CN115565335A - 智能化边坡安全监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及边坡安全监测技术领域，具体为智能化边坡安全监测系统，包括物联网模块、遥感技术RS模块、ZigBee和IPv6的自动组网模块、GPS模块、近景摄影测量模块、合成孔径干涉雷达模块、主要功能模块、三维地理信息模块和灾害数据管理模块；所述物联网模块包括传感模块和控制模块，利用局部网络或互联网通信技术把传感模块、控制模块、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络；ZigBee和IPv6的自动组网模块，通过ZigBee和IPv6的自动组网模块，实现多路由、多信道的通信冗余备份方案。本发明实现了灾害的预测、预报、预警和应急响应方面的智能化功能，对未来可能发生灾害的地段做出预测。
Description
技术领域
本发明涉及边坡安全监测技术领域，具体为智能化边坡安全监测系统。
背景技术
地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等，近几年来全球气候变幻莫测，山洪、泥石流等自然地质灾害发生的频率越来越高，地质灾害具有破坏性大、突发性强等特点，往往会造成重大的生命和财产损失，许许多多的地质灾害破坏案例均是由于缺乏正确的预警，而造成不可挽回的损失，相关领域专家在研究我国山洪灾害成因后指出：地形地质条件是山洪灾害形成的基础，降雨是山洪灾害形成的激发因素和主导因素，不合理的人类经济社会活动加速加剧了山洪灾害的发生和危害程度；
关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点，地质灾害的防治常常因为工作的分散，造成标准化程度较差，资源共享较难的问题，地质灾害是一种活跃的动态环境变化过程，它的预测与防治是一项庞大的系统工程，其涉及到的数据非常庞大，传统的预测与防治大都采用人工录入信息，或者是管理档案的方式，但是以上方式很难管理如此庞大的地质灾害信息，消耗了巨大的人力和时间的同时，效果和效率也很不好，因此亟需新型的智能化边坡安全监测系统解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供智能化边坡安全监测系统，以解决上述背景技术中提出的传统的预测与防治大都采用人工录入信息，或者是管理档案的方式，但是以上方式很难管理如此庞大的地质灾害信息，消耗了巨大的人力和时间的同时，效果和效率也很不好的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智能化边坡安全监测系统，包括物联网模块、遥感技术RS模块、ZigBee和IPv6的自动组网模块、GPS模块、近景摄影测量模块、合成孔径干涉雷达模块、主要功能模块、三维地理信息模块和灾害数据管理模块；
所述物联网模块包括传感模块和控制模块，利用局部网络或互联网通信技术把传感模块、控制模块、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络；
ZigBee和IPv6的自动组网模块，通过ZigBee和IPv6的自动组网模块，实现多路由、多信道的通信冗余备份方案；
所述GPS模块包括自动采集模块、无线传送模块和远程监控模块，并在远程监控中心自动完成数据的解算与分析；
所述近景摄影测量模块被用于监测大面积滑坡，通常方法是把两台近景摄影仪固定安置在两个不同位置的测点处，同时对滑坡区观测点摄影形成立体相对，再利用立体坐标仪测量相片上观测点的坐标，根据历次观测点坐标的变化，得出边坡的位移特征；
所述合成孔径干涉雷达模块主要用于地形测量、地面形变监测及火山活动等方面；
INSAR实时监测模块，INSAR实时监测模块主要应用宽带雷达探测技术对雷达信号辐射区域进行高分辨距离域成像，利用合成孔径雷达技术提高方位向分辨能力，并利用微波干涉测量技术对目标形变量进行提取计算。
进一步的，所述主要功能模块包括GIS功能模块，通过GIS功能模块对各类影像数据、矢量数据及标注图层进行管理，地图的放大缩小、漫游、距离量测、面积量测和体积量测、POI信息点查询定位、飞行和定位路线的录制、坡度、坡向信息以及地形坡面分析。
进一步的，所述三维地理信息模块集成了基础地理、基础地质、灾害易发性分区、防治规划等数据，以上数据分别来自WMS、ArcIMS等数据源，可为地质灾害防治管理、决策提供基础数据。
进一步的，所述灾害数据管理模块包括信息浏览查询模块、预警管理模块、报表管理模块、资料管理模块、公文管理模块、网上信息发布模块、用户管理模块、基础信息管理模块、系统管理模块和日志管理模块。
