CN115063962B - 一种泥石流监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泥石流监测预警系统，涉及泥石流监测技术领域，包括，地声检测单元、降水检测单元、温度检测单元、预警单元以及中控单元。本发明通过设置地声检测单元检测目标区域的岩层实时振动的弹性波，通过预警单元弹性波中的实时幅值进行判定，根据设定的阈值直接进行预警操作，保障了对目标区域泥石流监测的安全性，通过设置降水检测单元与温度检测单元对目标区域的降水量与温度进行检测记录，通过设置中控单元对目标区域岩层实时振动的弹性波的频率进行初步判定，并结合目标区域的降水量与温度的环境因素，控制预警单元进行泥石流预警，提高了泥石流提前预测时长，同时也保障了泥石流监测预警的准确性。

Description

一种泥石流监测预警系统

技术领域

本发明涉及泥石流监测技术领域，尤其涉及一种泥石流监测预警系统。

背景技术

泥石流是指在陡峻的峡谷中，膨松或者风化的土、石层受到大雨形成的地表径流或者土层地下水位上升的作用，失去原有稳定状态，在重力的作用下引发的携带有大量泥沙、石块的高浓度流体，受地震、隆雨和人类活动等诱发因素的影响，泥石流灾害的暴发具有运动过程剧烈和破坏性强的特点，使其成为普遍而又危险的灾害类型之一，泥石流发生时，近地表岩土体在变形、运动过程中，因内部破裂或与背景岩土体发生摩擦或碰撞引起地表振动，地表振动以大地为介质，沿着浅表层产生弹性波向四周传播，这种弹性波称之为地声，地声信号在地质灾害防治中有着广泛的应用，对于泥石流的监测预警发挥着重要作用，因此可通过监测地表振动来对泥石流进行侦测和预警。

但在现有的地声泥石流监测系统中，由于实际地表环境复杂，对地声的传播造成了干扰，同时在地表振动震源在持续振动时，破坏了周围地表环境，使其与地表耦合时能量发生不断的变化，对仪器设备监测范围和精度造成了严重的影响，并且不能够根据实时监测数据对泥石流预警的阈值进行实时的调整，造成泥石流提前预警的时间短，以及泥石流预警不准确的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种泥石流监测预警系统，用以克服现有技术中泥石流提前预警的时间短的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种泥石流监测预警系统，包括，

地声检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述地声检测站用以捕捉目标区域内岩层实时振动的弹性波；

降水检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述降水检测单元用以检测目标区域的实时降水量，降水检测单元还能够对目标区域的历史降水量进行记录储存；

温度检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述温度检测单元用以检测目标区域的实时温度，所述温度检测单元还能够对目标区域的历史温度进行记录储存；

预警单元，其与所述地声检测单元相连，所述预警单元内设置有预警幅值，预警单元能够获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值，预警单元将实时幅值与预警幅值进行对比，并根据对比结果判定是否进行泥石流预警；

中控单元，其与所述地声检测单元、所述降水检测单元、所述温度检测单元和所述预警单元分别相连，所述中控单元内设置有标准预警频率范围，中控单元将地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率，与标准预警频率范围进行对比，确定是否控制预警单元进行泥石流预警；所述中控单元内设置有第一监测时长与第二监测时长，在实时频率在标准预警频率范围内时，中控单元对目标区域的实时降水量、第一监测时长内的实时累积降水量以及第二监测时长内的实时累积降水量进行判定，并通过所述温度检测单元内储存的目标区域的历史温度确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元内设置有标准预警频率Hb与标准预警频率差ΔHb，中控单元获取所述地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs，中控单元根据实时频率Hs与标准预警频率Hb计算实时频率差ΔHs，ΔHs＝|Hb-Hs|，中控单元将实时频率差ΔHs与标准预警频率差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内，中控单元将根据实时频率与标准预警频率的对比结果判定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元内设置有实时预警降水量Ly，当中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内时，所述降水检测单元检测目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与实时预警降水量Ly进行对比，

