CN112435446A - 一种多类山地灾害联合监测与预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质灾害监测领域，尤其涉及一种多类山地灾害联合监测与预警系统，包括埋置式供能区域、土壤地理参数监测仪、数据收集处理传感器、压力监测仪、供电装置、雨量监测器、北斗卫星、本地检测北斗终端；所述埋置式供能区域由电线网络构成与所述供电装置相连，通过电缆与所述土壤地理参数监测仪、数据收集处理传感器和压力检测仪连接供电；所述土壤地理参数监测仪侧壁下方设有传感器组件；所述数据收集处理传感器用于数据收集，收集的数据标准化处理后通过所述北斗卫星将信息传递至所述本地检测北斗终端。本发明通过搜集当地的地质条件、水文条件以及降雨情况的相关数据进行监测分析并及时作出预警，避免自然灾害的发生。
Description
技术领域
本发明涉及地质灾害监测领域，尤其涉及一种多类山地灾害联合监测与预警系统。
背景技术
山地是中国地貌类型的重要组成，其自然条件和环境复杂，容易孕育出泥石流、滑坡和坍塌等多种多样的地质灾害，从而造成大量的危害。山地灾害是山区具有普遍性的自然现象，是在地理地带性和地质构造非地带性控制下，自然条件结合与人类不合理活动共同作用的产物。所监测区域内新构造运动强烈，地质条件复杂，褶皱断裂发育，山高谷深，地形起伏，主要的山地灾害有滑坡、崩塌、泥石流等类型，各种灾害在一定区域内往往彼此伴生，相互转化，组合成灾，形成了能量和物质明显迁移的灾害链。
从成因上看，气候因素是山地灾害发生的重要条件，尤其是降水对于山地灾害的形成起着重要的诱发作用，引起山地灾害的原因主要是暴雨和连日降雨，降雨对山地灾害的影响分为三种类型：一是突然暴雨引起崩塌和坡面泥石流；二是连日降雨引起滑坡和坡面泥石流；三是久雨后的暴雨引起沟谷泥石流和滑坡。
夏季来临时，降雨量大且集中，若在暴雨或久雨之后再遇雨量较大的次降雨，就容易诱发山地灾害。从山地灾害产生的类型上看，泥石流一般产生于降水量大降水强度高的地区；而滑坡由于多具有大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑的特点，除了雨量大的区域外，其他边坡失稳和岩石破碎地区也易在雨水的冲刷下产生滑坡灾害。
由于山地灾害往往具有伴生性，对于滑坡和泥石流的监测和预警，单靠一种装置和手段常难以收到理想的效果，而且目前现有技术及装置系统难以提供多种情况下的山地灾害联合模拟。
正是基于上述考虑，本发明设计了一种多类山地灾害联合监测与预警系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多类山地灾害联合监测与预警系统，通过搜集当地的地质条件、水文条件以及降雨情况的相关数据进行监测分析并及时作出预警，避免自然灾害的发生。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
本发明公开了一种多类山地灾害联合监测与预警系统，包括埋置式供能区域、土壤地理参数监测仪、数据收集处理传感器、压力监测仪、供电装置、雨量监测器、全自动高速摄像头、北斗卫星、本地检测北斗终端和地质灾害预警终端；所述埋置式供能区域由电线网络构成与所述供电装置相连，通过电缆与所述土壤地理参数监测仪、数据收集处理传感器和压力检测仪连接供电；所述土壤地理参数监测仪呈方形结构，其底部设有用于插入土壤的锥形结构，其侧壁下方设有传感器组件；所述压力检测仪植入在山体主体斜面以下的空间内，其内设有用于监测地表岩土体的压力变化状况压力板；所述数据收集处理传感器与所述土壤地理参数监测仪、压力监测仪分别通过电缆连接用于数据收集，所述数据收集处理传感器将收集的数据标准化处理后通过所述北斗卫星将信息传递至所述本地检测北斗终端。
所述传感器组件包括土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器，所述土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器伸入土层用于对土壤含水率、温度、湿度参数进行监测。
所述数据收集处理传感器包括传感器信号天线、数据收集处理器和高精度北斗定位传感器，所述高精度北斗定位传感器埋入山地灾害处土壤中，其顶部与所述数据收集处理器的底端相连，所述数据收集处理器与所述土壤地理参数监测仪、压力监测仪分别通过电缆连接用于数据收集，所述传感器信号天线设置于所述数据收集处理器的顶部通过所述北斗卫星将信息传递至所述本地检测北斗终端。
若干所述压力监测仪呈阵列式植入在山体主体斜面以下的长方体空间内。
所述供电装置包括太阳能发电板和蓄电池，所述太阳能发电板与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述埋置式供能区域、雨量监测器、全自动高速摄像头和数据收集处理传感器连接供电。
所述雨量监测器与所述收集处理传感器连接。
所述全自动高速摄像头设置于山地的上方与所述本地检测北斗终端连接，用于探测山地灾害逐渐发展并通过监测区域时的地表变动情况，将采集到的传感数据及图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后传送到本地检测北斗终端。