进一步的，通过信息浏览查询模块用户可以在三维视图上通过点选相应的灾害点或监测点进行信息查询，也可以通过关键字查询定位地标信息以及灾害信息，通过预警管理模块，对达到预警标准的站点执行自动预警操作，通过移动MAS服务器，系统使用者可以以手动或自动方式，向预先设置的职能部门领导及办事人员发出短信或电话预警信息。
进一步的，通过报表管理模块可以根据数据实时生成日报表、月报表、降雨笼罩图、雨情分布图、等值线图等相关统计专题图表，为辅助决策提供重要参考资料，通过资料管理模块将文书、资料、科技成果等信息资源统一进行管理
进一步的，通过公文管理模块提供部门内部公文的提交、审批、流转、发送，系统提供流程管理工具，通过网上信息发布模块发布通知、公告、防汛信息等，用户将在门户网站，通知、公告栏中查看到当前最新的通知、公告信息。
进一步的，所述用户管理模块包括认证模块和用户信息模块，通过根据作业人员的操作产生操作日志，详细记录操作人员所有操作动作，便于系统管理员进行用户查询和管理。
进一步的，基础信息管理模块包括坡泥石流事件、稳定状况分布、灾害隐患点基本数据、地质灾害预警短信发布对象数据、自动气象站实时每分钟雨量数据及其小时降水量和日降水量的基本信息，为系统提供基础数据支撑。
进一步的，管理员通过系统管理模块对系统的各项参数和环境，进行增加、修改、删除操作，就能够实现对系统的统一管理，通过完善的日志管理模块，记录详细的登录信息，业务操作信息和错误信息，为系统管理提供良好的基础。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
随着工业无限通信、物联网、云计算等相关学科发展，山洪地质灾害防御通过引用相关领域新技术，本发明实现了灾害的预测、预报、预警和应急响应方面的智能化功能，该系统基于遥感技术RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS以及地质灾害监测技术，以一定范围（区域）的滑坡、泥石流及崩塌等地质灾变体为监测对象，对其在时间，空间的变形破坏信息和灾变诱发因素信息实施动态监测，通过对变形因素、相关因素及诱因因素信息的相关分析处理，对灾变体的稳定状态和变化趋势做出判断，针对我国地质灾害防治工作的现实需求，将无线传感器网络、宽带移动通信技术与滑坡泥石流监测预警技术相结合，开展应用示范和产业化建设，使我国地质灾害野外监测技术和预警方法取得突破性进展，同时揭示滑坡、泥石流、崩塌的空间分布规律，对未来可能发生灾害的地段做出预测，减小其对人民群众的伤害；
该系统的引入不仅能有效地管理地质灾害的重要数据库，比如空间信息等，又能有效地管理其影响灾害发生的各种人为因数和可变因素，物联网模块、传感模块以及ZigBee和IPv6的自动组网模块的加入也使得灾害的预警，信息的传输方面得到了很大程度上的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的实施例：智能化边坡安全监测系统，包括物联网模块、遥感技术RS模块、ZigBee和IPv6的自动组网模块、GPS模块、近景摄影测量模块、合成孔径干涉雷达模块、主要功能模块、三维地理信息模块和灾害数据管理模块；
物联网模块包括传感模块和控制模块，利用局部网络或互联网通信技术把传感模块、控制模块、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络；
ZigBee和IPv6的自动组网模块，通过ZigBee和IPv6的自动组网模块，实现多路由、多信道的通信冗余备份方案，通过低成本的ZigBee通信模块和适当冗余布设的中继站点来实现在某一个或几个通信点故障时能够由设备自主的选择其他在通讯范围内的路由设备将信息传达回信息中心，使整个预警系统的信息采集能力在灾难面前更加完善；
GPS模块包括自动采集模块、无线传送模块和远程监控模块，并在远程监控中心自动完成数据的解算与分析，通过将GPS接收机固定在边坡以外某稳定区域处，通过GPS卫星发送导航定位信号进行空间后方交汇测量，从而对天线所在点进行位移监控，从而对天线所在点进行位移监控，其具有全天候作业、测站点无须通视、定位精度高、自动化程度高和功能多应用广的特点；
近景摄影测量模块被用于监测大面积滑坡，通常方法是把两台近景摄影仪固定安置在两个不同位置的测点处，同时对滑坡区观测点摄影形成立体相对，再利用立体坐标仪测量相片上观测点的坐标，根据历次观测点坐标的变化，得出边坡的位移特征，近景摄影测量模块适用性和实用性强，可用于各种边坡的监测，如露天矿边坡、排土场、尾矿坝等，并且易于操作，无需大量仪器，简单方便，安全可靠；
