CN112950902A - 一种滑坡监测系统 - Google Patents

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朱淳
李百隆
尹乾
孟庆祥
任大忠
张瑨
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Abstract

本发明公开了一种滑坡监测系统，属于地址灾害监测技术领域，其包括滑坡深度监测单元、环境监测单元、视频监测单元、数据接收单元、用户终端和动态监测预警单元；滑坡深度监测单元包括多个插入滑坡内的测斜管，测斜管的管体外壁设置有连续的曲线凹槽，曲线凹槽内布设有信号光纤；环境监测单元包括雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器和位置传感器；视频监测单元包括设置在滑坡上的标靶和高清摄像头；数据接收单元，与用户终端信号连接；动态监测预警单元，与用户终端连接。本发明能够适应各种地质条件，具有通用性，同时能够全方位、24小时的实时对滑坡进行监测，可以在山体滑坡发生前及时得到地灾害预警，减少了人类生命和财产的损失。

Description

一种滑坡监测系统
技术领域
本发明属于地址灾害监测技术领域，具体涉及一种山体滑坡监测系统。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土岩体由于多种因素的影响，在重力的作用下，沿着软弱面或软弱带，整体或部分地顺坡向下滑动的现象。滑坡灾害是具有危害较大的地质灾害之一。因为地质条件的差异，滑坡的种类、现象很多，这也对滑坡的监测制造了较高的难度。
现有技术中的滑坡监测系统只能适应一种地质条件，不具有通用性；同时，也不能全方位、实时的对滑坡进行监测，在山体滑坡发生前往往不能得到及时地进行预警，给人类生命财产造成巨大的危害。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种滑坡监测系统，包括滑坡深度监测单元、环境监测单元、视频监测单元、数据接收单元、用户终端和动态监测预警单元；
所述滑坡深度监测单元包括多个插入滑坡内的测斜管，所述测斜管穿过滑坡潜在滑动面并延伸至基岩体表面以下的钻孔内，所述测斜管的管体外壁设置有连续的曲线凹槽，所述曲线凹槽内布设有信号光纤；所述滑坡上设置有光源-光功率计，所述光源-光功率计与所述信号光纤连接；所述光源-光功率计通过无线信号接收模块与所述数据接收单元无线信号连接；
所述环境监测单元包括雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器和位置传感器，分别用于测量滑坡监测区域内的实时降雨量数据、土壤的含水量、地声数据和地理位置数据；所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器均与所述数据接收单元信号连接；
所述视频监测单元包括设置在滑坡上的标靶和高清摄像头，所述高清摄像头与所述标靶对应设置，所述高清摄像头内设置有数字处理器，所述数字处理器与所述数据接收单元无线信号连接；
所述数据接收单元，与所述用户终端信号连接，用于接收所述无线信号接收模块、所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器以及所述数字处理器的监测数据；
所述用户终端用于根据所述数据接收单元接收的监测数据对滑坡的状态进行分析和判断；
所述动态监测预警单元，与所述用户终端连接，用于根据所述用户终端的评判结果实时判别异常情况并精准定位发出警报。
进一步地，所述滑坡深度监测单元还包括电源系统，所述电源系统与所述光源-光功率计、所述无线信号接收模块电连接；所述电源系统为具有太阳能光伏发电装置或风力发电装置自动充电的电池组。
进一步地，所述视频监测单元的使用方法包括以下步骤：
S10、将所述标靶安装在滑坡上，采用安装在固定位置处的所述高清摄像头拍摄所述标靶的初始位置，所述数字处理器接收到所述高清摄像头视频信号后，对图像进行处理并识别出所述标靶的初始位置，将初始位置数据发送至所述数据接收单元，所述数据接收单元将接收到的数据发送至所述用户终端进行存储；
S20、预设固定的间隔时间，所述高清摄像头拍摄所述标靶一次,并通过所述数字处理器对图像进行处理，识别出所述标靶的位置；所述数字处理器将所述标靶的位置数据通过所述数据接收单元发送至所述用户终端；
S30、所述用户终端将图像中识别出的所述标靶位置,与所述标靶的初始位置对比,当发现新拍摄照片中所述标靶消失,或所述标靶的位置与初始位置相比超过设定的阈值时，所述用户终端给出出现滑坡的判断，并通过所述动态监测预警单元发出警报信号。
进一步地，所述警报信号为声光报警的形式。
进一步地，所述环境监测单元还包括地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器，分别用于监测滑坡潜在滑动面的裂缝变形、地表的倾角和加速度变形。
进一步地，所述环境监测单元还包括数据采集模块和数据传输模块，所述数据采集模块用于采集汇总所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器的监测数据；所述数据传输模块与所述数据采集模块相连接，用于所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器的监测数据与所述数据采集模块之间的数据传输。
