CN117423213A - 一种滑坡灾害监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑坡灾害监测系统及方法，涉及滑坡灾害监测技术领域，本发明通过对边坡上的裂纹变化和树木变化进行分析，当边坡上的变化状态处于异常变化状态时，对边坡上的引水渠和边坡的位移进行监测和分析，并根据施工区域的土堆，分析施工区域的逃离难度，由此确认预警等级，解决了当前技术中仅对边坡状态监测的不足，实现了边坡滑坡的智能化和自动化的监测与分析，提高了边坡滑坡监测结果的准确性和参考性，也提高了后续边坡滑坡预警的准确性，对施工区域的逃离难度进行分析，进而为施工人员提供准确的预警提示，从而了提高施工人员的警惕性和后续逃跑的速率，有效的保障了边坡滑坡预警的效果和人员安全。

Description

一种滑坡灾害监测系统及方法

技术领域

本发明涉及滑坡灾害监测技术领域，具体涉及一种滑坡灾害监测系统及方法。

背景技术

山体滑坡属于地质灾害的一种。除了因暴雨等自然因素会导致边坡滑坡，人类施工等活动也会导致边坡滑坡，边坡滑坡往往有着极强的破坏力，能够给人类社会带来非常大的危害。因此，为尽可能减少人类施工时滑坡所带来的人员伤亡与财产损失，需要对滑坡灾害进行监测。

传统的边坡滑坡监测中主要通过在边坡中安装各种检测设备对边坡的状态进行监测，而对在滑坡前边坡上的树木可能会产生倾斜，边坡上引水渠出现渗漏、水量增多和水速加快的现象，同时滑坡可能导致大量土壤、岩石和碎屑进入引水渠，水流通常会受到阻碍，形成堵塞，而当前技术并没有对边坡上的树木倾斜变化和引水渠变化进行分析，进而无法有效的了解边坡上的变化，也无法体现出滑坡监测的全面性，降低了边坡滑坡监测结果的准确性和参考性，也无法提高后续边坡滑坡预警的准确性，进而无法为施工区域的施工人员逃离提供有效的参考，无法减少减少人类施工时滑坡所带来的人员伤亡与财产损失，另一方面，当前边坡滑坡预警仅根据边坡的状态进行预警，而施工区域中含有施工时产生的土堆等，从而增大了施工人员的逃离难度，但当前技术中在进行滑坡预警时，并没有对施工区域施工人员的逃离的难度进行分析，进而无法为施工人员提供准确的预警提示，从而无法提高施工人员的警惕性和后续逃跑的速率。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的在于提供一种滑坡灾害监测系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：第一方面，本发明提供一种滑坡灾害监测系统，包括如下模块：边坡监测模块，用于当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

边坡分析模块，用于将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

边坡采集模块，用于当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

滑坡分析模块，用于从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

危险分析模块，用于当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

预警终端，用于根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。

优选地，所述分析边坡上裂纹的变化系数，具体分析过程如下：从各监测时间点中边坡对应的裂纹信息中提取各监测时间点中边坡上裂纹数量、各裂纹对应的面积和参考点位置；

将各监测时间点中边坡上各裂纹对应的参考点位置导入至预设的三维坐标系中，得到各监测时间点中边坡上各裂纹对应参考点的位置坐标，记为(x_it,y_it,z_it)，其中i表示各裂纹对应的编号，i＝1,2......m，m为大于2的任意整数，t表示各监测时间点对应的编号，t＝1,2......p，p为大于2的任意整数；

依据计算公式得到边坡上裂纹的面积变化评估系数α1，其中vs为预设的许可裂纹面积增长速率，ΔT表示监测时间点之间的间隔时长，s_it、s_i(t-1)分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应的面积，γ₁为设定的面积变化评估系数对应的修正因子；

根据计算公式

得到边坡上裂纹的位置变化评估系数α2，其中v′为预设的许可裂纹位置变化率，(x_i(t-1),y_i(t-1),z_i(t-1))表示第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应参考点的位置坐标，γ₂、γ₃、γ₄分别为设定的裂纹参考点x轴位置变化率、y轴位置变化率、z轴位置变化率对应的权重因子；

