CN201698029U - 新型滑坡实时无线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型滑坡实时无线监测系统，它涉及地质滑坡监测领域中的无线电实时监测设备。它由多部震动传感器、一部中继器、一部监视终端组成。本实用新型采用模式识别技术和专用无线传输系统，虚警率低，并且很好地解决由地形障碍引起的无线传输问题，具有集成化程度高、体积小、功耗低、可靠性高等特点。特别适用于易发生地质滑坡灾害的地形险要地段，满足对滑坡灾情的实时监测要求。
Description
技术领域
本发明涉及滑坡监测领域中一种实时无线监测系统，特别适合监测地质滑坡易发地带，尤其是地形险要的地方。采用传感器探测为滑坡监测提供无人值守、实时监测、能实现远程中继通信传输的监测设备。
背景技术
目前，地质滑坡监测主要依赖于多点位移计、孔隙水压力计、水位计、载荷传感器等多种仪器进行多点人工巡回监测、记录和资料处理的状况，存在预测实时性差、成本高等缺点。实时监测多采用公网作为通信手段，对于易发生滑坡灾害的地形险要地段，缺乏可靠的通信保障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种采用震动传感器实时监视地质滑坡的新型滑坡实时无线监测系统。本发明采用模式识别技术和专用无线传输系统，虚警率低，并且很好到解决地形障碍引起的无线传输问题，具有集成化程度高、体积小、功耗低、可靠性高等特点。可满足地质滑坡易发地带解决实时无线监测灾情的要求。
本发明的目的是这样实现的：
它包括第1至10部震动传感器、1部中继器、1部监视终端；所述的每部震动传感器由发射天线1、发射机2、探测处理器3、震动头4、太阳能电池5、电源变换器6构成；中继器由收发天线7、收发开关8、接收机9、微处理器10、转发器11、电源变换器12构成；监视终端由接收天线13、接收机14、监视分机15、电源变换器16构成；其特征在于：每部震动传感器还包括探测处理器；第1至第10部震动传感器将探测到的滑坡信息通过中继器无线传输到监视终端，监视终端进行声音告警。
所述的每部震动传感器的收发天线1依次与发射机2、探测处理器3、震动头4串联连接；
所述的中继器串接收发开关8后并串转发器9、接收机10后，与微处理器11串连连接；
所述的监视终端的接收天线13依次与接收机14、监视分机15串联连接；
所述的每部震动传感器将震动头4采集到的信号通过有线连接传送给探测处理器3；探测处理器3将收到的模拟信号经过模数变换、算法识别，形成目标探测数据，由微处理器将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给发射机2；发射机2将信息进行上变频变换后产生射频发射信号，经功率放大器，由发射天线1发射，完成探测信号的发射；
所述的中继器接收信号时，收发天线7接收空间的射频信号经过收发开关8输入接收机9；接收机9将射频信号进行低噪声放大、变频及解调后解调出数字信号，输入到微处理器10；微处理器11经过译码纠错，重新恢复编码，控制转发器11产生调制信号，经过激励放大及功放将信号放大，由收发开关8控制从收发天线7发射，完成转发信号的发射。
所述的监视终端接收信号时，接收天线13接收空间的射频信号输入到接收机14；接收机14将射频信号进行低噪声放大及变频，形成基带信号输入监视分机15；监视分机15对数据进行处理、显示、报警。
所述的太阳能电池5为内置的锂电池充电储能；电源变换器6、12、16出端输出+V电压提供各部件工作电压。
本发明每部震动传感器的探测处理器3包括模数变换器17、数据处理器18、微处理器19、数模变换器20；
每部震动传感器的震动头4依次与模数变换器17、数据处理器18、微处理器19、数模变换器20串连连接，数模变换器20的出端与每部震动传感器的发射机2连接；
信号发送时，每部震动传感器的震动头4将采集到的信号通过有线连接传送给模数转换器17；模数转换器17将收到的模拟信号转变成数字信号，传送给数据处理器18；数据处理器18进行算法识别，形成目标探测数据，并传送给微处理器19；微处理器19将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给数模转换器20；数模转换器20将数字信号变换成模拟信号传送给发射机2；
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明采用震动传感器监测地质滑坡易发地带。监测时只需将震动传感器布设在滑坡易发地带的山脚下，无需人员值守。一旦该地层出现滑坡前的微震，震动传感器便实时地将探测到的地层微震信息经发射机传送给后方的监控终端，可在大面积滑坡发生前及时预测预报灾情，人员及时转移，实现远程实时的监测控制与预报，便于决策部门和专家随时观看地质灾害现场的动态监测结果。降低了预测预报成本、提高了预测的实时性，整个系统设计简洁、实时监控、布设方便，无人值守。
