CN207976106U

CN207976106U - 一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统

Info

Publication number: CN207976106U
Application number: CN201820436734.8U
Authority: CN
Inventors: 熊俊楠; 龚颖; 刘志奇; 彭超; 马璐
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2028-03-29

Abstract

本实用新型公开了一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，包括中转装置、室内中心和若干个的三角控制装置；所述三角控制装置设于滑坡体的滑坡面上，所述中转装置布设于滑坡体外的稳定体上；所述三角控制装置包括控制电源、GPS定位装置、通信模块；所述中转装置包括中转电源、数据暂存模块、数据发送模块；所述中转电源、数据暂存模块、数据发送模块依次连接；所述室内中心包括数据接收模块、滑坡解算模块、显示模块、存储模块；所述滑坡解算模块分别与数据接收模块、显示模块、存储模块连接。本实用新型与当前该领域的监测方式相比，具有原理简单，技术冗杂度较小，人力成本低，后期维护成本低等优点。

Description

一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统

技术领域

本实用新型属于防灾减灾技术领域，尤其涉及一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统。

背景技术

滑坡是指斜坡岩土体在重力和其他内外地质应力作用下沿着贯通的剪切破坏面所发生的一种滑移现象，其特点在于分布范围广，发生频繁，危害严重等，属于地质灾害中的重要一类。滑坡行成机理复杂，涉及因素众多，包括地质条件(岩土类型、岩土性质)、地貌作用(侵蚀、水土流失)、动力作用(降雨、地震、河流冲刷等)及人类活动(开挖、砍伐植被、人工堆积)等，这使得山体滑坡灾害预测困难。滑坡监测是通过了解和掌握滑坡体的演变过程,及时捕捉滑坡灾害的特征信息,为滑坡的正确分析、评价、预测、预报及治理工程等提供可靠资料和科学依据的有效技术手段。滑坡监测的方式包含多种多样，总结下来主要有两种：接触性监测和非接触性监测。接触性监测是指在滑坡区影响范围内，借助各类精密传感仪器直接或间接收集各类相关参数，用以监测的一种方式。非接触性监测是借助3S技术(RS、GIS和GPS)，通过空间遥测手段进行滑坡监测。当前非接触性监测方式主要存在监测数据不连续，实时监测困难等特点，而大部分接触性监测方式难以第一时间对滑坡规模进行监测。在实际的应用中，一些典型、危害较大的潜在滑坡灾害区域，需要实时连续地掌握该滑坡的位移情况和滑坡规模，而通过上述传统方法结合起来使用费用较高，技术上操作冗杂，普遍性和实用性不高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种原理简单，技术冗杂度较小，人力成本低的基于不规则三角网的山体滑坡监测系统。

为实现上述的发明目的，本实用新型采用下述的技术方案：

一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，包括中转装置、室内中心和若干个的三角控制装置；

所述三角控制装置设于滑坡体的滑坡面上，所述中转装置布设于滑坡体外的稳定体上；

所述三角控制装置包括控制电源、GPS定位装置、通信模块；所述中转装置包括中转电源、数据暂存模块、数据发送模块；所述中转电源、数据暂存模块、数据发送模块依次连接；

所述室内中心包括数据接收模块、滑坡解算模块、显示模块、存储模块；所述滑坡解算模块分别与数据接收模块、显示模块、存储模块连接；

所述通信模块与数据暂存模块连接，所述数据发送模块通过无线网络与数据接收模块连接。

优选的是，所述三角控制装置呈不规则三角网状布设于滑坡体的滑坡面上，在可能出现滑坡体边缘布设适当加密。

优选的是，所述中转装置至少有二个。

优选的是，所述控制电源、中转电源均为太阳能蓄电池。

优选的是，所述通信模块为采用zigbee协议的无线数据传输模块

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用不规则三角网对复杂地形的准确表达原理，通过三角控制装置的布设，实时的能对滑坡区域的地表空间位置进行采集，从而能对山体滑坡区域滑坡面的位移情况和滑坡体积进行连续实时的监测；与当前该领域的监测方式相比，具有原理简单，技术冗杂度较小，人力成本低，后期维护成本低等优点，适合布设在一些典型，产生危险度较大，需要实时连续观测的滑坡区域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本实用新型基于不规则三角网的山体滑坡监测系统示意图；

图2为本实用新型基于不规则三角网的山体滑坡监测系统结构示意图；

图中所示：

其中，1-三角控制装置，2-中转装置，3-室内中心。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，包括中转装置2、室内中心3和若干个的三角控制装置1；所述三角控制装置1 设于滑坡体的滑坡面上，所述中转装置2布设于滑坡体外的稳定体上；所述三角控制装置1包括控制电源、GPS定位装置、通信模块；所述中转装置2包括中转电源、数据暂存模块、数据发送模块；所述中转电源、数据暂存模块、数据发送模块依次连接；所述室内中心3包括数据接收模块、滑坡解算模块、显示模块、存储模块；所述滑坡解算模块分别与数据接收模块、显示模块、存储模块连接；所述通信模块与数据暂存模块连接，所述数据发送模块通过无线网络与数据接收模块连接。