当Ls＜Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量，中控单元将对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls≥Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量达到实时预警降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元内设置有第一监测时长T1，中控单元内还设置有第一监测时长T1的预警累积降水量Lj，当中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量时，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第一监测时长T1内的实时累积降水量Lp，中控单元将实时累积降水量Lp与预警累积降水量Lj进行对比，

当Lp＜Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量低于预警累积降水量，中控单元将继续对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lp≥Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量达到预警累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警，中控单元并将标准预警频率差调整为ΔHb’，ΔHb’＝ΔHb+ΔHb[(Lp-Lj)/Lj]。

进一步地，所述中控单元内设置有第二监测时长T2，其中，T2＞T1，中控单元内还设置有第二监测时长T2的第一预设累积降水量Lr1与第二预设累积降水量Lr2，其中，Lr1＜Lr2，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第二监测时长T2内的实时累积降水量Le，中控单元将实时累积降水量Le与第一预设累积降水量Lr1和第二预设累积降水量Lr2进行对比，

当Le＜Lr1时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量低于第一预设累积降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lr1≤Le≤Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间，中控单元将对所述温度检测单元中储存的目标区域的历史温度进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Le＞Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量高于第二预设累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元中设置有第二监测时长T2内的标准历史平均温度Cb，当所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间时，中控单元将在所述温度检测单元储存的目标区域历史温度中，获取第二监测时长T2内的实时历史平均温度Cs，中控单元将实时历史平均温度Cs与标准历史平均温度Cb进行对比，

当Cs＜Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度低于标准历史平均温度，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Cs≥Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度不低于标准历史平均温度，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，当所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内时，中控单元将目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs与标准预警频率Hb进行对比，

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时频率低于标准预警频率，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元内设置有第一预设降水量L1与第二预设降水量L2，其中，L1＜L2，在所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率时，中控单元获取所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与第一预设降水量L1和第二预设降水量L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时降水量低于第一预设降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时降水量在第一预设降水量与第二预设降水量之间，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时降水量高于第二预设降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述中控单元内设置有最大预警频率Ha，当中控单元判定实时频率Hs高于标准预警频率时，中控单元将实时频率Hs与最大预警频率Ha进行对比，

当Hs≤Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率未超出最大预警频率，中控单元将进行对目标区域的实时降水量的判定；

当Hs＞Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率超出最大预警频率，中控单元将不进行对目标区域的实时降水量的判定，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

进一步地，所述预警单元内设置有预警幅值Fc，预警单元获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值Fs，预警单元将实时幅值Fs与预警幅值Fc进行对比，

当Fs≤Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值未超过预警幅值，预警单元不进行泥石流预警；

当Fs＞Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值超过预警幅值，预警单元将进行泥石流预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置地声检测单元检测目标区域的岩层实时振动的弹性波，通过预警单元弹性波中的实时幅值进行判定，根据设定的阈值直接进行预警操作，保障了对目标区域泥石流监测的基础安全性，避免由于系统判定的错误造成的监测失误，同时通过设置降水检测单元与温度检测单元对目标区域的降水量与温度进行检测记录，通过设置中控单元对目标区域岩层实时振动的弹性波的频率进行初步判定，并结合目标区域的降水量与温度的环境因素，控制预警单元进行泥石流预警，提高了泥石流提前预测时长，同时也保障了泥石流监测预警的准确性。

进一步地，通过在中控单元中提前设置标准预警频率与标准预警频率差，确定标准预警频率的范围，由于标准预警频率需要根据目标区域的地质条件进行设定，而且在泥石流发生时弹性波频率变化也在固定的范围内，因此将标准预警频率设定在一个范围内，通过将地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率与标准预警频率的范围进行对比，确定实时频率是否在标准预警频率的范围内，当实时频率在标准预警频率的范围内时，通过对目标区域的实时降水量的判定消除环境干扰，进一步提高了泥石流预警的准确性。

尤其，在中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内时，将获取目标区域的实时实时降水量，并与中控单元内设置的实时预警降水量进行对比，当实时降水量到达实时预警降水量的标准时，表示目标区域降水量较大且弹性波频率也在泥石流发生的标准频率内，因此由中控单元控制预警单元进行泥石流预警，保障了泥石流的及时预警，增加预警的提前时间。

