CN203204791U - 一种多参数滑坡泥石流监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多参数滑坡泥石流监测预警系统，包括：遥测主机、传感器、本地监控中心和远程监控中心，所述传感器通过有线连接方式连接遥测主机；所述遥测主机通过无线网络连接远程监控中心；所述传感器包括：温湿度传感器、雨量计、声光报警器、孔隙水压力传感器、岩土压力传感器、地下水位计、土壤含水率计、摄像头、深部位移传感器、地声传感器、测斜仪、超声波泥位计与表面裂缝位移计。本实用新型传感器实现信号采集、传输，提高了滑坡泥石流监测预警系统的数据多样性，提高了滑坡泥石流监测预警系统的预警精度、降低了误报率；同时采用有线连接的方式更加有利于对中小型坡面的滑坡泥石流监测，提高了系统的可靠性，降低了系统成本。

Description

一种多参数滑坡泥石流监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种环境监测领域，尤其涉及一种多参数滑坡泥石流监测预警系统。 

背景技术

地质灾害研究是一项系统工程，包括地质灾害的勘察、监测、预测预报和防治。地质灾害研究的目的在于防治，将灾害损小减小到最低限度。防治地质灾害要以预防为主，预防与治理相结合。要有效地预防地质灾害，或者合理地超前治理地质灾害，都需要对地质灾害进行及时准确的时空预测预报。为此，必须在勘察的基础上，对地质灾害的发展动态进行长期系统的监测。只有在对大量可靠的监测资料进行科学分析的基础上，才能做出及时准确的预测预报。地质灾害监测不仅是地质灾害研究的重点工作和关键环节，而且是有效防治地质灾害的必要前提和关键措施。加强地质灾害监测，提高监测的科学性和监测资料的可靠性，一靠增强地质灾害意识，二靠投入，三靠科学技术。其中，努力实现监测技术、方法和手段的现代化，是至关重要的。近年来，世界上许多国家都在充分利用现代科学技术，大力加强地质灾害监测技术、方法和手段的研究。现代化的地质灾害监测新技术、 新方法和新手段不断出现，并且正在向着自动化、电脑化和系统化的方向迅速发展。 

直接信息类：包括以测量位移形变和应力变化等宏观信息为主的监测技术，如地表相对位移监测（激光测距仪、钻孔倾斜仪）、地表绝对位移监测（大地测量、GPS测量）、深部位移监测（钻孔倾斜仪）、应力监测（压力盒、应变计、滑坡推力）。应力监测并非直接反映真实的应力变化，仍以形变信息为信息员。 

简介信息类：包括以监测灾害体物理场、化学场等变化信息为主的监测技术方法，如放射性元素（氡气、汞气）测量、地球化学方法以及地脉动测量。此类监测方法相对于位移变形，具有超前性，但是目前还无法完全掌握物理场、化学场信息源与滑坡之间的规律，尚处于研究阶段。 

诱发因素类：包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法，气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素，降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害（特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别）的主要判别指标之一。 

目前现有的多参数滑坡泥石流监测预警系统都是基于本地无线数据传输的方式，分为传感器节点与主机节点两种类型，传感器节点全部都是采用单独的太阳能供电设备、传感器信号采集以及本地无线数据传输模块的方式。无线通信的传输速率较低、有一定的传输误码率， 而且每个节点都需要设计独立的电源管理系统，因此提高了系统的成本，降低了系统的可靠性。 

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种多参数滑坡泥石流监测预警系统。所述技术方案如下： 

一种多参数滑坡泥石流监测预警系统，包括： 

遥测主机、传感器、本地监控中心和远程监控中心，所述传感器通过有线连接方式连接遥测主机；所述遥测主机通过无线网络连接远程监控中心； 

所述传感器包括：温湿度传感器、雨量计、声光报警器、孔隙水压力传感器、岩土压力传感器、地下水位计、土壤含水率计、摄像头、深部位移传感器、地声传感器、测斜仪、超声波泥位计与表面裂缝位移计。 

本实用新型提供的技术方案的有益效果是： 

能够对温湿度传感器、雨量计、声光报警器、孔隙水压力传感器、岩土压力传感器、地下水位计、土壤含水率计、摄像头、深部位移传感器、地声传感器、超声波泥位计、表面裂缝位移计等在内的传感器部件实现信号采集、传输，提高了滑坡泥石流监测预警系统的数据多样性，提高了滑坡泥石流监测预警系统的预警精度、降低了误报率。同时采用有线连接的方式更加有利于对中小型坡面的滑坡泥石流监测，提高了系统的可靠性，降低了系统成本。 

附图说明

图1是多参数滑坡泥石流监测预警系统结构示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述： 

如图1所示，展示了多参数滑坡泥石流监测预警系统结构，包括：遥测主机、传感器、本地监控中心和远程监控中心，所述传感器通过有线连接方式连接遥测主机；所述遥测主机通过无线网络连接远程监控中心； 

所述传感器包括：温湿度传感器、雨量计1、声光报警器、孔隙水压力传感器2、岩土压力传感器、地下水位计3、土壤含水率计、摄像头、深部位移传感器、地声传感器4、测斜仪、超声波泥位计与表面裂缝位移计5。通过上述传感器监测山体坡面11和山体基岩12。 