通过计算公式得到边坡上裂纹的变化系数α，其中m_t、m_t-1分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上裂纹数量，vm为预设的许可裂纹数量增长率，ε₁、ε₂、ε₃分别为设定的裂纹的数量变化评估系数、面积变化评估系数、位置变化评估系数对应的权重因子。

优选地，所述分析边坡上树木的变化系数，具体分析过程如下：从各监测时间点中边坡对应的树木信息中提取各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角；

将各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角分别标记为θx_jt、θy_jt、θz_jt，其中j表示各树木对应的编号，j＝1,2......n，n为大于2的任意整数，进而代入计算公式中，得到边坡上树木的变化系数α′，其中θx_j(t-1)、θy_j(t-1)、θz_j(_t-1)分别表示第t-1个监测时间点中边坡上第j个树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角，vθ为预设的许可树木偏移角变化率，η₁、η₂、η₃分别为设定的树木x轴偏移角变化率、y轴偏移角变化率、z轴偏移角变化率对应的权重因子。

优选地，所述分析边坡中引水渠状态安全系数，具体分析过程如下：基于各监测时间点中边坡上引水渠图像，构建各监测时间点中边坡引水渠三维模型，同时在边坡上引水渠上布设各采集点，进而通过各监测时间点中边坡引水渠三维模型，获取各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度，进而分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，若边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态，则将各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中sl_t、sv_t分别表示第t个监测时间点中边坡引水渠水量、水流速，sl₀、sv₀分别为数据库中存储的引水渠初始水量、初始水流速，μ₁、μ₂分别为设定的引水渠水量安全系数、水流速安全系数对应的权重因子；

若边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，则将边坡引水渠对应的堵塞评估系数、各监测时间点中边坡引水渠水量、代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中κ边坡引水渠对应的堵塞评估系数，μ₃、μ₄分别为设定边坡引水渠水量、堵塞评估系数对应的权重因子。

优选地，所述分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，具体分析过程如下：从数据库中提取边坡引水渠对应的初始深度，记为H；将各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度进行相互对比，得到各监测时间点中边坡引水渠上各采集点之间的深度差，从中选取最大深度差作为各监测时间点中边坡引水渠深度差，记为ΔH_t，进而代入计算公式中，得到边坡引水渠对应的堵塞评估系数κ，其中H_tr表示第t个监测时间点中边坡引水渠上第r个采集点之间的深度差，r表示各采集点对应的编号，r＝1,2......q，q为大于2的任意整数，τ₁、τ₂分别为设定的采集点深度、深度差对应的权重因子；

将边坡引水渠对应的堵塞评估系数与预设的堵塞评估系数阈值进行对比，若堵塞评估系数大于预设的堵塞评估系数阈值，则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，反之则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态。

优选地，所述分析边坡对应的位移安全系数，具体分析过程如下：将各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值分别记为sw_t、cw_t，进而代入计算公式中，得到边坡对应的位移安全系数/>其中sw_t-1、cw_t-1分别表示第t-1个监测时间点中边坡对应的水平位移值、垂直位移值，Δsw、Δcw分别为预设的许可边坡水平位移值、许可边坡垂直位移值，/>分别为设定的水平位移值、垂直位移值对应的权重因子。

优选地，所述分析边坡对应的滑坡状态，具体分析过程如下：将边坡中引水渠状态安全系数β和边坡对应的位移安全系数代入统计公式/>中，得到边坡对应的安全评估系数φ，其中ω₁、ω₂分别为设定的引水渠状态安全系数、位移安全系数对应的权重因子；

将边坡对应的安全评估系数与预设的安全评估系数阈值进行对比，若边坡对应的安全评估系数小于预设的安全评估系数阈值，则判定边坡对应的滑坡状态处于临滑状态，反之则判定边坡对应的滑坡状态处于无滑状态。

优选地，所述分析边坡施工对应的危险预警等级，具体分析过程如下：根据边坡上施工区域的土堆数量和各土堆面积，得到边坡上施工区域的土堆总面积，记为ts，并从数据库中提取施工区域对应的许可土堆高度，记为th′，同时将边坡上施工区域对应的施工面积记为S，将边坡上施工区域对应的各土堆高度通过均值计算，得到边坡上施工区域对应的土堆平均高度，记为th，进而代入计算公式中，得到边坡施工对应的逃离难度评估系数ψ，其中ζ₁、ζ₂分别为设定的土堆面积、土堆高度对应的权重因子，e表示自然常数；