进一步地，在中控单元内设置时间较短的第一监测时长，以确定目标区域的近期降水情况，通过获取降水检测单元储存目标区域的历史降水量，将第一监测时长内的实时累积降水量与中控单元内设置的累积降水量进行对比，确定目标区域在第一监测时长内的累积降水量是否超过预警值，并在超过预警值时对标准预警频率差进行修正，消除长期降水对判定频率范围的影响，通过增加频率的判定范围，避免在较大的降水量环境中的泥石流情况的漏判，进一步提升了泥石流监测的可靠性。

进一步地，在中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量低于预警累积降水量时，并不代表能够完全消除目标区域发生泥石流的可能，通过设置较第一监测时长更长的第二监测时长，继续获取累积的降水量并与在第二监测时长内设置的两个预设预警值进行对比，确定是否进行泥石流预警，通过连续的三层次的降水量判定，确定泥石流预警，提高了泥石流预警的准确性。

尤其，在中控单元判定第二监测时长内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间时，中控单元对目标区域的历史环境温度进行确定，以确定降水的性质，是降雨或是降雪，由于在较长的监测时长内的降雨对泥石流影响极小，因此在中控单元判定实时历史平均温度不低于标准历史平均温度时，不进行泥石流预警，而在实时历史平均温度低于标准历史平均温度时，表示可能出现降雪，又由于降雪的水量停留时间长，对目标区域的泥石流影响时间也较长，因此对实时的温度进行进一步判定，以确定是否是由于雪水融化导致的泥石流发生情况，进一步提高了泥石流检测的准确性。

进一步地，在中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内时，将目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率与标准预警频率进行对比，当实时频率低于标准预警频率时，表示并无发生泥石流的情况，因此不进行泥石流预警，当实时频率高于标准预警频率时，虽然实时频率不在预警范围内，但还需要排除环境干扰，以保证系统不会出现误判，进一步提高了泥石流预警的可靠性。

尤其，对于实时频率高于标准预警频率的情况，进行实时降水量的判定，避免了由于实时降水量较大导致的目标区域产生较大水量区域，影响目标区域岩层振动弹性波的实时频率，因此对目标区域的实时降水量进行判定，同时利用检测目标区域的实时温度以确定降水性质，进一步提高了泥石流预警的可靠性，并且，通过准确的多级判定，能够提高了频率预警的判定范围和捕捉范围，极大程度地增加了泥石流提前预警的时长。

进一步地，通过在中控单元内设置最大预警频率，并将检测的实时频率与最大预警频率进行对比，确定是否存在判定的必要，设定的最大预警频率综合实时环境情况与地质情况的影响，限制系统的判定范围，减少了实时的高频率的判定过程，提高了泥石流监测预警系统的使用寿命。

进一步地，通过直接在预警单元中设置预警幅值，不通过中控单元进行精密判定，根据设定的阈值直接进行预警操作，保障了对目标区域泥石流监测的基础安全性，避免由于系统判定的错误造成的监测失误，进一步提高了泥石流监测的可靠性。

附图说明

图1为本实施例所述泥石流监测预警系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例所述泥石流监测预警系统的结构示意图，本实施例公开一种泥石流监测预警系统，包括，

地声检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述地声检测站用以捕捉目标区域内岩层实时振动的弹性波；

降水检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述降水检测单元用以检测目标区域的实时降水量，降水检测单元还能够对目标区域的历史降水量进行记录储存；

温度检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述温度检测单元用以检测目标区域的实时温度，所述温度检测单元还能够对目标区域的历史温度进行记录储存；

预警单元，其与所述地声检测单元相连，所述预警单元内设置有预警幅值，预警单元能够获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值，预警单元将实时幅值与预警幅值进行对比，并根据对比结果判定是否进行泥石流预警；

