CN113487836A - 一种地质灾害警报系统 - Google Patents

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骆俊晖
吴勇
黄丹萍
潘广明
陈大地
李胜
李明珊
畅振超
莫鹏
吴春伟
廖来兴
何庭全
雷拥军
黄智海
黄宇
余意
陆伟铭
李晓明
谢成
叶琼珑
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Abstract

本发明公开了一种地质灾害警报系统，属于地质灾害警报技术领域，包括远程事故信息管理平台和地质灾害实时监测装置，远程事故信息管理平台与地质灾害实时监测装置无线连接，地质灾害实时监测装置包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱、声光报警器、光电接收屏、光电发射探头、距离检测单元、无线通信模块和控制器装置。通过光电对射，然后根据光电板接收光电信号的位置可以确定裂缝变化的速率，同时通过超声波进行测距，可以实时检测相关石头或者其它物体是否出现滚落，可以实时检测是否出现石头滚落的情况，及时的通知相关人员撤离，避免事故的发生。

Description

一种地质灾害警报系统
技术领域
本发明涉及地质灾害警报技术领域，尤其涉及一种地质灾害警报系统。
背景技术
现有的地质灾害报警器，分两种类型：1、监测位移，位移达到警报值，发送警报信号至监控平台或手机；2纯粹的一个警报信号发射装置，需与其他监测设备配套使用。目前多为远程报警、无线报警等，存在延迟性，缺少现场紧急指导意义。现有的地质灾害报警器均是比较粗糙，没能精准的检测延时的裂缝的变化，不能实时检测相关石头是否出现滚落等现象，因此，需要设计一种实时系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地质灾害警报系统，解决背景技术中提到的技术问题。
一种地质灾害警报系统，包括远程事故信息管理平台和地质灾害实时监测装置，远程事故信息管理平台与地质灾害实时监测装置无线连接，地质灾害实时监测装置包括第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱、声光报警器、光电接收屏、光电发射探头、距离检测单元、无线通信模块和控制器装置，第一支撑柱设置地质灾害地区的裂缝一侧，第二支撑柱和第三支撑柱设置在裂缝另一侧，声光报警器设置在第三支撑柱上，光电接收屏和控制器装置设置在第二支撑柱上，光电发射探头、距离检测单元设置在第一支撑柱上，光电发射探头与光电接收屏相对设置，光电发射探头发射光电信号，然后光电接收屏接收光电信号，根据接收光电信号的位置测定地质裂缝的变化，声光报警器、光电接收屏、光电发射探头、无线通信模块和距离检测单元均与控制器装置，无线通信模块与远程事故信息管理平台连接，远程事故信息管理平台实时接收地质灾害的数据。
进一步地，光电接收屏为光电接收管阵列，根据接收到光电信号的光电接收管位置来判断地质裂缝的变化，当地质裂缝变大或者塌方时，接收到光电信号的光电接收管位置发生偏移，然后根据接收到光电信号的光电接收管位置与初始矫正的光电接收管位置进行判定地质情况，当超出设定值时，声光报警器发出报警声。
进一步地，距离检测单元由若干个超声波模块组成，其中一个超声波模块与光电接收屏相对设置，检测与光电接收屏的距离变化，另外的超声波传感器与需检测的石头相对设置，检测石头是否发生滑动或者滚落，
进一步地，超声波模块检测光电接收屏的距离变化的具体过程为：
发出发射波时，计时器开始计时，接收到反射波时，计时器停止计时，得到计时器的启停时间差，定量采集反射波，修正反射波中的载波信号初相角，利用修正后的载波信号初相角修正反射波中的调制信号初相角，利用计时器的启停时间差、修正后的调制信号初相角、反射波中的调制信号周期计算超声波发射端与光电接收屏的距离。