合成孔径干涉雷达模块主要用于地形测量、地面形变监测及火山活动等方面，其具有大范围、全天候、高精度、高分辨率以及能够监测人员无法进入的区域和监测成本低的优点；
INSAR实时监测模块，INSAR实时监测模块主要应用宽带雷达探测技术对雷达信号辐射区域进行高分辨距离域成像，利用合成孔径雷达技术提高方位向分辨能力，并利用微波干涉测量技术对目标形变量进行提取计算，对于小区域变形监测，地基SAR比星载SAR更加稳定，它可以专门为监测目标区域建立特定的几何场景，并根据目标特点选择较为方便的短时间基线，是星载SAR测量技术的有效补充，在星载SAR难以满足监测时空分辨率和精度要求的情况下能够得到较好的应用。
主要功能模块包括GIS功能模块，通过GIS功能模块对各类影像数据、矢量数据及标注图层进行管理，地图的放大缩小、漫游、距离量测、面积量测和体积量测、POI信息点查询定位、飞行和定位路线的录制、坡度、坡向信息以及地形坡面分析。
三维地理信息模块集成了基础地理、基础地质、灾害易发性分区、防治规划等数据，以上数据分别来自WMS、ArcIMS等数据源，可为地质灾害防治管理、决策提供基础数据。
灾害数据管理模块包括信息浏览查询模块、预警管理模块、报表管理模块、资料管理模块、公文管理模块、网上信息发布模块、用户管理模块、基础信息管理模块、系统管理模块和日志管理模块。
通过信息浏览查询模块用户可以在三维视图上通过点选相应的灾害点或监测点进行信息查询，也可以通过关键字查询定位地标信息以及灾害信息，同时，可以查看监测仪器的实时和历史数据，通过预警管理模块，对达到预警标准的站点执行自动预警操作，通过移动MAS服务器，系统使用者可以以手动或自动方式，向预先设置的职能部门领导及办事人员发出短信或电话预警信息，需要按照参数标准自定义设置预警参数。
通过报表管理模块可以根据数据实时生成日报表、月报表、降雨笼罩图、雨情分布图、等值线图等相关统计专题图表，为辅助决策提供重要参考资料，通过资料管理模块将文书、资料、科技成果等信息资源统一进行管理，并按照权限分为无条件共享、条件共享和不予共享的三种分类，建立了对应信息共享机制，由管理员统筹制定文档信息资源共享目录，建设信息资源共享交流平台。
通过公文管理模块提供部门内部公文的提交、审批、流转、发送，系统提供流程管理工具，根据部门流程情况，用户可自己设置每个部门的公文审批流程，并将发送后的公文归档入库进行统一管理，通过网上信息发布模块发布通知、公告、防汛信息等，用户将在门户网站，通知、公告栏中查看到当前最新的通知和公告信息，管理员通过该模块发布通知、公告、防汛信息。
用户管理模块包括认证模块和用户信息模块，通过根据作业人员的操作产生操作日志，详细记录操作人员所有操作动作，便于系统管理员进行用户查询和管理，用户需要登录才可以使用该系统，各个功能模块也需要登录后才可用，已登录用户可以添加、删除、编辑和设置其属性信息。
基础信息管理模块包括坡泥石流事件、稳定状况分布、灾害隐患点基本数据、地质灾害预警短信发布对象数据、自动气象站实时每分钟雨量数据及其小时降水量和日降水量的基本信息，为系统提供基础数据支撑。
管理员通过系统管理模块对系统的各项参数和环境，进行增加、修改、删除操作，就能够实现对系统的统一管理，方便快捷，通过完善的日志管理模块，记录详细的登录信息，业务操作信息和错误信息，为系统管理提供良好的基础。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.智能化边坡安全监测系统，其特征在于，包括：
物联网模块、遥感技术RS模块、ZigBee和IPv6的自动组网模块、GPS模块、近景摄影测量模块、合成孔径干涉雷达模块、主要功能模块、三维地理信息模块和灾害数据管理模块；
所述物联网模块包括传感模块和控制模块，利用局部网络或互联网通信技术把传感模块、控制模块、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络；
ZigBee和IPv6的自动组网模块，通过ZigBee和IPv6的自动组网模块，实现多路由、多信道的通信冗余备份方案；
所述GPS模块包括自动采集模块、无线传送模块和远程监控模块，并在远程监控中心自动完成数据的解算与分析；
所述近景摄影测量模块被用于监测大面积滑坡，通常方法是把两台近景摄影仪固定安置在两个不同位置的测点处，同时对滑坡区观测点摄影形成立体相对，再利用立体坐标仪测量相片上观测点的坐标，根据历次观测点坐标的变化，得出边坡的位移特征；
所述合成孔径干涉雷达模块主要用于地形测量、地面形变监测及火山活动等方面；