上述传感器还通过光纤、中远距离CAN总线、RS485总线、无线数传电台等连接本地监控中心13。 

上述遥测主机包括：太阳能电池板、蓄电池、充电控制器、无线通信模块、摄像头、声光报警器及防水喇叭，上述传感器采用有线连接的方式连接到总站主机。尽管前期施工会带来一定的工作量，但如果单个监测点面积不大于2000平面情况下，采用有线连接的参数集总设计方式具有系统工作更加可靠稳定的特点，减少了每个传感器都需 要独立设计方式具有系统工作更加可靠稳定的特点，减少了每个传感器都需要独立设计太阳能电池板、充电器、蓄电池电源管理系统与无线路由组网系统，因此大大减小了无线连接不稳定，受干扰导致的数据传输出错、电源管理系统受天气阴雨天气产生的异常情况，同时也能够极大的降低成本，提高了系统的健壮性。由此可知在中小规模（小于2000平米范围）地灾监测点的预警系统建设上采用遥测总站+分布式传感探头的参数集总设计更加有合理性。系统中设计的远程连接传感器采用两种类型，为振弦式传感器和电流环传感器，其中，孔隙水压力传感器、岩土压力传感器和测斜仪为振弦式压力传感器；地下水位计、土壤含水率计和超声波泥位计为电流环传感器。其中，电流环传感器为4-20mA工业电流环传感器。上述两种传感器的信号调理都集中在系统主机，因此不存在长线输出电源掉落导致的信号衰减问题，上述三种传感器都是工业应用中标准的传感器接口，其传输距离都大于2000米。 

滑坡泥石流监测预警系统包含了GPRS/GSM远程无线网络6、卫星宽带7及ZigBee自组网本地无线网络双网设计，不仅可与带有ZigBee无线接口的标准地灾传感器实现数据交互，还可将本地监测点的所有监测参数信息实时发送到远程的数据中心服务器上8。 

监测预警系统自身挂接了如下传感器：温湿度传感器、防盗震动报警器、声光报警器9、摄像头、大功率远程喊话喇叭。超声波泥位计输出的信号为4-20mA电流信号可传输2000米，因此可根据实际情况选择连接电缆的长度，最后汇总到主机；次声检波器由于采用无源 传感器，故其模拟电压信号传输距离须小于1000米，根据实际情况选择电缆长度接入主机；而其余的传感器如水位计、孔隙水压力计、土壤容积含水率计、土压力计等采用的是振弦式接口或者4-20mA电流环接口，这两种接口的传输距离都大于2000米，故适应性较强。 

上述传感器通过太阳能集电设备10统一进行供电，减少了每个传感器需要独立设置太阳能电池板。 

对于采用振弦方式传递信号的孔隙水压力计、土压力计等传感器，遥测站板载了16路振弦式传感器接口及模拟信号处理电路，通过采用变压器耦合的方式对每路振弦式传感器进行能量耦合，激励振弦后输出的微弱模拟信号，经过低噪声，高灵敏度的仪表放大器进行放大，采用10阶带通有源滤波器滤除环境噪声，从而有效提取振弦传感器的有用信号。该模块电路已在水电站、大坝的建筑体安全监测工程项目中成功应用，最远传输距离达到2000米。 

监测预警系统除了上述几种传感参数测量以外，还设计有垂直、水平双分量独立4.5Hz低频次声检波器，用以监测发生泥石流之前的次声信号。据国内外文献报道可知，在发生泥石流半个小时至1个小时之前，将发生出次声信号，该次声可持续100秒至300秒，次声的传播速度为340米/秒，且可穿透过土体中的细微孔洞，传输距离长达10公里，故可根据探测到的次声信号的频度、幅度、持续时间、波形特征、能量分布等特征，提前1个小时至30分钟预测泥石流的发生。不同于传统的地声检波器，用以监测泥石流的次声检波器要求其自然频率必须低于等于5Hz（泥石流次声信号卓越频率集中在5Hz-15Hz左 右），系统中采用的是2Hz低频系列次声检波器。检波器的信号经过低噪声高灵敏度仪表放大器放大滤波后送入16位ADC，转换得到数字量。检波器前端模拟电路的放大器、采样频率、采集点数都可以通过数据中心下发配置，具有灵活易用的特点。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种多参数滑坡泥石流监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：遥测主机、传感器、本地监控中心和远程监控中心，所述传感器通过有线连接方式连接遥测主机；所述遥测主机通过无线网络连接远程监控中心； 

所述传感器包括：温湿度传感器、雨量计、声光报警器、孔隙水压力传感器、岩土压力传感器、地下水位计、土壤含水率计、摄像头、深部位移传感器、地声传感器、测斜仪、超声波泥位计与表面裂缝位移计。 

2.根据权利要求1所述的多参数滑坡泥石流监测预警系统，其特征在于，所述遥测主机包括：太阳能电池板、蓄电池、充电控制器、无线通信模块、摄像头、声光报警器及防水喇叭。 

3.根据权利要求1所述的多参数滑坡泥石流监测预警系统，其特征在于，所述传感器为振弦式传感器和电流环传感器，其中，孔隙水压力传感器、岩土压力传感器和测斜仪为振弦式压力传感器；地下水位计、土壤含水率计和超声波泥位计为电流环传感器。 

4.根据权利要求1所述的多参数滑坡泥石流监测预警系统，其特征在于，所述遥测主机通过无线网络连接远程监控中心，无线网络为GPRS/GSM远程无线网络、卫星宽带及ZigBee自组网本地无线网络。 

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