CN203746207U - 一种泥石流灾害无线预警系统 - Google Patents

Abstract

一种泥石流灾害无线预警系统，包括：多个岩土变形感知传感器，其埋设在泥石流拦挡坝、泥石流沟槽内的石块内，用以采集坝的变形信息、沟槽内石块由于转动反转引起的倾角变动信息；至少有一无线数据采集终端，其接收所述多个岩土变形感知传感器采集的坝的变形信息、石块倾角变动信息；数据处理终端，其接收所述至少一无线数据采集终端的坝的变形信息、石块倾角变动信息，根据报警条件判断是否进行报警。本实用新型通过设置在堤坝、石块内的倾斜传感器来感受堤坝的变形信息、石块的转动倾斜信息，再通过无线数据采集终端的收集和传输，最后通过数据处理终端的计算和处理从而判断出是否发生泥石流或泥石流发生的征兆，实现了泥石流的实时监测和预警。

Description

一种泥石流灾害无线预警系统

技术领域

本实用新型涉及泥石流灾害的防范领域，尤其涉及一种泥石流灾害无线预警系统。

背景技术

泥石流是在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突发性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。请参见图1，在现有技术中，在泥石流易发地带往往通过建设堤坝的方式来起到阻止泥石流的作用，但是当超过坝体极限时堤坝会崩溃造成严重的后果，因此需要对泥石流的发生进行监测，对已修建堤坝的泥石流也需对堤坝是否发生溃坝进行监测，防止更大灾害的发生。但是泥石流由于发生地点通常较为偏僻、地形往往较为复杂，所以很难进行覆盖时间较长的人工监测，同时目前安装的监测仪器容易受到人为或自然的损坏，造成监测失效，因而目前对于泥石流灾害缺乏有效的监测预警方法和系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种泥石流灾害无线预警系统，以实现泥石流灾害的预警。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种泥石流灾害无线预警系统，包括：多个岩土变形感知传感器，其埋设在坝内和/或石块内，用以采集坝的变形信息和/或石块转动引起的石块倾角变动信息；至少一无线数据采集终端，其接收所述多个岩土变形感知传感器采集的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息；数据处理终端，其接收所述至少一无线数据采集终端的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息，根据报警条件判断是否进行报警。

优选地，无线数据采集终端包括无线通讯模块，用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息无线传输给所述数据处理终端。

优选地，无线通讯模块为GPRS模块。

优选地，无线数据采集终端包括太阳能电源模块，用以为所述无线数据采集终端提供电力或者为所述无线数据采集终端的电池充电。

优选地，数据处理终端包括：数据处理单元，用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息与报警条件比较，判断是否符合条件，若是，则发出报警指令；报警器，用以接收数据处理单元发出的报警指令进行报警。

优选地，岩土变形感知传感器包括：倾角传感芯片，用以产生倾斜数据的模拟信号；信号转换模块，连接所述倾角传感芯片，用以将所述倾角传感芯片的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号；处理器，所述处理器连接所述信号转换模块，用以接收处理所述信号转换模块转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理，所述处理器包括处理器本体和时钟单元；数据传输模块，所述数据传输模块连接所述处理器，用以从处理器中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界；电池，所述电池用以给所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器和数据传输模块提供电力；其中，所述处理器包括处理器本体和时钟单元，所述时钟单元由所述电池持续供电，所述时钟单元控制所述电池以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器本体和数据传输模块的电力供应。

优选地，岩土变形感知传感器还包括天线，所述天线露出在所述坝和/或石块外部，所述天线用以辅助所述数据传输模块进行无线通讯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型通过设置在泥石流沟槽内的石块内和/或堤坝的倾斜传感器来感受堤坝的变形信息和/或石块的倾斜信息，再通过无线数据采集终端的收集和传输，最后通过数据处理终端的计算和处理从而判断出是否发生泥石流，实现了泥石流的实时监测和预警。该系统不仅可有效解决泥石流的监测预警，而且其传感器埋设于结构或石块内部，且现场无需任何线缆，仪器及系统不宜遭到破坏，因此有效解决野外监测系统长期独立安全工作的难题。

附图说明

图1为泥石流发生的状况示意图。

图2为本实用新型实施例的无线预警系统的原理示意图。

图3为本实用新型实施例的无线预警系统的结构框图。

图4为本实用新型实施例的无线预警系统的岩土变形感知传感器的结构框图。

图5为本实用新型实施例的泥石流预警方法的流程图。

附图说明：岩土变形感知传感器1、信号转换模块11、处理器12、数据传输模块13、倾角传感芯片14、电池15、天线16、无线数据采集终端2、数据处理终端3。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