中控单元，其与所述地声检测单元、所述降水检测单元、所述温度检测单元和所述预警单元分别相连，所述中控单元内设置有标准预警频率范围，中控单元将地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率，与标准预警频率范围进行对比，确定是否控制预警单元进行泥石流预警；所述中控单元内设置有第一监测时长与第二监测时长，在实时频率在标准预警频率范围内时，中控单元对目标区域的实时降水量、第一监测时长内的实时累积降水量以及第二监测时长内的实时累积降水量进行判定，并通过所述温度检测单元内储存的目标区域的历史温度确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

通过设置地声检测单元检测目标区域的岩层实时振动的弹性波，通过预警单元弹性波中的实时幅值进行判定，根据设定的阈值直接进行预警操作，保障了对目标区域泥石流监测的基础安全性，避免由于系统判定的错误造成的监测失误，同时通过设置降水检测单元与温度检测单元对目标区域的降水量与温度进行检测记录，通过设置中控单元对目标区域岩层实时振动的弹性波的频率进行初步判定，并结合目标区域的降水量与温度的环境因素，控制预警单元进行泥石流预警，提高了泥石流提前预测时长，同时也保障了泥石流监测预警的准确性。

本实施例中，地声检测单元包括三分量地声检波器、采集主机、太阳能供电和基岩连接部，

采集主机采用低功耗芯片设计，物理接口留有4个电压模拟量通道、1个12V电压输出接口、1个串口调试接口、1个SD卡读取接口、2个12V电源接口、1个4G物联网天线接口和1个卫星天线接口；4通道电压模拟量用于三分量检波器信号采集，串口调试接口用于现场调试地声设备，SD卡接口用于现场读取存储的数据，16GB本地存储空间，卫星天线接口用于连接北斗卫星完成校时工作，物联网天线接口用于监测数据传输。

三分量地声检波器采用电容原理监测地声波信号，地声检波器将地声波引起的敏感元器件的电容量变化转化成电压信号输出，经采集主机捕捉，检波器技术指标：监测数量：X、Y、Z三分量；自然频率：5Hz；开路阻尼：0.27±5％；闭路阻尼：0.55±5％；灵敏度(V/m/s)：80；作温度：-40～+90℃。

太阳能供电包括太阳能专用蓄电池、太阳能极板；蓄电池选用免维护铅酸蓄电池，38Ah/12V规格；太阳能极板选用单晶硅60W规格；

基岩连接部的基坑开挖方式为人工开挖，尺寸不小于500×500×800mm(长×宽×深)，基底处理方式为人工夯实，基坑充填混凝土强度C30，水泥(标号不低于425)、沙子、石子、水的混合比为1：2：4：0.7，充分搅拌；浇筑后的基础顶部应保持水平，砼养护期满后方可进行仪器安装。

具体而言，所述中控单元内设置有标准预警频率Hb与标准预警频率差ΔHb，中控单元获取所述地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs，中控单元根据实时频率Hs与标准预警频率Hb计算实时频率差ΔHs，ΔHs＝|Hb-Hs|，中控单元将实时频率差ΔHs与标准预警频率差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内，中控单元将根据实时频率与标准预警频率的对比结果判定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

通过在中控单元中提前设置标准预警频率与标准预警频率差，确定标准预警频率的范围，由于标准预警频率需要根据目标区域的地质条件进行设定，而且在泥石流发生时弹性波频率变化也在固定的范围内，因此将标准预警频率设定在一个范围内，通过将地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率与标准预警频率的范围进行对比，确定实时频率是否在标准预警频率的范围内，当实时频率在标准预警频率的范围内时，通过对目标区域的实时降水量的判定消除环境干扰，进一步提高了泥石流预警的准确性。

具体而言，所述中控单元内设置有实时预警降水量Ly，当中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内时，所述降水检测单元检测目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与实时预警降水量Ly进行对比，

当Ls＜Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量，中控单元将对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls≥Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量达到实时预警降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