进一步地，所述数据传输模块使用LoRa网关节点构建传感器无线自组网，用于所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器之间数据互通和智能控制。
进一步地，在LoRa网关节点组网过程中，每一个网关节点连接一个所述传感器，所述网关节点之间采用网状拓扑结构；所述网状拓扑结构为多点到多点之间的拓扑，使每个网关节点都通过相近的网络节点进行数据传输。
有益效果：
本发明提供的一种滑坡监测系统，能够适应各种地质条件，具有通用性；同时，也能够全方位、24小时的实时对滑坡进行监测，可以在山体滑坡发生前及时得到地灾害预警，减少了人类生命和财产的损失。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
其中，1、滑坡潜在滑动面；2、测斜管；3、管体；4、滑坡；5、信号光纤；6、光源-光功率计；7、电源系统；8、高清摄像头；9、标靶；10、用户终端；11、动态监测预警单元。
具体实施方式
实施例1
一种滑坡监测系统，包括滑坡深度监测单元、环境监测单元、视频监测单元、数据接收单元、用户终端10和动态监测预警单元11。
滑坡深度监测单元包括多个插入滑坡4内的测斜管2，测斜管穿过滑坡潜在滑动面1并延伸至基岩体表面以下的钻孔内，测斜管的管体3外壁设置有连续的曲线凹槽，曲线凹槽内布设有信号光纤5；滑坡4上设置有光源-光功率计6，光源-光功率计6与信号光纤5连接；光源-光功率计6通过无线信号接收模块与数据接收单元无线信号连接。
其中，滑坡深度监测单元还包括电源系统7，电源系统7与光源-光功率计6、无线信号接收模块电连接；电源系统7为具有太阳能光伏发电装置或风力发电装置自动充电的电池组。本实施例优选为具有风力发电装置自动充电的电池组。
环境监测单元包括雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器和位置传感器，分别用于测量滑坡4监测区域内的实时降雨量数据、土壤的含水量、地声数据和地理位置数据；雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器、位置传感器均与数据接收单元信号连接。
在本实施例中，环境监测单元还包括地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器，分别用于监测滑坡潜在滑动面1的裂缝变形、地表的倾角和加速度变形。
环境监测单元还包括数据采集模块和数据传输模块，数据采集模块，用于采集汇总雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器、位置传感器、地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器的监测数据；数据传输模块与数据采集模块相连接，用于雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器、位置传感器、地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器的监测数据与数据采集模块之间的数据传输。
在本实施例中，数据传输模块使用LoRa网关节点构建传感器无线自组网，用于雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器、位置传感器、地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器之间数据互通和智能控制。
其中，在LoRa网关节点组网过程中，每一个网关节点连接一个传感器，网关节点之间采用网状拓扑结构；网状拓扑结构为多点到多点之间的拓扑，使每个网关节点都可以通过相近的网络节点进行数据传输。
视频监测单元包括设置在滑坡4上的标靶9和高清摄像头8，高清摄像头8与标靶9对应设置，高清摄像头8内设置有数字处理器，数字处理器与数据接收单元无线信号连接。
在本实施例中，视频监测单元的使用方法包括以下步骤：
S10、将标靶9安装在滑坡4上，采用安装在固定位置处的高清摄像头8拍摄标靶的初始位置，数字处理器接收到高清摄像头8视频信号后，对图像进行处理并识别出标靶的初始位置，将初始位置数据发送至数据接收单元，数据接收单元将接收到的数据发送至用户终端10进行存储；
S20、预设固定的间隔时间，高清摄像头8拍摄标靶9一次,并通过数字处理器对图像进行处理，识别出标靶9的位置；数字处理器将标靶9的位置数据通过数据接收单元发送至用户终端10；
S30、用户终端10将图像中识别出的标靶9位置,与标靶9的初始位置对比,当发现新拍摄照片中标靶9消失,或标靶9的位置与初始位置相比超过设定的阈值时，用户终端10给出出现滑坡4的判断，并通过动态监测预警单元11发出警报信号。
在本实施例中，警报信号为声光报警的形式。