为了更好的监测到滑坡面各个点的位移位置，优选的实施方式是，所述三角控制装置1呈不规则三角网状布设于滑坡体的滑坡面上，在可能出现滑坡体边缘布设适当加密。

中转装置2起到中转数据的作用，且设置在野外，为避免中转装置2出现意外导致整个系统瘫痪，因此优选的实施方式是，所述中转装置2至少有二个。

所述控制电源、中转电源可以为蓄电池、太阳能电池等，其中便于野外长时间工作，优选的实施方式是，控制电源、中转电源均为太阳能蓄电池。

所述通信模块可以采用有线数据传输模块、无线数据传输模块，其中为了便于数据的接收与节约成本，优选的实施方式是，通信模块为采用zigbee协议的无线数据传输模块。

本实用新型的工作流程为：三角控制装置1通过GPS定位装置获取到该点的坐标信息后，通过通信模块将该点坐标信息发生至布设于稳定面上的中转装置 2，中转装置2通过数据暂存模块接收到每个三角控制装置1的实时坐标信息后，由数据发送模块通过无线网络传输至室内中心3，室内中心3通过数据接收模块接收到每个三角控制装置1的实时坐标信息后，通过滑坡解算模块实时解算出滑坡位移和滑坡体积，并通过显示模块与存储模块将解算信息进行显示和存储。

其中显示装置为电脑显示器、户外LED显示屏的一种，所述存储装置为电脑硬盘、存储卡(SD卡、TF卡)的一种，用于存储历史坐标信息和滑坡的解算信息；所述控制电源、中转电源为太阳能移动蓄电池，为控制装置和中转装置提供电源。

图2为本实用新型基于不规则三角网的山体滑坡监测系统结构示意图，具体而言，基于不规则三角网的山体滑坡监测方法包括以下步骤：

1)、在滑坡山体表面按不规则三角网布设原则布设三角控制装置1，在可能出现的滑坡边缘地带，三角控制装置1应适当加密，每个三角控制装置1通过短距离、低功耗、采用低成本的无线通信技术(如zigbee)的无线数传模块将坐标信息发送至中转装置2；

所述中转装置2布设原则为：

d_max≤D

d_max为中转装置2与最远三角控制装置1的距离；D为无线通信技术的最大通信距离。

2)、中转装置2汇总每个三角控制装置1的空间位置并通过通信装置将其通过无线网络的方式发送至室内中心3；

3)、室内中心3接收坐标信息后通过滑坡解算模块解算滑坡位移情况和滑坡体积，滑坡位移解算原理为：

(Δx_i,Δy_i,Δz_i)为第i个三角控制装置滑坡前后的空间位移量，L为单位滑坡单元内的位移量。

滑坡体积解算原理为：

V为滑坡体积，ΔS_i为第i个计算单元的投影面积，Δh_i为第i个计算单元的高程变化值；

解算过程如下：

①、滑坡位移解算

滑坡前第i个三角控制装置空间位置为(x_i,y_i,z_i)，滑坡后空间位置为(x′_i,y′_i,z′_i)，则其空间变化情况为(x′_i,y′_i,z′_i)－(x_i,y_i,z_i)＝(Δx,Δy,Δz)，根据空间关系，滑坡位移为：

滑坡方向与o-xy面的夹角为：

②、滑坡体积估算

滑坡单元内第j个三角网由相邻近的三个控制装置组成，对应的坐标信息为 (x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)，根据投影关系，该三角网在水平面，即 o-xy面的投影面积为：

滑坡发生时，其表面控制装置1的空间位置发生变化，根据变化后的坐标信息，重新建立DEM模型(数字高程模型)，并通过原o-xy坐标信息(x₁,y₁)，(x₂,y₂)， (x₃,y₃)确定变化后的高程信息，得到变化后的对应坐标点信息(x₁,y₁,z₁')， (x₂,y₂,z₂')，(x₃,y₃,z₃')，由此，得到第j个三角网滑坡体积

则滑坡单元内滑坡面的滑坡体积为：

4)解算装置32将解算后的滑坡位移情况和估算的滑坡体积的监测结果通过显示装置33显示出来，并将坐标信息和监测结果通过存储装置34进行存储。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，其特征在于，包括中转装置(2)、室内中心(3)和若干个的三角控制装置(1)；

所述三角控制装置(1)设于滑坡体的滑坡面上，所述中转装置(2)布设于滑坡体外的稳定体上；

所述三角控制装置(1)包括控制电源、GPS定位装置、通信模块；所述中转装置(2)包括中转电源、数据暂存模块、数据发送模块；所述中转电源、数据暂存模块、数据发送模块依次连接；

所述室内中心(3)包括数据接收模块、滑坡解算模块、显示模块、存储模块；所述滑坡解算模块分别与数据接收模块、显示模块、存储模块连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，其特征在于，所述三角控制装置(1)呈不规则三角网状布设于滑坡体的滑坡面上，在可能出现滑坡体边缘布设适当加密。

3.根据权利要求1所述的一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，其特征在于，所述中转装置(2)至少有二个。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，其特征在于，所述控制电源、中转电源均为太阳能蓄电池。

5.根据权利要求4所述的一种基于不规则三角网的山体滑坡监测系统，其特征在于，所述通信模块为采用zigbee协议的无线数据传输模块。