所述本地检测北斗终端包括判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元用于接收到所述数据收集处理传感器的数据信号和全自动高速摄像头图像信号，所述判定单元对所述雨量监测器的降雨特征数据、土壤地理参数监测仪的土壤地理参数数据、监测地段地表变化情况、压力监测仪的地表下岩土体压力情况数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给所述地质灾害预警终端发出报警信息。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过搜集当地的地质条件、水文条件以及降雨情况（累计降雨量、降雨强度、持时等）的相关数据进行监测分析并及时作出预警，避免自然灾害的发生。
附图说明
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明的细节结构图；
图3是土壤地理参数监测仪的示意图；
图4是数据收集处理传感器的示意图；
图5是雨量监测器的示意图；
图中：1-埋置式供能区域、2-土壤地理参数监测仪、3-数据收集处理传感器、4-压力监测仪、5-供电装置、6-雨量监测器、7-全自动高速摄像头、8-北斗卫星、9-本地检测北斗终端、10-地质灾害预警终端、21-传感器组件、31-传感器信号天线、32-数据收集处理器、33-高精度北斗定位传感器、61-雨量监测器控制按钮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参见图1-5。
本发明公开了一种多类山地灾害联合监测与预警系统，包括埋置式供能区域1、土壤地理参数监测仪2、数据收集处理传感器3、压力监测仪4、供电装置5、雨量监测器6、全自动高速摄像头7、北斗卫星8、本地检测北斗终端9和地质灾害预警终端10；
所述埋置式供能区域1由电线网络构成与所述供电装置5相连，通过电缆与所述土壤地理参数监测仪2、数据收集处理传感器3和压力检测仪4连接供电；
所述土壤地理参数监测仪2呈方形结构，其底部设有用于插入土壤的锥形结构，其侧壁下方设有传感器组件21；所述压力检测仪4植入在山体主体斜面以下的空间内，其内设有用于监测地表岩土体的压力变化状况压力板；
所述数据收集处理传感器3与所述土壤地理参数监测仪2、压力监测仪4分别通过电缆连接用于数据收集，所述数据收集处理传感器3将收集的数据标准化处理后通过所述北斗卫星8将信息传递至所述本地检测北斗终端9。
所述传感器组件21包括土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器，所述土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器伸入土层用于对土壤含水率、温度、湿度参数进行监测。
所述数据收集处理传感器3埋入土中，数据收集处理器32对周围土壤地理参数监测仪2和压力监测仪4的数据进行收集和标准化处理后，传感器信号天线31通过北斗卫星8将信息传递给本地检测北斗终端9，同时高精度北斗定位传感器33对山地灾害进行定位。
所述压力监测仪4呈阵列式植入在山体主体斜面以下的长方体空间中，其中的压力板可监测地表岩土体的压力变化状况。
所述供电装置5由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述埋置式供能区域1、雨量监测器6、全自动高速摄像头7和桁架上的数据收集处理传感器3通过所述电缆进行供电。
所述雨量监测器6自动统计雨量数据，除了降雨开始、结束后发送雨量数据外，单次降雨过程中也会按设置的数据上报间隔通过数据收集处理传感器3自动上报雨量数据，其底部设有水平调节泡，可以辅助底角将设备调整到最佳水平度。所述雨量监测器6外部设有雨量监测器控制按钮61，用以发布操作命令。
所述全自动高速摄像头7探测山地灾害逐渐发展并通过监测区域时的地表变动情况，将采集到的传感数据及图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后传送到本地检测北斗终端9。
所述本地检测北斗终端9设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元接收到来自数据收集处理传感器3的数据信号和全自动高速摄像头7图像信号，所述判定单元对降雨特征数据雨量、持时等、土壤地理参数数据、监测地段地表变化情况、地表下岩土体压力土压力、孔隙水压力情况数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端10发出报警信息。
工作原理：对可能出现灾害的山体进行实时监测并及时作出预警，在所监测区域，将三块压力监测仪4呈阵列式植入在山体主体斜面以下的长方体空间中，其中的压力板可监测地表岩土体的土压力和水压力变化状况。同时，由土壤含水率测定仪、温度传感器、湿度传感器等设备组成的传感器组件21通过所述土壤地理参数监测仪2深入土层对土壤含水率、温度、湿度等参数进行监测。土壤地理参数监测仪2和压力监测仪4所收集到的数据通过电缆汇集到邻近的数据收集处理传感器3，进行标准化处理后，传感器信号天线31通过北斗卫星8每隔5分钟将信息传递给本地检测北斗终端9，同时高精度北斗定位传感器33对山地灾害进行定位。雨量监测器6自动统计雨量数据，除了降雨开始、结束后发送雨量数据外，单次降雨过程中也会按设置的数据上报间隔通过邻近的数据收集处理传感器3自动通过北斗卫星8将雨量数据信息传递给本地检测北斗终端9，雨量监测器6外部设有雨量监测器控制按钮61，用以完成相应功能指令的基础设定。在整个监测过程中，全自动高速摄像头7探测山地灾害逐渐发展并通过监测区域时的地表变动情况，将采集到的传感数据及图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后传送到本地检测北斗终端9。