请参阅图2至图3，本实用新型提供了一种泥石流灾害无线预警系统，包括：多个岩土变形感知传感器1、至少一无线数据采集终端2和数据处理终端3。

岩土变形感知传感器1，其埋设在坝内和/或石块内，用以采集坝的变形信息和/或石块倾角变动信息。

在本实施例中，请参阅图4，岩土变形感知传感器1包括信号转换模块11、处理器12、数据传输模块13、倾角传感芯片14、电池15和天线16。

倾角传感芯片14，用以产生倾斜数据的模拟信号。

信号转换模块11，连接所述倾角传感芯片14，用以将所述倾角传感芯片14的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号。倾角传感芯片14检测得到的倾斜数据信号为模拟信号，处理器无法识别，所以需要将模拟信号转换成数字信号。在本实施例中，信号转换模块11为16位ADC数模转换器，在其它实施例中，信号转换模块11可以根据需要采用其它位数的数模转换器，例如32位或者24位等等。

处理器12，连接所述信号转换模块11，用以接收处理所述信号转换模块11转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理。处理器12的作用是将转换后的数字信号进行处理以方便数据传输模块13向外界传输。在本实施例中，处理器12使用的是单片机，在其它实施例中，可以根据处理数据的需要或者其它需要采用其它类型的处理器12。在本实施例中，所述处理器12可以包括处理器本体（未图示）和时钟单元（未图示），所述时钟单元由所述电池15持续供电，所述时钟单元控制所述电池15以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片14、信号转换模块11、处理器本体和数据传输模块13的电力供应。当采用定期检测的方式时，由于岩土变形感知传感器1的工作很多时候是不需要整天不间断进行的，所以通过时钟单元按时启动岩土变形感知传感器1来进行测量、接收指令或者向外界传送数据等操作，等操作完毕之后关闭岩土变形感知传感器1，这样可以有效的减少岩土变形感知传感器1的电力消耗，这样就能通过电池15来满足岩土变形感知传感器1的长时间工作。

数据传输模块13，连接所述处理器12，用以从处理器12中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界。数据传输模块13可以是无线的传输模块也可以是有线的模块，在本实施例中，数据传输模块13采用无线模式将岩土变形感知传感器1的所述基坑4的坑壁41的倾角信息传输给信息采集终端2。

电池15，用以给所述倾角传感芯片14、信号转换模块11、处理器12和数据传输模块13提供电力。其中，所述时钟单元由所述电池15持续供电，所述时钟单元控制所述电池15以设定时间间隔交替开启或关闭对所述倾角传感芯片15、信号转换模块11、处理器本体和数据传输模块13的电力供应。在其它实施例中，需要实时测量时，也可以采用外接电源线的方式供电，以便进行实时测量。

天线16，所述天线16露出在所述坝和/或石块外部，所述天线16用以辅助所述数据传输模块13进行无线通讯。在本实施例中，由于岩土变形感知传感器1多采用埋设在坝和岩石中的装设方式，所以设置天线16可以有效地方便岩土变形感知传感器1与外界的通讯。在其它实施例中，根据采用的通讯方式的不同，也可以不设置天线16。

在本实施例中，岩土变形感知传感器1若采用电池15供电，可实现3~5年的独立工作，不需要外界供电，并且由于采用无线通讯，实现无线缆独立工作，便于安装，不易损坏，不易被发现，解决野外保护难题。

无线数据采集终端2，其接收所述多个岩土变形感知传感器1采集的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息。在本实施例中，所述无线数据采集终端2包括无线通讯模块，用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息无线传输给所述数据处理终端3。采用无线通讯模块是因为泥石流的监测地点的环境往往较为复杂，如果采用有线通讯的方式容易被外界环境所破坏，并且才泥石流来临时很容易被破坏，在其它实施例中，也可以采用有线通讯的方式。在本实施例中，所述无线通讯模块为GPRS模块。采用这种方式可以通过接入互联网而将数据处理终端3设置在距离无线数据采集终端2很远的地方。在其它实施例中，根据距离还有设置的环境不同，可以采用不同的无线通讯模块，例如：RF射频通讯、红外通讯或者蓝牙等等。在本实施例中，所述无线数据采集终端2包括太阳能电源模块，用以为所述无线数据采集终端2提供电力或者为所述无线数据采集终端2的电池充电。由于泥石流发生的地点比较偏僻设置有线电缆的话成本较高，而且极易被破坏从而导致整个系统失效，因此采用太阳能电源，并且设置电池，在无法使用太阳能时，可以使用电池供电，再在使用太阳能时顺便为电池充电，在其它实施例中，根据需要也可以采用有线输电方式，同时也可以采用太阳能电源和电池作为补充。

数据处理终端3，其接收所述至少一无线数据采集终端2的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息，根据报警条件判断是否进行报警。在本实施例中，所述数据处理终端3包括数据处理单元和报警器。数据处理单元用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息与报警条件比较，判断是否符合条件，若是，则发出报警指令。报警器用以接收数据处理单元发出的报警指令进行报警。在本实施例中，报警的类型是声光配合报警，在其它实施例中，可以单独采用声或光报警，也可以采用其它的报警方式，能起到提示操作人员注意的目的即可。