数据接收单元，与用户终端10信号连接，用于接收无线信号接收模块、雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器、位置传感器、地表裂缝位移传感器、倾角传感器、加速度传感器以及数字处理器的监测数据。
用户终端10用于根据数据接收单元接收的监测数据对滑坡的状态进行分析和判断。
动态监测预警单元11，与用户终端10连接，用于根据用户终端10的评判结果实时判别异常情况并精准定位发出警报。
在本实施例中，数字处理器的型号为(tms320dm642)。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种滑坡监测系统，其特征在于，包括滑坡深度监测单元、环境监测单元、视频监测单元、数据接收单元、用户终端和动态监测预警单元；
所述滑坡深度监测单元包括多个插入滑坡内的测斜管，所述测斜管穿过滑坡潜在滑动面并延伸至基岩体表面以下的钻孔内，所述测斜管的管体外壁设置有连续的曲线凹槽，所述曲线凹槽内布设有信号光纤；所述滑坡上设置有光源-光功率计，所述光源-光功率计与所述信号光纤连接；所述光源-光功率计通过无线信号接收模块与所述数据接收单元无线信号连接；
所述环境监测单元包括雨量传感器、土壤含水量传感器、地声传感器和位置传感器，分别用于测量滑坡监测区域内的实时降雨量数据、土壤的含水量、地声数据和地理位置数据；所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器均与所述数据接收单元信号连接；
所述视频监测单元包括设置在滑坡上的标靶和高清摄像头，所述高清摄像头与所述标靶对应设置，所述高清摄像头内设置有数字处理器，所述数字处理器与所述数据接收单元无线信号连接；
所述数据接收单元，与所述用户终端信号连接，用于接收所述无线信号接收模块、所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器以及所述数字处理器的监测数据；
所述用户终端用于根据所述数据接收单元接收的监测数据对滑坡的状态进行分析和判断；
所述动态监测预警单元，与所述用户终端连接，用于根据所述用户终端的评判结果实时判别异常情况并精准定位发出警报。
2.根据权利要求1所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述滑坡深度监测单元还包括电源系统，所述电源系统与所述光源-光功率计、所述无线信号接收模块电连接；所述电源系统为具有太阳能光伏发电装置或风力发电装置自动充电的电池组。
3.根据权利要求1所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述视频监测单元的使用方法包括以下步骤：
S10、将所述标靶安装在滑坡上，采用安装在固定位置处的所述高清摄像头拍摄所述标靶的初始位置，所述数字处理器接收到所述高清摄像头视频信号后，对图像进行处理并识别出所述标靶的初始位置，将初始位置数据发送至所述数据接收单元，所述数据接收单元将接收到的数据发送至所述用户终端进行存储；
S20、预设固定的间隔时间，所述高清摄像头拍摄所述标靶一次,并通过所述数字处理器对图像进行处理，识别出所述标靶的位置；所述数字处理器将所述标靶的位置数据通过所述数据接收单元发送至所述用户终端；
S30、所述用户终端将图像中识别出的所述标靶位置,与所述标靶的初始位置对比,当发现新拍摄照片中所述标靶消失,或所述标靶的位置与初始位置相比超过设定的阈值时，所述用户终端给出出现滑坡的判断，并通过所述动态监测预警单元发出警报信号。
4.根据权利要求1所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述警报信号为声光报警的形式。
5.根据权利要求1所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述环境监测单元还包括地表裂缝位移传感器、倾角传感器和加速度传感器，分别用于监测滑坡潜在滑动面的裂缝变形、地表的倾角和加速度变形。
6.根据权利要求5所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述环境监测单元还包括数据采集模块和数据传输模块，所述数据采集模块用于采集汇总所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器的监测数据；所述数据传输模块与所述数据采集模块相连接，用于所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器的监测数据与所述数据采集模块之间的数据传输。
7.根据权利要求6所述的滑坡监测系统，其特征在于，所述数据传输模块使用LoRa网关节点构建传感器无线自组网，用于所述雨量传感器、所述土壤含水量传感器、所述地声传感器、所述位置传感器、所述地表裂缝位移传感器、所述倾角传感器和所述加速度传感器之间数据互通和智能控制。
8.根据权利要求7所述的滑坡监测系统，其特征在于，在LoRa网关节点组网过程中，每一个网关节点连接一个所述传感器，所述网关节点之间采用网状拓扑结构；所述网状拓扑结构为多点到多点之间的拓扑，使每个网关节点都通过相近的网络节点进行数据传输。
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