将边坡施工对应的逃离难度评估系数与数据库中各危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间进行对比，若边坡施工对应的逃离难度评估系数在某危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间内，则将该危险预警等级作为边坡施工对应的危险预警等级。

第二方面，本发明提供了一种滑坡灾害监测方法，包括如下步骤：步骤一、边坡监测：当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

步骤二、边坡分析：将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

步骤三、边坡采集：当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

步骤四、滑坡分析：从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

步骤五、危险分析：当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

步骤六、预警提示：根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种滑坡灾害监测系统及方法，通过对边坡上的裂纹变化和树木变化进行分析，当边坡上的变化状态处于异常变化状态时，对边坡上的引水渠和边坡的位移进行监测和分析，并根据施工区域的土堆，分析施工区域的逃离难度，由此确认预警等级，解决了当前技术中仅对边坡状态监测的不足，实现了边坡滑坡的智能化和自动化的监测与分析，清晰的了解了边坡上物体的变化，体现了滑坡监测的全面性，提高了边坡滑坡监测结果的准确性和参考性，也提高了后续边坡滑坡预警的准确性，同时在进行滑坡预警时，并对施工区域的逃离难度进行分析，进而为施工人员提供准确的预警提示，从而了提高施工人员的警惕性和后续逃跑的速率，有效的保障了边坡滑坡预警的效果和人员安全。

2、本发明通过对边坡上裂纹变化和树木变化分析后，判断边坡的变化，并在变化异常后，再对边坡上的引水渠和位移进行监测，大大的降低了多种检测设备同时监测与分析对系统造成的压力，提高了系统的运行速率，同时也保障了系统的运行效率与预警的及时性。

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为本发明系统结构连接示意图。

图2为本发明方法实施步骤流程示意图。

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所示，一种滑坡灾害监测系统，包括如下模块：边坡监测模块、边坡分析模块、边坡采集模块、滑坡分析模块、危险分析模块、预警终端和数据库。

边坡监测模块，用于当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

需要说明的是，在无人机上安装摄像头，进而通过无人机中摄像头采集各监测时间点中边坡对应的图像。

边坡分析模块，用于将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

上述中，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，具体过程如下：从各监测时间点中边坡对应的图像中获取各监测时间点中边坡上裂纹数量、各裂纹对应的面积以及各裂纹最低点对应的位置，并将各监测时间点中边坡上各裂纹最低点对应的位置作为各裂纹对应的参考点位置，并将各监测时间点中边坡上裂纹数量、各裂纹对应的面积和参考点位置作为各监测时间点中边坡对应的裂纹信息；

从各监测时间点中边坡对应的图像中获取各监测时间点中边坡上各树木对应的最高点对应的位置和最低点对应的位置，进而将各监测时间点中边坡上各树木对应的最高点对应的位置和最低点对应的位置导入预设的三维坐标系中，进而将三维坐标系中各监测时间点中边坡上各树木对应的最高点对应的位置和最低点对应的位置相连，得到各监测时间点中边坡上各树木的最高点与最低点连接线段，作为各监测时间点中边坡上各树木的参考线段，从而获取各监测时间点中边坡上各树木的参考线段分别与三维坐标系中x轴、y轴、z轴之间的夹角，分别作为各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角，并将各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角作为各监测时间点中边坡对应的树木信息。

在一个具体的实施例中，所述分析边坡上裂纹的变化系数，具体分析过程如下：从各监测时间点中边坡对应的裂纹信息中提取各监测时间点中边坡上裂纹数量、各裂纹对应的面积和参考点位置；

将各监测时间点中边坡上各裂纹对应的参考点位置导入至预设的三维坐标系中，得到各监测时间点中边坡上各裂纹对应参考点的位置坐标，记为(x_it,y_it,z_it)，其中i表示各裂纹对应的编号，i＝1,2......m，m为大于2的任意整数，t表示各监测时间点对应的编号，t＝1,2......p，p为大于2的任意整数；

依据计算公式得到边坡上裂纹的面积变化评估系数α1，其中vs为预设的许可裂纹面积增长速率，ΔT表示监测时间点之间的间隔时长，s_it、s_i(t-1)分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应的面积，γ₁为设定的面积变化评估系数对应的修正因子；