本实用性的泥石流灾害预警方法，请参阅图5，其包括：

步骤a：将多个岩土变形感知传感器埋设在坝内和/或石块内。泥石流经过的地区一般会设置有坝，并且在周围会有很多零散的石块，将岩土变形感知传感器1设置在坝和/或石块内，当泥石流经过影响到坝和/或石块时，就可以通过岩土变形感知传感器1监测和感知到泥石流。

步骤b：定期或实时通过多个岩土变形感知传感器采集并输出坝的变形信息和/或石块倾角变动信息。当泥石流经过时，坝在阻挡泥石流时自身会发生变形，从而导致埋设在坝中的岩土变形感知传感器1的角度发生改变，所以通过岩土变形感知传感器1测出的角度变化即可知道坝的变形信息，同理当泥石流经过时，石块被泥石流推动，从而使得石块的倾角发生变动，石块内的岩土变形感知传感器1的角度也发生变化，通过岩土变形感知传感器1的测量同样可以得知石块倾角变动信息。

步骤b1：接收岩土变形感知传感器输出的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息，并汇总输出。汇总输出的目的是为了方便对一片区域的信息进行整体分析，以便了解整个泥石流的规模和范围，并且当需要将数据进行远距离的传输时，消耗的电力比较大，若不进行汇总输出，则岩土变形感知传感器1需要设计专门的电缆，使用不方便。

步骤c：将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息与报警条件比较，判断是否符合报警条件，若是，则报警。在本实施例中，报警条件包括石块倾角变动大于90°。在其它实施例中，可以根据具体情况设置不同的报警条件。例如：岩土变形感知传感器1设置在比较大型的岩石上，由于岩石翻动需要的力较大，因此当倾角变动大于70°时即可报警或者当岩土变形感知传感器1设置在坝上时，根据坝的承受能力，设定当岩土变形感知传感器1测量到的角度变化大于坝变形破坏的临界值或更低时进行报警等等，具体的报警条件可以自行设置。

下面以本实施例为例详细说明本实用新型的工作原理。

当泥石流来临时，推动沿途的石块，石块的倾角发生变化，使得石块内的岩土变形感知传感器1的角度变化，岩土变形感知传感器1检测到这个变化并传输给无线数据采集终端2，泥石流抵达坝处，被坝挡住，此时坝承受泥石流的压力，从而发生变形，坝变形导致坝内的岩土变形感知传感器1发生角度变化，岩土变形感知传感器1检测到这个变化并传输给无线数据采集终端2，无线数据采集终端2将多个岩土变形感知传感器1采集到的信息汇总传输给数据处理终端3，数据处理终端3对信息进行处理分析，再与报警条件进行比较，符合条件则报警。

综上所述，本实用新型通过设置在堤坝和/或石块内的倾斜传感器来感受石块转动倾斜信息和/或堤坝的变形信息，再通过无线数据采集终端的收集和传输，最后通过数据处理终端的计算和处理从而判断出是否发生泥石流，实现了泥石流的实时监测和预警。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，包括：

多个岩土变形感知传感器，其埋设在坝内和/或石块内，用以采集坝的变形信息、石块转动引起的倾角变动信息；

至少一无线数据采集终端，其通过无线方式接收所述多个岩土变形感知传感器采集的坝的变形信息和/或石块倾角变动信息；

数据处理终端，其接收并处理所述至少一无线数据采集终端的信息，并判断是否进行报警。

2.根据权利要求1所述的泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，所述无线数据采集终端包括无线通讯模块，用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息无线传输给所述数据处理终端。

3.根据权利要求1所述的泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，所述无线数据采集终端包括太阳能电源模块，用以为所述无线数据采集终端提供电力或者为所述无线数据采集终端的电池充电。

4.根据权利要求1所述的泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，所述数据处理终端包括：

数据处理单元，用以将坝的变形信息和/或石块倾角变动信息与报警条件比较，判断是否符合条件，若是，则发出报警指令；

报警器，用以接收数据处理单元发出的报警指令进行报警。

5.根据权利要求1所述的泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，所述岩土变形感知传感器包括：

倾角传感芯片，用以产生倾斜数据的模拟信号；

信号转换模块，连接所述倾角传感芯片，用以将所述倾角传感芯片的倾斜数据的模拟信号转换成数字信号；

处理器，所述处理器连接所述信号转换模块，用以接收处理所述信号转换模块转换成的数字信号，对接收到的所述数字信号进行处理，所述处理器包括处理器本体和时钟单元；

数据传输模块，所述数据传输模块连接所述处理器，用以从处理器中接收处理过的数字信号并将所述数字信号传输给外界；

电池，所述电池用以给所述倾角传感芯片、信号转换模块、处理器和数据传输模块提供电力。

6.根据权利要求5所述的泥石流灾害无线预警系统，其特征在于，所述岩土变形感知传感器还包括天线，所述天线露出在所述坝和/或石块外部，所述天线用以辅助所述数据传输模块进行无线通讯。