在中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内时，将获取目标区域的实时实时降水量，并与中控单元内设置的实时预警降水量进行对比，当实时降水量到达实时预警降水量的标准时，表示目标区域降水量较大且弹性波频率也在泥石流发生的标准频率内，因此由中控单元控制预警单元进行泥石流预警，保障了泥石流的及时预警，增加预警的提前时间。

具体而言，所述中控单元内设置有第一监测时长T1，中控单元内还设置有第一监测时长T1的预警累积降水量Lj，当中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量时，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第一监测时长T1内的实时累积降水量Lp，中控单元将实时累积降水量Lp与预警累积降水量Lj进行对比，本实施例中，第一监测时长的取值为3-15d，

当Lp＜Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量低于预警累积降水量，中控单元将继续对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lp≥Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量达到预警累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警，中控单元并将标准预警频率差调整为ΔHb’，ΔHb’＝ΔHb+ΔHb[(Lp-Lj)/Lj]。

在中控单元内设置时间较短的第一监测时长，以确定目标区域的近期降水情况，通过获取降水检测单元储存目标区域的历史降水量，将第一监测时长内的实时累积降水量与中控单元内设置的累积降水量进行对比，确定目标区域在第一监测时长内的累积降水量是否超过预警值，并在超过预警值时对标准预警频率差进行修正，消除长期降水对判定频率范围的影响，通过增加频率的判定范围，避免在较大的降水量环境中的泥石流情况的漏判，进一步提升了泥石流监测的可靠性。

具体而言，所述中控单元内设置有第二监测时长T2，其中，T2＞T1，中控单元内还设置有第二监测时长T2的第一预设累积降水量Lr1与第二预设累积降水量Lr2，其中，Lr1＜Lr2，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第二监测时长T2内的实时累积降水量Le，中控单元将实时累积降水量Le与第一预设累积降水量Lr1和第二预设累积降水量Lr2进行对比，本实施例中第二监测时长的取值为60-120d，

当Le＜Lr1时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量低于第一预设累积降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lr1≤Le≤Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间，中控单元将对所述温度检测单元中储存的目标区域的历史温度进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Le＞Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量高于第二预设累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

在中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量低于预警累积降水量时，并不代表能够完全消除目标区域发生泥石流的可能，通过设置较第一监测时长更长的第二监测时长，继续获取累积的降水量并与在第二监测时长内设置的两个预设预警值进行对比，确定是否进行泥石流预警，通过连续的三层次的降水量判定，确定泥石流预警，提高了泥石流预警的准确性。

具体而言，所述中控单元中设置有第二监测时长T2内的标准历史平均温度Cb，当所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间时，中控单元将在所述温度检测单元储存的目标区域历史温度中，获取第二监测时长T2内的实时历史平均温度Cs，中控单元将实时历史平均温度Cs与标准历史平均温度Cb进行对比，

当Cs＜Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度低于标准历史平均温度，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Cs≥Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度不低于标准历史平均温度，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

在中控单元判定第二监测时长内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间时，中控单元对目标区域的历史环境温度进行确定，以确定降水的性质，是雨水或是雪，由于在较长的监测时长内的降雨对泥石流影响极小，因此在中控单元判定实时历史平均温度不低于标准历史平均温度时，不进行泥石流预警，而在实时历史平均温度低于标准历史平均温度时，表示可能出现降雪，又由于降雪的水量停留时间长，对目标区域的泥石流影响时间也较长，因此对实时的温度进行进一步判定，以确定是否是由于雪水融化导致的泥石流发生情况，进一步提高了泥石流检测的准确性。

具体而言，当所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内时，中控单元将目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs与标准预警频率Hb进行对比，

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时频率低于标准预警频率，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

在中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内时，将目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率与标准预警频率进行对比，当实时频率低于标准预警频率时，表示并无发生泥石流的情况，因此不进行泥石流预警，当实时频率高于标准预警频率时，虽然实时频率不在预警范围内，但还需要排除环境干扰，以保证系统不会出现误判，进一步提高了泥石流预警的可靠性。