需要说明的是，0＜γ₁≤1。

根据计算公式

得到边坡上裂纹的位置变化评估系数α2，其中v′为预设的许可裂纹位置变化率，(x_i(t-1),y_i(t-1),z_i(t-1))表示第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应参考点的位置坐标，γ₂、γ₃、γ₄分别为设定的裂纹参考点x轴位置变化率、y轴位置变化率、z轴位置变化率对应的权重因子；

需要说明的是，γ₂、γ₃、γ₄均大于0小于1。

通过计算公式得到边坡上裂纹的变化系数α，其中m_t、m_t-1分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上裂纹数量，vm为预设的许可裂纹数量增长率，ε₁、ε₂、ε₃分别为设定的裂纹的数量变化评估系数、面积变化评估系数、位置变化评估系数对应的权重因子。

需要说明的是，ε₁、ε₂、ε₃均大于0小于1。

在另一个具体的实施例中，所述分析边坡上树木的变化系数，具体分析过程如下：从各监测时间点中边坡对应的树木信息中提取各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角；

将各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角分别标记为θx_jt、θy_jt、θz_jt，其中j表示各树木对应的编号，j＝1,2......n，n为大于2的任意整数，进而代入计算公式中，得到边坡上树木的变化系数α′，其中θx_j(t-1)、θy_j(t-1)、θz_j(_t-1)分别表示第t-1个监测时间点中边坡上第j个树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角，vθ为预设的许可树木偏移角变化率，η₁、η₂、η₃分别为设定的树木x轴偏移角变化率、y轴偏移角变化率、z轴偏移角变化率对应的权重因子。

需要说明的是，η₁、η₂、η₃均大于0小于1。

在又一个具体的实施例中，所述判断边坡对应的变化状态，具体判断过程如下：将边坡上裂纹的变化系数α、边坡上树木的变化系数α′代入统计公式α″＝α*λ₁+α′*λ₂中，得到边坡对应的变化系数α″，其中λ₁、λ₂分别为设定的裂纹变化系数、树木变化系数对应的权重因子；

需要说明的是，λ₁、λ₂均大于0小于1。

将边坡对应的变化系数与预设的边坡变化系数阈值进行对比，若边坡对应的变化系数大于预设的边坡变化系数阈值，则判定边坡对应的变化状态处于异常变化状态，反之则判定边坡对应的变化状态处于安全变化状态。

边坡采集模块，用于当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

上述中，所述各监测时间点中边坡对应的引水渠信息包括各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像；所述各监测时间点中边坡对应的位移信息包括各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值。

需要说明的是，通过水流量传感器和水速传感器采集各监测时间点中边坡引水渠水流量、水流速，并将各监测时间点中边坡引水渠水流量作为各监测时间点中边坡引水渠水量，通过无人机上安装的摄像头采集各监测时间点中边坡上引水渠图像；通过位移监测一体机采集各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值。

滑坡分析模块，用于从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

在一个具体的实施例中，所述分析边坡中引水渠状态安全系数，具体分析过程如下：基于各监测时间点中边坡上引水渠图像，构建各监测时间点中边坡引水渠三维模型，同时在边坡上引水渠上布设各采集点，进而通过各监测时间点中边坡引水渠三维模型，获取各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度，进而分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，若边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态，则将各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中sl_t、sv_t分别表示第t个监测时间点中边坡引水渠水量、水流速，sl₀、sv₀分别为数据库中存储的引水渠初始水量、初始水流速，μ₁、μ₂分别为设定的引水渠水量安全系数、水流速安全系数对应的权重因子；

需要说明的是，μ₁、μ₂均大于0小于1。

若边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，则将边坡引水渠对应的堵塞评估系数、各监测时间点中边坡引水渠水量、代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中κ边坡引水渠对应的堵塞评估系数，μ₃、μ₄分别为设定边坡引水渠水量、堵塞评估系数对应的权重因子。

需要说明的是，μ₃、μ₄均大于0小于1。

上述中，所述分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，具体分析过程如下：从数据库中提取边坡引水渠对应的初始深度，记为H；将各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度进行相互对比，得到各监测时间点中边坡引水渠上各采集点之间的深度差，从中选取最大深度差作为各监测时间点中边坡引水渠深度差，记为ΔH_t，进而代入计算公式中，得到边坡引水渠对应的堵塞评估系数κ，其中H_tr表示第t个监测时间点中边坡引水渠上第r个采集点之间的深度差，r表示各采集点对应的编号，r＝1,2......q，q为大于2的任意整数，τ₁、τ₂分别为设定的采集点深度、深度差对应的权重因子；