进一步地，计时器的启停时间差记为t，调制信号初相角为θ1，反射波中的调制信号周期记为Tt，则超声波发射端与外部被测物的距离，
Figure BDA0003140510930000021
其中v为超声波在空气中的传播速度。
进一步地，检测裂缝的实时变化的具体过程，通过超声波模块实时检测光电接收屏的距离变化率，通过检测接收到光电信号的光电接收管位置变化率，通过距离变化率和光电接收管位置变化率测得裂缝变化速率，同时根据光电接收管位置变化方向确定裂缝崩塌的方向。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明通过光电对射，然后根据光电板接收光电信号的位置可以确定裂缝变化的速率，同时通过超声波进行测距，可以实时检测相关石头或者其它物体是否出现滚落，可以实时检测是否出现石头滚落的情况，及时的通知相关人员撤离，避免事故的发生。
附图说明
图1为本发明系统原理框图。
图2为本发明系统安装结构示意图。
图3为本发明光电接收屏结构示意图。
图中标号：1-第一支撑柱；2-第二支撑柱；3-第三支撑柱；4-声光报警器；5-光电接收屏；6-光电发射探头；7-距离检测单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种地质灾害警报系统，如图1-3所示，包括远程事故信息管理平台和地质灾害实时监测装置，远程事故信息管理平台与地质灾害实时监测装置无线连接。地质灾害实时监测装置包括第一支撑柱1、第二支撑柱2、第三支撑柱3、声光报警器4、光电接收屏5、光电发射探头6、距离检测单元7、无线通信模块和控制器装置，第一支撑柱1设置地质灾害地区的裂缝一侧，第二支撑柱2和第三支撑柱3设置在裂缝另一侧，声光报警器4设置在第三支撑柱3上，光电接收屏5和控制器装置设置在第二支撑柱2上，光电发射探头6、距离检测单元7设置在第一支撑柱1上。光电发射探头6与光电接收屏5相对设置，光电发射探头6发射光电信号，然后光电接收屏5接收光电信号，根据接收光电信号的位置测定地质裂缝的变化，声光报警器4、光电接收屏5、光电发射探头6、无线通信模块和距离检测单元7均与控制器装置，无线通信模块与远程事故信息管理平台连接，远程事故信息管理平台实时接收地质灾害的数据。第二支撑柱2上还设置有12V的蓄电池和太阳能板，可以实时供电。
光电接收屏5为一个矩形的方正屏，然后每个接收管都进行排列有序号，然后接收光电信号时，控制器进行接收信号时，把光电管的序号一起采集，然后根据序号确定管的位置，也就是可以确定光电接收屏5怎样发生偏移，然后根据光电接收屏5的偏移来确定裂缝的变化，同时根据偏移的速率确定裂缝的速率，可以精准的检测，同时可以传给远程的信息处理中心，可以远程对事故现场的数据继续你行实时采集，更好的远程指挥事故处理。
检测裂缝的实时变化的具体过程，通过超声波模块实时检测光电接收屏5的距离变化率，通过检测接收到光电信号的光电接收管位置变化率，通过距离变化率和光电接收管位置变化率测得裂缝变化速率，同时根据光电接收管位置变化方向确定裂缝崩塌的方向。
本发明实施例中，光电接收屏5为光电接收管阵列，根据接收到光电信号的光电接收管位置来判断地质裂缝的变化，当地质裂缝变大或者塌方时，接收到光电信号的光电接收管位置发生偏移，然后根据接收到光电信号的光电接收管位置与初始矫正的光电接收管位置进行判定地质情况，当超出设定值时，声光报警器4发出报警声。
本发明实施例中，距离检测单元7由若干个超声波模块组成，其中一个超声波模块与光电接收屏5相对设置，检测与光电接收屏5的距离变化，另外的超声波传感器与需检测的石头相对设置，检测石头是否发生滑动或者滚落，
本发明实施例中，超声波模块检测光电接收屏5的距离变化的具体过程为：
发出发射波时，计时器开始计时，接收到反射波时，计时器停止计时。发射波的函数表达式为
Figure BDA0003140510930000041
其中，载波信号带宽为40±1.5KHz，载波信号频率fz＝40KHz，载波信号周期为
Figure BDA0003140510930000042