具体而言，所述中控单元内设置有第一预设降水量L1与第二预设降水量L2，其中，L1＜L2，在所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率时，中控单元获取所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与第一预设降水量L1和第二预设降水量L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时降水量低于第一预设降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时降水量在第一预设降水量与第二预设降水量之间，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时降水量高于第二预设降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

对于实时频率高于标准预警频率的情况，进行实时降水量的判定，避免了由于实时降水量较大导致的目标区域产生较大水量区域，影响目标区域岩层振动弹性波的实时频率，因此对目标区域的实时降水量进行判定，同时利用检测目标区域的实时温度以确定降水性质，进一步提高了泥石流预警的可靠性，并且，通过准确的多级判定，能够提高了频率预警的判定范围和捕捉范围，极大程度地增加了泥石流提前预警的时长。

具体而言，所述中控单元内设置有最大预警频率Ha，当中控单元判定实时频率Hs高于标准预警频率时，中控单元将实时频率Hs与最大预警频率Ha进行对比，

当Hs≤Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率未超出最大预警频率，中控单元将进行对目标区域的实时降水量的判定；

当Hs＞Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率超出最大预警频率，中控单元将不进行对目标区域的实时降水量的判定，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

通过在中控单元内设置最大预警频率，并将检测的实时频率与最大预警频率进行对比，确定是否存在判定的必要，设定的最大预警频率综合实时环境情况与地质情况的影响，限制系统的判定范围，减少了实时的高频率的判定过程，提高了泥石流监测预警系统的使用寿命。

具体而言，所述预警单元内设置有预警幅值Fc，预警单元获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值Fs，预警单元将实时幅值Fs与预警幅值Fc进行对比，

当Fs≤Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值未超过预警幅值，预警单元不进行泥石流预警；

当Fs＞Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值超过预警幅值，预警单元将进行泥石流预警。

通过直接在预警单元中设置预警幅值，不通过中控单元进行精密判定，根据设定的阈值直接进行预警操作，保障了对目标区域泥石流监测的基础安全性，避免由于系统判定的错误造成的监测失误，进一步提高了泥石流监测的可靠性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种泥石流监测预警系统，其特征在于，包括，

地声检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述地声检测单元用以捕捉目标区域内岩层实时振动的弹性波；

降水检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述降水检测单元用以检测目标区域的实时降水量，降水检测单元还能够对目标区域的历史降水量进行记录储存；

温度检测单元，其设置在泥石流监测预警的目标区域内，所述温度检测单元用以检测目标区域的实时温度，所述温度检测单元还能够对目标区域的历史温度进行记录储存；

预警单元，其与所述地声检测单元相连，所述预警单元内设置有预警幅值，预警单元能够获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值，预警单元将实时幅值与预警幅值进行对比，并根据对比结果判定是否进行泥石流预警；

中控单元，其与所述地声检测单元、所述降水检测单元、所述温度检测单元和所述预警单元分别相连，所述中控单元内设置有标准预警频率范围，中控单元将地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率，与标准预警频率范围进行对比，确定是否控制预警单元进行泥石流预警；所述中控单元内设置有第一监测时长与第二监测时长，在实时频率在标准预警频率范围内时，中控单元对目标区域的实时降水量、第一监测时长内的实时累积降水量以及第二监测时长内的实时累积降水量进行判定，并通过所述温度检测单元内储存的目标区域的历史温度确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

所述中控单元内设置有标准预警频率Hb与标准预警频率差ΔHb，中控单元获取所述地声检测单元捕捉的目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs，中控单元根据实时频率Hs与标准预警频率Hb计算实时频率差ΔHs，ΔHs＝|Hb-Hs|，中控单元将实时频率差ΔHs与标准预警频率差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内，中控单元将根据实时频率与标准预警频率的对比结果判定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

所述中控单元内设置有实时预警降水量Ly，当中控单元判定实时频率差在标准预警频率范围内时，所述降水检测单元检测目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与实时预警降水量Ly进行对比，

当Ls＜Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量，中控单元将对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls≥Ly时，所述中控单元判定目标区域的实时降水量达到实时预警降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警；