需要说明的是，τ₁、τ₂均大于0小于1。

将边坡引水渠对应的堵塞评估系数与预设的堵塞评估系数阈值进行对比，若堵塞评估系数大于预设的堵塞评估系数阈值，则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，反之则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态。

在另一个具体的实施例中，所述分析边坡对应的位移安全系数，具体分析过程如下：将各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值分别记为sw_t、cw_t，进而代入计算公式

中，得到边坡对应的位移安全系数/>其中sw_t-1、cw_t-1分别表示第t-1个监测时间点中边坡对应的水平位移值、垂直位移值，Δsw、Δcw分别为预设的许可边坡水平位移值、许可边坡垂直位移值，分别为设定的水平位移值、垂直位移值对应的权重因子。

需要说明的是，均大于0小于1。

在又一个具体的实施例中，所述分析边坡对应的滑坡状态，具体分析过程如下：将边坡中引水渠状态安全系数β和边坡对应的位移安全系数代入统计公式/>中，得到边坡对应的安全评估系数φ，其中ω₁、ω₂分别为设定的引水渠状态安全系数、位移安全系数对应的权重因子；

需要说明的是，ω₁、ω₂均大于0小于1。

将边坡对应的安全评估系数与预设的安全评估系数阈值进行对比，若边坡对应的安全评估系数小于预设的安全评估系数阈值，则判定边坡对应的滑坡状态处于临滑状态，反之则判定边坡对应的滑坡状态处于无滑状态。

本发明通过对边坡上裂纹变化和树木变化分析后，判断边坡的变化，并在变化异常后，再对边坡上的引水渠和位移进行监测，大大的降低了多种检测设备同时监测与分析对系统造成的压力，提高了系统的运行速率，同时也保障了系统的运行效率与预警的及时性。

危险分析模块，用于当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

所述分析边坡施工对应的危险预警等级，具体分析过程如下：根据边坡上施工区域的土堆数量和各土堆面积，得到边坡上施工区域的土堆总面积，记为ts，并从数据库中提取施工区域对应的许可土堆高度，记为th′，同时将边坡上施工区域对应的施工面积记为S，将边坡上施工区域对应的各土堆高度通过均值计算，得到边坡上施工区域对应的土堆平均高度，记为th，进而代入计算公式中，得到边坡施工对应的逃离难度评估系数ψ，其中ζ₁、ζ₂分别为设定的土堆面积、土堆高度对应的权重因子，e表示自然常数；

需要说明的是，ζ₁、ζ₂均大于0小于1。

将边坡施工对应的逃离难度评估系数与数据库中各危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间进行对比，若边坡施工对应的逃离难度评估系数在某危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间内，则将该危险预警等级作为边坡施工对应的危险预警等级。

预警终端，用于根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。

需要说明的是，边坡施工对应的危险预警等级可以分为一级、二级、三级，若边坡施工对应的危险预警等级达到三级，则预警终端中的报警器启动三级报警。

数据库，用于存储引水渠初始水量、初始水流速，存储边坡引水渠对应的初始深度，存储施工区域对应的许可土堆高度，存储各危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间。

请参阅图2所示，一种滑坡灾害监测方法，包括如下步骤：步骤一、边坡监测：当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

步骤二、边坡分析：将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

步骤三、边坡采集：当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

步骤四、滑坡分析：从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

步骤五、危险分析：当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

步骤六、预警提示：根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。

本发明提供的一种滑坡灾害监测系统及方法，通过对边坡上的裂纹变化和树木变化进行分析，当边坡上的变化状态处于异常变化状态时，对边坡上的引水渠和边坡的位移进行监测和分析，并根据施工区域的土堆，分析施工区域的逃离难度，由此确认预警等级，解决了当前技术中仅对边坡状态监测的不足，实现了边坡滑坡的智能化和自动化的监测与分析，清晰的了解了边坡上物体的变化，体现了滑坡监测的全面性，提高了边坡滑坡监测结果的准确性和参考性，也提高了后续边坡滑坡预警的准确性，同时在进行滑坡预警时，并对施工区域的逃离难度进行分析，进而为施工人员提供准确的预警提示，从而了提高施工人员的警惕性和后续逃跑的速率，有效的保障了边坡滑坡预警的效果和人员安全。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本说明书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，包括如下模块：