2.本发明采用了探测处理器3将数字信号处理技术、模式识别技术完善地结合于探测系统，将目标数据从环境背景及气象各种干扰数据中提取出来，降低了虚警率，提高了预测预报的准确度。
3.本发明利用专用无线传输技术，克服了公用无线网络在地势险要的山区信号覆盖不到的缺点。为了解决高山遮挡问题，系统设计了中继转发器，架设在监控终端和传感器之间的较高地形上，克服地形障碍，延伸了监控距离。
4.本发明系统采用低功耗、小型化设计，具有值守、自动开机、自动关机功能，降低系统功耗，达到长期无人值守的目的。同时，为了解决电池充电的问题，系统采用太阳能电池板为内置的锂电池充电储能，解决野外设备长期值守的供电问题。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图。
图2是本发明探测处理器3的电原理方框图。
具体实施方式
参照图1至图2，它包括第1至10部震动传感器、1部中继器、1部监视终端；所述的每部震动传感器由发射天线1、发射机2、探测处理器3、震动头4、太阳能电池5、电源变换器6构成；中继器由收发天线7、收发开关8、接收机9、微处理器10、转发器11、电源变换器12构成；监视终端由接收天线13、接收机14、监视分机15、电源变换器16构成；其特征在于：每部震动传感器还包括探测处理器；第1至第10部震动传感器将探测到的滑坡信息通过中继器无线传输到监视终端，监视终端进行声音告警。图1是本发明的原理方框图，实施例按图1连接线路，图1中为一部震动传感器的方框图，实施例采用10部震动传感器组成监测系统。
本发明由第1至第10部震动传感器构成，每部震动传感器将震动头4采集到的信号通过有线连接传送给探测处理器3；探测处理器3将收到的模拟信号经过模数变换、算法识别，形成目标探测数据，由微处理器将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给发射机2；发射机2将信息进行上变频变换后产生射频发射信号，经功率放大器，由发射天线1发射，完成探测信号的发射；实施例发射天线1采用全向天线自制而成，发射机2采用MC3361制作而成，探测处理器3采用数字信号处理器MSP430F449、微处理器C8051F021制作而成，震动头4采用动圈式速度传感器制作而成。
本发明中继器接收信号时，收发天线7接收空间的射频信号经过收发开关8输入接收机9；接收机9将射频信号进行低噪声放大、变频及解调后解调出数字信号，输入到微处理器10；微处理器10经过译码纠错，重新恢复编码，控制转发器11产生调制信号，经过激励放大及功放将信号放大，由收发开关8控制从收发天线7发射，完成转发信号的发射。实施例接发天线7采用全向天线自制而成，收发开关8采用SW277制作而成，接收机9采用MC3363制作而成，微处理器10采用C8051F021制作而成，转发器11采用MC3361制作而成。
本发明监视终端接收信号时，接收天线13接收空间的射频信号输入到接收机14；接收机14将射频信号进行低噪声放大及变频，形成基带信号输入监视分机15；监视分机15对数据进行处理、显示、报警。实施例接收天线13采用全向天线自制而成，接收机14采用MC3363、MAX2211制作而成，监视分机采用Arm7微处理器S3C44BOX制作而成。
本发明每部震动传感器的探测处理器3包括模数变换器17、数据处理器18、微处理器19、数模变换器20；图2是本发明探测处理器2的电原理方框图，实施例按图2连接线路。
信号发送时，每部震动传感器的震动头4将采集到的信号通过有线连接传送给模数转换器17；模数转换器17将收到的模拟信号转变成数字信号，传送给数据处理器18；数据处理器18进行算法识别，形成目标探测数据，并传送给微处理器19；微处理器19将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给数模转换器20；数模转换器20将数字信号变换成模拟信号传送给发射机2；实施例中模数转换器17采用AD0809制作而成，数据处理器18采用MSP430F449制作而成，微处理器19采用C8051F021制作而成，数模转换器20采用AD760制作而成。
本发明电源变换器6、12、16出端输出+V电压提供各部件工作电压。实施例采用DC-DC电源模块制作，输出电压为+5V、+6V、+12V、-12V。
本发明太阳能天池5为内置的锂电池充电储能，实施例中采用晶硅光伏电池极板，由1块9*4cm2大小的多晶硅太阳能电池组成，利用太阳能发电。
本发明的简要工作原理：
本发明每部震动传感器将震动头4采集到的信号传送给探测处理器3；探测处理器3将收到的模拟信号经过模数变换、算法识别，形成目标探测数据，由微处理器将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给发射机2；发射机2将信息进行上变频变换后产生射频发射信号，经功率放大器，由发射天线1发射，完成探测信号的发射；