供电装置5由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述埋置式供能区域1、雨量监测器6、全自动高速摄像头7和桁架上的数据收集处理传感器3通过所述电缆进行供电，埋置式供能区域1再通过电缆将电能及时输送给土壤地理参数监测仪2、数据收集处理传感器3、压力监测仪4，保证装置的正常运行。本地检测北斗终端9设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元接收到来自数据收集处理传感器3的数据信号和全自动高速摄像头7图像信号，所述判定单元对降雨特征数据（雨量、持时等）、土壤地理参数数据、监测地段地表变化情况、地表下岩土体压力（土压力、孔隙水压力）情况数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端10发出报警信息。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：包括埋置式供能区域（1）、土壤地理参数监测仪（2）、数据收集处理传感器（3）、压力监测仪（4）、供电装置（5）、雨量监测器（6）、全自动高速摄像头（7）、北斗卫星（8）、本地检测北斗终端（9）和地质灾害预警终端（10）；
所述埋置式供能区域（1）由电线网络构成与所述供电装置（5）相连，通过电缆与所述土壤地理参数监测仪（2）、数据收集处理传感器（3）和压力检测仪（4）连接供电；
所述土壤地理参数监测仪（2）呈方形结构，其底部设有用于插入土壤的锥形结构，其侧壁下方设有传感器组件（21）；所述压力检测仪（4）植入在山体主体斜面以下的空间内，其内设有用于监测地表岩土体的压力变化状况压力板；
所述数据收集处理传感器（3）与所述土壤地理参数监测仪（2）、压力监测仪（4）分别通过电缆连接用于数据收集，所述数据收集处理传感器（3）将收集的数据标准化处理后通过所述北斗卫星（8）将信息传递至所述本地检测北斗终端（9）。
2.根据权利要求1所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述传感器组件（21）包括土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器，所述土壤含水率测定仪、温度传感器和湿度传感器伸入土层用于对土壤含水率、温度、湿度参数进行监测。
3.根据权利要求2所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述数据收集处理传感器（3）包括传感器信号天线（31）、数据收集处理器（32）和高精度北斗定位传感器（33），所述高精度北斗定位传感器（33）埋入山地灾害处土壤中，其顶部与所述数据收集处理器（32）的底端相连，所述数据收集处理器（32）与所述土壤地理参数监测仪（2）、压力监测仪（4）分别通过电缆连接用于数据收集，所述传感器信号天线（31）设置于所述数据收集处理器（32）的顶部通过所述北斗卫星（8）将信息传递至所述本地检测北斗终端（9）。
4.根据权利要求1所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：若干所述压力监测仪4呈阵列式植入在山体主体斜面以下的长方体空间内。
5.根据权利要求1所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述供电装置（5）包括太阳能发电板和蓄电池，所述太阳能发电板与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述埋置式供能区域（1）、雨量监测器（6）、全自动高速摄像头（7）和数据收集处理传感器（3）连接供电。
6.根据权利要求5所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述雨量监测器（6）与所述收集处理传感器（3）连接。
7.根据权利要求5所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述全自动高速摄像头（7）设置于山地的上方与所述本地检测北斗终端（9）连接，用于探测山地灾害逐渐发展并通过监测区域时的地表变动情况，将采集到的传感数据及图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后传送到本地检测北斗终端（9）。
8.根据权利要求7所述的一种多类山地灾害联合监测与预警系统，其特征在于：所述本地检测北斗终端（9）包括判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元用于接收到所述数据收集处理传感器（3）的数据信号和全自动高速摄像头（7）图像信号，所述判定单元对所述雨量监测器（6）的降雨特征数据、土壤地理参数监测仪（2）的土壤地理参数数据、监测地段地表变化情况、压力监测仪（4）的地表下岩土体压力情况数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给所述地质灾害预警终端（10）发出报警信息。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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