边坡监测模块，用于当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

边坡分析模块，用于将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

边坡采集模块，用于当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

滑坡分析模块，用于从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

危险分析模块，用于当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

预警终端，用于根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。

2.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡上裂纹的变化系数，具体分析过程如下：

从各监测时间点中边坡对应的裂纹信息中提取各监测时间点中边坡上裂纹数量、各裂纹对应的面积和参考点位置；

将各监测时间点中边坡上各裂纹对应的参考点位置导入至预设的三维坐标系中，得到各监测时间点中边坡上各裂纹对应参考点的位置坐标，记为(x_it,y_it,z_it)，其中i表示各裂纹对应的编号，i＝1,2......m，m为大于2的任意整数，t表示各监测时间点对应的编号，t＝1,2......p，p为大于2的任意整数；

依据计算公式得到边坡上裂纹的面积变化评估系数α1，其中vs为预设的许可裂纹面积增长速率，ΔT表示监测时间点之间的间隔时长，s_it、s_i(t-1)分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应的面积，γ₁为设定的面积变化评估系数对应的修正因子；

根据计算公式

得到边坡上裂纹的位置变化评估系数α2，其中v′为预设的许可裂纹位置变化率，(x_i(t-1),y_i(t-1),z_i(t-1))表示第t-1个监测时间点中边坡上第i个裂纹对应参考点的位置坐标，γ₂、γ₃、γ₄分别为设定的裂纹参考点x轴位置变化率、y轴位置变化率、z轴位置变化率对应的权重因子；

通过计算公式得到边坡上裂纹的变化系数α，其中m_t、m_t-1分别表示第t个、第t-1个监测时间点中边坡上裂纹数量，vm为预设的许可裂纹数量增长率，ε₁、ε₂、ε₃分别为设定的裂纹的数量变化评估系数、面积变化评估系数、位置变化评估系数对应的权重因子。

3.根据权利要求2所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡上树木的变化系数，具体分析过程如下：

从各监测时间点中边坡对应的树木信息中提取各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角；

将各监测时间点中边坡上各树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角分别标记为θx_jt、θy_jt、θz_jt，其中j表示各树木对应的编号，j＝1,2......n，n为大于2的任意整数，进而代入计算公式中，得到边坡上树木的变化系数α′，其中θx_j(t-1)、θy_j(t-1)、θz_j(t-1)分别表示第t-1个监测时间点中边坡上第j个树木的x轴偏移角、y轴偏移角、z轴偏移角，vθ为预设的许可树木偏移角变化率，η₁、η₂、η₃分别为设定的树木x轴偏移角变化率、y轴偏移角变化率、z轴偏移角变化率对应的权重因子。

4.根据权利要求2所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡中引水渠状态安全系数，具体分析过程如下：

基于各监测时间点中边坡上引水渠图像，构建各监测时间点中边坡引水渠三维模型，同时在边坡上引水渠上布设各采集点，进而通过各监测时间点中边坡引水渠三维模型，获取各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度，进而分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，若边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态，则将各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中sl_t、sv_t分别表示第t个监测时间点中边坡引水渠水量、水流速，sl₀、sv₀分别为数据库中存储的引水渠初始水量、初始水流速，μ₁、μ₂分别为设定的引水渠水量安全系数、水流速安全系数对应的权重因子；

若边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，则将边坡引水渠对应的堵塞评估系数、各监测时间点中边坡引水渠水量、代入计算公式中，得到边坡中引水渠状态安全系数β，其中κ边坡引水渠对应的堵塞评估系数，μ₃、μ₄分别为设定边坡引水渠水量、堵塞评估系数对应的权重因子。

5.根据权利要求4所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡引水渠对应的堵塞评估系数和堵塞状态，具体分析过程如下：