本发明中继器接收信号时，收发天线7接收空间的射频信号经过收发开关8输入接收机9；接收机9将射频信号进行低噪声放大、变频及解调后解调出数字信号，输入到微处理器10；微处理器11经过译码纠错，重新恢复编码，控制转发器11产生调制信号，经过激励放大及功放将信号放大，由收发开关8控制从收发天线7发射，完成转发信号的发射。
本发明监视终端接收信号时，接收天线13接收空间的射频信号输入到接收机14；接收机14将射频信号进行低噪声放大及变频，形成基带信号输入监视分机15；监视分机15对数据进行处理、显示、报警。
本发明安装结构如下：
把图1中把1部震动传感器的各部件(除天线外)安装在一个长×宽×高为50×60×47(mm)的机箱内，发射天线使用时拧在射频端子上，由多部震动传感器构成监测系统。中继器的各部件(除天线外)安装在一个长×宽×高为300×200×68(mm)的机箱内，收发天线使用时拧在射频端子上。把监测终端各部件(除天线外)安装在一个长×宽×高为500×200×68(mm)的机箱内，接收天线使用时拧在射频端子上。
Claims (2)
1.一种新型滑坡实时无线监测系统，包括第1至10部震动传感器、1部中继器、1部监视终端；所述的每部震动传感器由发射天线(1)、发射机(2)、探测处理器(3)、震动头(4)、太阳能电池(5)、电源变换器(6)构成；中继器由收发天线(7)、收发开关(8)、接收机(9)、微处理器(10)、转发器(11)、电源变换器(12)构成；监视终端由接收天线(13)、接收机(14)、监视分机(15)、电源变换器(16)构成；其特征在于：每部震动传感器还包括探测处理器；第1至第10部震动传感器将探测到的滑坡信息通过中继器无线传输到监视终端，监视终端进行声音告警；
所述的每部震动传感器的收发天线(1)依次与发射机(2)、探测处理器(3)、震动头(4)串连连接；
所述的中继器串接收发开关(8)后并串转发器(9)、接收机(10)后，与微处理器(11)串连连接；
所述的监视终端的接收天线(13)依次与接收机(14)、监视分机(15)串连连接；
所述的每部震动传感器将震动头(4)采集到的信号通过有线连接传送给探测处理器(3)；探测处理器(3)将收到的模拟信号经过模数变换、算法识别，形成目标探测数据，由微处理器将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给发射机(2)；发射机(2)将信息进行上变频变换后产生射频发射信号，经功率放大器，由发射天线(1)发射，完成探测信号的发射；
所述的中继器接收信号时，收发天线(7)接收空间的射频信号经过收发开关(8)输入接收机(9)；接收机(9)将射频信号进行低噪声放大、变频及解调后解调出数字信号，输入到微处理器(10)；微处理器(11)经过译码纠错，重新恢复编码，控制转发器(11)产生调制信号，经过激励放大及功放将信号放大，由收发开关(8)控制从收发天线(7)发射，完成转发信号的发射；
所述的监视终端接收信号时，接收天线(13)接收空间的射频信号输入到接收机(14)；接收机(14)将射频信号进行低噪声放大及变频，形成基带信号输入监视分机(15)；监视分机(15)对数据进行处理、显示、报警；
所述的太阳能电池(5)为内置的锂电池充电储能；电源变换器(6)、(12)、(16)出端输出+V电压提供各部件工作电压。
2.根据权利要求1所述的新型滑坡实时无线监测系统，其特征在于：
每部震动传感器的探测处理器(3)包括模数变换器(17)、数据处理器(18)、微处理器(19)、数模变换器(20)；
每部震动传感器的震动头(4)依次与模数变换器(17)、数据处理器(18)、微处理器(19)、数模变换器(20)串连连接，数模变换器(20)的出端与每部震动传感器的发射机(2)连接；
信号发送时，每部震动传感器的震动头(4)将采集到的信号通过有线连接传送给模数转换器(17)；模数转换器(17)将收到的模拟信号转变成数字信号，传送给数据处理器(18)；数据处理器(18)进行算法识别，形成目标探测数据，并传送给微处理器(19)；微处理器(19)将接收到的数据信息进行编码、形成数据的帧结构传送给数模转换器(20)；数模转换器(20)将数字信号变换成模拟信号传送给发射机(2)。
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|---|---|---|---|---|
| CN102706442A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-03 | 陕西翼展电子科技有限公司 | 田野文物监控系统及监控方法 |
| CN103077584A (zh) * | 2011-10-25 | 2013-05-01 | 成都玺汇科技有限公司 | 一种地质灾害监测预警系统 |
| CN113744500A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-12-03 | 广州市地质调查院(广州市地质环境监测中心) | 一种滑坡自动监测设备 |
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