INSAR实时监测模块，INSAR实时监测模块主要应用宽带雷达探测技术对雷达信号辐射区域进行高分辨距离域成像，利用合成孔径雷达技术提高方位向分辨能力，并利用微波干涉测量技术对目标形变量进行提取计算。
2.根据权利要求1所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：所述主要功能模块包括GIS功能模块，通过GIS功能模块对各类影像数据、矢量数据及标注图层进行管理，地图的放大缩小、漫游、距离量测、面积量测和体积量测、POI信息点查询定位、飞行和定位路线的录制、坡度、坡向信息以及地形坡面分析。
3.根据权利要求1所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：所述三维地理信息模块集成了基础地理、基础地质、灾害易发性分区、防治规划等数据，以上数据分别来自WMS、ArcIMS等数据源，可为地质灾害防治管理、决策提供基础数据。
4.根据权利要求1所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：所述灾害数据管理模块包括信息浏览查询模块、预警管理模块、报表管理模块、资料管理模块、公文管理模块、网上信息发布模块、用户管理模块、基础信息管理模块、系统管理模块和日志管理模块。
5.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：通过信息浏览查询模块用户可以在三维视图上通过点选相应的灾害点或监测点进行信息查询，也可以通过关键字查询定位地标信息以及灾害信息，通过预警管理模块，对达到预警标准的站点执行自动预警操作，通过移动MAS服务器，系统使用者可以以手动或自动方式，向预先设置的职能部门领导及办事人员发出短信或电话预警信息。
6.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：通过报表管理模块可以根据数据实时生成日报表、月报表、降雨笼罩图、雨情分布图、等值线图等相关统计专题图表，为辅助决策提供重要参考资料，通过资料管理模块将文书、资料、科技成果等信息资源统一进行管理。
7.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：通过公文管理模块提供部门内部公文的提交、审批、流转、发送，系统提供流程管理工具，通过网上信息发布模块发布通知、公告、防汛信息等，用户将在门户网站，通知、公告栏中查看到当前最新的通知、公告信息。
8.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：所述用户管理模块包括认证模块和用户信息模块，通过根据作业人员的操作产生操作日志，详细记录操作人员所有操作动作，便于系统管理员进行用户查询和管理。
9.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：基础信息管理模块包括坡泥石流事件、稳定状况分布、灾害隐患点基本数据、地质灾害预警短信发布对象数据、自动气象站实时每分钟雨量数据及其小时降水量和日降水量的基本信息，为系统提供基础数据支撑。
10.根据权利要求4所述的智能化边坡安全监测系统，其特征在于：管理员通过系统管理模块对系统的各项参数和环境，进行增加、修改、删除操作，就能够实现对系统的统一管理，通过完善的日志管理模块，记录详细的登录信息，业务操作信息和错误信息，为系统管理提供良好的基础。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117876196A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安国信物联技术有限公司 | 一种地质灾害信息管理系统 |
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2022
- 2022-09-15 CN CN202211121188.6A patent/CN115565335A/zh active Pending
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117876196A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安国信物联技术有限公司 | 一种地质灾害信息管理系统 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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