从数据库中提取边坡引水渠对应的初始深度，记为H；将各监测时间点中边坡引水渠上各采集点的深度进行相互对比，得到各监测时间点中边坡引水渠上各采集点之间的深度差，从中选取最大深度差作为各监测时间点中边坡引水渠深度差，记为ΔH_t，进而代入计算公式中，得到边坡引水渠对应的堵塞评估系数κ，其中H_tr表示第t个监测时间点中边坡引水渠上第r个采集点之间的深度差，r表示各采集点对应的编号，r＝1,2......q，q为大于2的任意整数，τ₁、τ₂分别为设定的采集点深度、深度差对应的权重因子；

将边坡引水渠对应的堵塞评估系数与预设的堵塞评估系数阈值进行对比，若堵塞评估系数大于预设的堵塞评估系数阈值，则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于堵塞状态，反之则判定边坡引水渠对应的堵塞状态处于未堵塞状态。

6.根据权利要求5所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡对应的位移安全系数，具体分析过程如下：

将各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值分别记为sw_t、cw_t，进而代入计算公式中，得到边坡对应的位移安全系数/>其中sw_t-1、cw_t-1分别表示第t-1个监测时间点中边坡对应的水平位移值、垂直位移值，Δsw、Δcw分别为预设的许可边坡水平位移值、许可边坡垂直位移值，分别为设定的水平位移值、垂直位移值对应的权重因子。

7.根据权利要求6所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡对应的滑坡状态，具体分析过程如下：将边坡中引水渠状态安全系数β和边坡对应的位移安全系数代入统计公式/>中，得到边坡对应的安全评估系数φ，其中ω₁、ω₂分别为设定的引水渠状态安全系数、位移安全系数对应的权重因子；

将边坡对应的安全评估系数与预设的安全评估系数阈值进行对比，若边坡对应的安全评估系数小于预设的安全评估系数阈值，则判定边坡对应的滑坡状态处于临滑状态，反之则判定边坡对应的滑坡状态处于无滑状态。

8.根据权利要求7所述的一种滑坡灾害监测系统，其特征在于，所述分析边坡施工对应的危险预警等级，具体分析过程如下：

根据边坡上施工区域的土堆数量和各土堆面积，得到边坡上施工区域的土堆总面积，记为ts，并从数据库中提取施工区域对应的许可土堆高度，记为th′，同时将边坡上施工区域对应的施工面积记为S，将边坡上施工区域对应的各土堆高度通过均值计算，得到边坡上施工区域对应的土堆平均高度，记为th，进而代入计算公式中，得到边坡施工对应的逃离难度评估系数ψ，其中ζ₁、ζ₂分别为设定的土堆面积、土堆高度对应的权重因子，e表示自然常数；

将边坡施工对应的逃离难度评估系数与数据库中各危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间进行对比，若边坡施工对应的逃离难度评估系数在某危险预警等级对应的逃离难度评估系数区间内，则将该危险预警等级作为边坡施工对应的危险预警等级。

9.一种执行权利要求1-8任一项所述的滑坡灾害监测系统的滑坡灾害监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、边坡监测：当边坡施工时，按照预设时间间隔布设各监测时间点，进而采集各监测时间点中边坡对应的图像；

步骤二、边坡分析：将各监测时间点中边坡对应的图像通过图像识别技术，提取各监测时间点中边坡对应的裂纹信息和树木信息，进而分析边坡上裂纹的变化系数和树木的变化系数，由此判断边坡对应的变化状态；

步骤三、边坡采集：当边坡对应的变化状态处于异常变化状态时，采集各监测时间点中边坡对应的引水渠信息和各监测时间点中边坡对应的位移信息；

步骤四、滑坡分析：从各监测时间点中边坡对应的引水渠信息中提取各监测时间点中边坡引水渠水量、水流速和引水渠图像，分析边坡中引水渠状态安全系数，并从各监测时间点中边坡对应的位移信息中提取各监测时间点中边坡对应的水平位移值和垂直位移值，进而分析边坡对应的位移安全系数，从而分析边坡对应的滑坡状态；

步骤五、危险分析：当边坡对应的滑坡状态处于临滑状态时，采集边坡上施工区域对应的图像，获取边坡上施工区域对应的施工面积、土堆数量、各土堆面积、各土堆高度，进而分析边坡施工对应的危险预警等级；

步骤六、预警提示：根据边坡施工对应的危险预警等级，进行对应的预警提示。