载波信号角频率ω＝2π×40KHz＝80πK·rad/s，调制信号频率ft＝1.25KHz，调制信号周期
Figure BDA0003140510930000043
调制信号角频率Ω＝2π×1.25KHz＝2.5πK·rad/s。得到计时器的启停时间差，定量采集反射波，修正反射波中的载波信号初相角，利用修正后的载波信号初相角修正反射波中的调制信号初相角，利用计时器的启停时间差、修正后的调制信号初相角、反射波中的调制信号周期计算超声波发射端与光电接收屏5的距离。
计时器的启停时间差记为t，调制信号初相角为θ1，反射波中的调制信号周期记为Tt，则超声波发射端与外部被测物的距离，
Figure BDA0003140510930000051
其中v为超声波在空气中的传播速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种地质灾害警报系统，其特征在于：包括远程事故信息管理平台和地质灾害实时监测装置，远程事故信息管理平台与地质灾害实时监测装置无线连接，地质灾害实时监测装置包括第一支撑柱(1)、第二支撑柱(2)、第三支撑柱(3)、声光报警器(4)、光电接收屏(5)、光电发射探头(6)、距离检测单元(7)、无线通信模块和控制器装置，第一支撑柱(1)设置地质灾害地区的裂缝一侧，第二支撑柱(2)和第三支撑柱(3)设置在裂缝另一侧，声光报警器(4)设置在第三支撑柱(3)上，光电接收屏(5)和控制器装置设置在第二支撑柱(2)上，光电发射探头(6)、距离检测单元(7)设置在第一支撑柱(1)上，光电发射探头(6)与光电接收屏(5)相对设置，光电发射探头(6)发射光电信号，然后光电接收屏(5)接收光电信号，根据接收光电信号的位置测定地质裂缝的变化，声光报警器(4)、光电接收屏(5)、光电发射探头(6)、无线通信模块和距离检测单元(7)均与控制器装置，无线通信模块与远程事故信息管理平台连接，远程事故信息管理平台实时接收地质灾害的数据。
2.根据权利要求1所述的一种地质灾害警报系统，其特征在于：光电接收屏(5)为光电接收管阵列，根据接收到光电信号的光电接收管位置来判断地质裂缝的变化，当地质裂缝变大或者塌方时，接收到光电信号的光电接收管位置发生偏移，然后根据接收到光电信号的光电接收管位置与初始矫正的光电接收管位置进行判定地质情况，当超出设定值时，声光报警器(4)发出报警声。
3.根据权利要求2所述的一种地质灾害警报系统，其特征在于：距离检测单元(7)由若干个超声波模块组成，其中一个超声波模块与光电接收屏(5)相对设置，检测与光电接收屏(5)的距离变化，另外的超声波传感器与需检测的石头相对设置，检测石头是否发生滑动或者滚落。
4.根据权利要求2所述的一种地质灾害警报系统，其特征在于：超声波模块检测光电接收屏(5)的距离变化的具体过程为：
发出发射波时，计时器开始计时，接收到反射波时，计时器停止计时，得到计时器的启停时间差，定量采集反射波，修正反射波中的载波信号初相角，利用修正后的载波信号初相角修正反射波中的调制信号初相角，利用计时器的启停时间差、修正后的调制信号初相角、反射波中的调制信号周期计算超声波发射端与光电接收屏(5)的距离。
5.根据权利要求4所述的一种地质灾害警报系统，其特征在于：计时器的启停时间差记为t，调制信号初相角为θ1，反射波中的调制信号周期记为Tt，则超声波发射端与外部被测物的距离，
Figure FDA0003140510920000021
其中v为超声波在空气中的传播速度。
6.根据权利要求5所述的一种地质灾害警报系统，其特征在于：检测裂缝的实时变化的具体过程，通过超声波模块实时检测光电接收屏(5)的距离变化率，通过检测接收到光电信号的光电接收管位置变化率，通过距离变化率和光电接收管位置变化率测得裂缝变化速率，同时根据光电接收管位置变化方向确定裂缝崩塌的方向。
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