法具体包括如下步骤：
其中，根据上述实施例一对地质监测系统的描述，可知地质监测系统具体包括：GNSS接收机、传感器采集设备及平台服务器。
如图4所示，本实施例四提供的一种地质监测方法，具体包括如下步骤：
步骤410、采集加速度信息及所处地质的倾角信息。
其中，地质监测系统可以通过传感器采集设备可以采集加速度信息和倾角信息。传感器采集设备可以通过加速度传感器采集加速度信息，并可以通过倾角传感器采集倾角信息。
传感器采集系统采用的是ST的STM32L4微控制器，加速度传感器和倾角传感器采用ADI的ADXL362传感器。
步骤420、当加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号。
具体的，传感器采集设备还可以用于确定加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量是否超过设定阈值，当加速度信息的变化量和倾角信息的变化量中的任意一个超过设定阈值后，生成触发信号，并将触发信号发送至GNSS接收机。
步骤430、根据触发信号控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，以接收卫星发送的位置信息。
示例性的，GNSS接收机接收到传感器采集设备发送的触发信号后，GNSS接收机的处理器可以控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，此时，GNSS接收机可以通过窄带通信模块的NB-IOT天线接收卫星发送的位置信息。
具体的，GNSS接收机可以采用微芯SAMA5集成双倍数据数率(Double Data Rate，DDR)的处理器，外置NORFlash和系统级芯片(System on Chip，SOC)的方案。
本实施例中，虽然传感器采集设备虽然一直处于工作状态，但是GNSS接收机平时处于休眠状态，休眠后可以实现最低功耗。使得地质监测系统的功耗大大降低。其中，GNSS接收机处于休眠状态时，功耗小于0.5mW。
具体的，GNSS接收机的休眠状态主要可以通过处理器的低功耗模式来实现，在没有接收到触发信号或没有根据第二设定时长切换工作状态时，可以将GNSS接收机设置为睡眠状态，使GNSS接收机的处理器进入超低功耗状态。
其中，GNSS接收机可以通过处理器的特定引脚接收触发信号。示例性的，当GNSS接收机处于休眠状态后，可以设置处理器的外部中断功能的输入口，外部中断功能的输入口可以用于接收触发信号。
步骤440、将加速度信息的变化量、倾角信息的变化量和位置信息发送至平台服务器。
其中，传感器采集设备可以通过窄带通信模块的NB-IOT天线将加速度信息的变化量和倾角信息的变化量发送至平台服务器；GNSS接收机可以首先将位置信息发送至传感器采集设备，传感器采集设备再通过NB-IOT天线将位置信息发送至平台服务器。
需要说明的是，地质监测系统采用双系统微处理器(Microprocessor Unit，MPU)加MCU的方案。其中，微机中的中央处理器称为微处理器；微控制单元称单片微型计算机或单片机。
本实施例四提供的一种地质监测方法，首先采集加速度信息及所处地质的倾角信息，然后当加速度信息的变化量和/或倾角信息的变化量超过设定阈值时生成触发信号，之后根据触发信号控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，以接收卫星发送的位置信息，最后将加速度信息的变化量、倾角信息的变化量和位置信息发送至平台服务器。利用上述方法，能够有效降低系统功耗和系统成本，使用传感器采集设备对加速度信息和地质的倾角信息进行采集，实现了地质监测的实时性和准确性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种地质监测系统，其特征在于，包括：GNSS接收机、传感器采集设备及平台服务器；
所述平台服务器分别与所述GNSS接收机和所述传感器采集设备相连，所述GNSS接收机与所述传感器采集设备相连；
所述传感器采集设备，用于采集加速度信息及所处地质的倾角信息，当所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号，并将所述触发信号发送至所述GNSS接收机；所述GNSS接收机接收到触发信号后，由休眠状态切换至工作状态，以获取当前所处的位置信息，并将所述位置信息发送至所述传感器采集设备；
所述传感器采集设备，还用于将所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量及所述位置信息发送至所述平台服务器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器采集设备包括加速度传感器、倾角传感器和窄带通信模块；
所述加速度传感器用于采集所述传感器采集设备的加速度；所述倾角传感器用于采集所述传感器采集设备所处地质的倾角信息；
所述传感器采集设备通过所述窄带通信模块将所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量及所述位置信息发送至所述平台服务器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器采集设备每隔第一设定时长通过所述窄带通信模块将所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量发送至所述平台服务器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GNSS接收机包括处理器和GNSS定位模块；
所述处理器用于根据接收的触发信号，控制所述GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态；所述GNSS定位模块用于接收卫星发送的位置信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于每隔第二设定时长控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，使得GNSS接收机接收卫星发送的位置信息。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于当所述GNSS接收机将所述位置信息发送至所述平台服务器后，控制所述GNSS接收机由工作状态切换至休眠状态。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述窄带通信模块为NB-IOT窄带通信模块。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器为SAMA5处理器，所述GNSS定位模块采用系统级SOC芯片实现。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地质监测系统还包括：电源管理设备；
所述电源管理设备，用于对所述GNSS接收机、所述传感器采集设备和所述平台服务器供电，并根据所述GNSS接收机的状态进行智能供电。
10.一种地质监测方法，其特征在于，通过权利要求1-9任一项所述的地质监测系统执行，包括：
采集加速度信息及所处地质的倾角信息；
当所述加速度信息的变化量和/或所述倾角信息的变化量超过设定阈值时，生成触发信号；
根据所述触发信号控制GNSS接收机由休眠状态切换至工作状态，以接收卫星发送的位置信息；
将所述加速度信息的变化量、所述倾角信息的变化量和所述位置信息发送至平台服务器。
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