所述中控单元内设置有第一监测时长T1，中控单元内还设置有第一监测时长T1的预警累积降水量Lj，当中控单元判定目标区域的实时降水量低于实时预警降水量时，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第一监测时长T1内的实时累积降水量Lp，中控单元将实时累积降水量Lp与预警累积降水量Lj进行对比，

当Lp＜Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量低于预警累积降水量，中控单元将继续对所述降水检测单元内储存的历史降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lp≥Lj时，所述中控单元判定第一监测时长内的实时累积降水量达到预警累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警，中控单元并将标准预警频率差调整为ΔHb’，ΔHb’＝ΔHb+ΔHb[(Lp-Lj)/Lj]。

2.根据权利要求1所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，所述中控单元内设置有第二监测时长T2，其中，T2＞T1，中控单元内还设置有第二监测时长T2的第一预设累积降水量Lr1与第二预设累积降水量Lr2，其中，Lr1＜Lr2，中控单元在所述降水检测单元储存目标区域的历史降水量中，获取第二监测时长T2内的实时累积降水量Le，中控单元将实时累积降水量Le与第一预设累积降水量Lr1和第二预设累积降水量Lr2进行对比，

当Le＜Lr1时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量低于第一预设累积降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Lr1≤Le≤Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间，中控单元将对所述温度检测单元中储存的目标区域的历史温度进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Le＞Lr2时，所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量高于第二预设累积降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

3.根据权利要求2所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，所述中控单元中设置有第二监测时长T2内的标准历史平均温度Cb，当所述中控单元判定第二监测时长T2内的实时累积降水量在第一预设累积降水量与第二预设累积降水量之间时，中控单元将在所述温度检测单元储存的目标区域历史温度中，获取第二监测时长T2内的实时历史平均温度Cs，中控单元将实时历史平均温度Cs与标准历史平均温度Cb进行对比，

当Cs＜Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度低于标准历史平均温度，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Cs≥Cb时，所述中控单元判定实时历史平均温度不低于标准历史平均温度，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

4.根据权利要求3所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，当所述中控单元判定实时频率差不在标准预警频率范围内时，中控单元将目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率Hs与标准预警频率Hb进行对比，

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时频率低于标准预警频率，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率，中控单元将对所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量进行判定，以确定是否控制所述预警单元进行泥石流预警。

5.根据权利要求4所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，所述中控单元内设置有第一预设降水量L1与第二预设降水量L2，其中，L1＜L2，在所述中控单元判定实时频率高于标准预警频率时，中控单元获取所述降水检测单元检测的目标区域的实时降水量Ls，中控单元将实时降水量Ls与第一预设降水量L1和第二预设降水量L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时降水量低于第一预设降水量，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时降水量在第一预设降水量与第二预设降水量之间，中控单元将获取所述温度检测单元检测的目标区域的实时温度Cu，并对目标区域的实时温度Cu进行判定，当实时温度Cu的值大于零时，中控单元控制所述预警单元进行泥石流预警；当实时温度Cu的值小于或是等于零时，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时降水量高于第二预设降水量，中控单元将控制所述预警单元进行泥石流预警。

6.根据权利要求5所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，所述中控单元内设置有最大预警频率Ha，当中控单元判定实时频率Hs高于标准预警频率时，中控单元将实时频率Hs与最大预警频率Ha进行对比，

当Hs≤Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率未超出最大预警频率，中控单元将进行对目标区域的实时降水量的判定；

当Hs＞Ha时，所述中控单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时频率超出最大预警频率，中控单元将不进行对目标区域的实时降水量的判定，中控单元不控制所述预警单元进行泥石流预警。

7.根据权利要求1所述的泥石流监测预警系统，其特征在于，所述预警单元内设置有预警幅值Fc，预警单元获取目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值Fs，预警单元将实时幅值Fs与预警幅值Fc进行对比，

当Fs≤Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值未超过预警幅值，预警单元不进行泥石流预警；

当Fs＞Fc时，所述预警单元判定目标区域内岩层实时振动弹性波中的实时幅值超过预警幅值，预警单元将进行泥石流预警。