CN207993206U - 一种滑坡灾害实时监测预警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种滑坡灾害实时监测预警装置，包括数据采集系统，数据采集系统包括分布式固定在坡体墙内的若干传感器，传感器连接无线传感检测系统，无线传感监测系统包括安装在坡体表面的若干无线监测站，无线监测站内部的核心部件为智能控制装置MCU，传感器连接智能控制装置MCU，智能控制装置MCU通过以太网连接中心站。本实用新型公开的一种滑坡灾害实时监测预警装置，解决了现有技术中存在自动化程度不高，设备成本高，监测精度差的问题，采用了无线传感器网络监测系统，集成远程数据库与预警系统于一体，使监测人员能够更加全面的了解滑坡体的地质运动情况，可以进行实时的监测及预报预警。
Description
技术领域
本实用新型属于地质灾害监测预警技术领域，涉及一种滑坡灾害实时监测预警装置。
背景技术
我国地质条件复杂，山体滑坡事故频发，给国家和人民的经济带来了非常大的损失并造成了惨重的人员伤亡，因此，对山体滑坡监测及预警系统的研究具有重要的经济社会意义。传统的山体滑坡监测及预警系统主要是通过有线网络上传数据至上位机进行控制，再以人工的方式下传进行播报预警信息。由于山体滑坡监测区域位于地理条件复杂的偏远地区，使得线路架设困难、电源供给受限，使得传统的方式自动化程度不高，设备成本高，监测精度差，实时动态性差。无线传感器网络作为一种全新的信息获取手段，已广泛应用于生活与生产的各个领域，这使无线传感器网络应用于山体滑坡监测成为可能。
基于无线传感器网络的山体滑坡实时监测预警系统，采用低功耗的雨量计传感器、土壤水分传感器、温湿度传感器、拉线位移传感器和应变传感器测量山体的环境信息，降低系统的整体功耗；采用廉价的无线传感器节点降低监测系统的成本，提高监测系统部署的灵活性，实现监测系统的大范围布置；通过GPRS连接远程监控中心，实现监测数据的远程实时传输，扩大监测数据的传输距离，实现监测数据的分析处理、查询显示以及对山体滑坡的预警预报。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种滑坡灾害实时监测预警装置，解决了现有技术中存在自动化程度不高，设备成本高，监测精度差，实时动态性差的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种滑坡灾害实时监测预警装置，包括数据采集系统，数据采集系统包括分布式固定安装在坡体上的若干传感器，传感器连接无线传感监测系统，无线传感监测系统包括安装在坡体表面的若干无线监测站，无线监测站内部的核心部件为智能控制装置MCU，传感器连接智能控制装置MCU，智能控制装置MCU通过以太网连接中心站。
本实用新型的其他特点还在于，
传感器包括雨量计传感器、拉线位移传感器、土壤水分传感器、温湿度传感器、应变传感器。
还包括固定设置在坡体底部的挡土墙，挡土墙上固定安装有压力盒，压力盒与应变传感器相连接。
数据采集系统通过ZigBee通信模块传输实时数据到无线监测站的智能控制装置MCU。
智能控制装置MCU以TM32F407芯片为核心器件，包括A/D转换器，电源模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、传感器模块、通道选择模块、无线接收模块和无线发送模块。
还包括固定安装在滑坡体上的电源装置，电源装置为太阳能电池板和蓄电池组合的电源、并且通过导线连接无线监测站。
中心站包括数据库系统、数据分析系统、预警系统、服务器和防火墙。
本实用新型的有益效果是，一种滑坡灾害实时监测预警装置，解决了现有技术中存在自动化程度不高，设备成本高，监测精度差，实时动态性差的问题。确保滑坡发生时可以进行提前预防安全，采用了无线传感器网络监测系统，集成远程数据库与预警系统于一体，使监测人员能够更加全面的了解滑坡体的地质运动情况，具有较强的抗干扰性及扩展性，可以进行实时的监测及预报预警，为防御滑坡不安全因素可能造成的滑坡灾害提供快速技术支撑。
附图说明
图1是本实用新型的一种滑坡灾害实时监测预警装置的结构示意图；
图2是本实用新型的一种滑坡灾害实时监测预警装置中无线网络传感器布设三维示意图；
图3是本实用新型的一种滑坡灾害实时监测预警装置中智能测控装置 MCU与无线收发设备的连接示意图。
图中，1.雨量计传感器，2.锚索计，3.GPRS无线监测站，4.拉线位移传感器，5.挡土墙，6.土壤水分传感器，7.温湿度传感器，8.应变传感器，9.渗压计，10.测斜仪，11.压力盒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型的一种滑坡灾害实时监测预警装置，如图1所示，包括数据采集系统，数据采集系统包括分布式固定安装在滑坡体上的若干传感器，传感器连接无线传感监测系统，无线传感监测系统包括安装在坡体表面的若干无线监测站3，无线监测站3内部的核心部件为智能控制装置MCU，传感器连接智能控制装置MCU，智能控制装置MCU通过以太网连接中心站。
如图2所示，传感器包括雨量计传感器1、拉线位移传感器4、土壤水分传感器6、温湿度传感器7、应变传感器8。
滑坡体底部固定设置挡土墙5，挡土墙5上固定安装有压力盒11，压力盒11和应变传感器8相连接，用于测应力大小。
数据采集系统通过ZigBee通信模块传输实时数据到无线监测站3的智能控制装置MCU。
如图3所示，智能控制装置MCU以TM32F407芯片为核心器件，包括 A/D转换器，电源模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、传感器模块、通道选择模块、无线接收模块和无线发送模块。
还包括固定安装在滑坡体上的电源装置，电源装置为太阳能电池板和蓄电池组合的电源、并且通过导线连接无线监测站。
中心站包括数据库系统、数据分析系统、预警系统、服务器和防火墙。
数据采集系统实时应力、滑坡位移、温湿度、土壤含水率、降雨量等参数，根据具体地理位置情况，增加一定的参数，数据采集系统将数据汇总后通过Zig Bee协议组网的模式传送到智能控制装置MCU，智能控制装置 MCU通过以太网发送到中心站的数据库系统并通过数据分析系统进行分析，各参数可以根据具体地理情况加权重进行分析，将数据分析的结果与滑坡的正常运转状态数据以及失滑状态进行比对，将比对结果反馈至数据分析系统；数据分析系统根据历史灾害记录数据的比对结果，分析滑坡可能发生的位置、几率或严重程度，并将诊断的危险性分类别、分等级输出至预警系统；预警系统根据不同等级的故障预警进行分等级预警。
传感器的具体型号：应变传感器为SF0-W、土壤水分传感器为 HA2001.FDR、温湿度传感器为MN-RHT-6AS-D、拉线位移传感器为WFS 系列、雨量计传感器为TQ-SL2-1；
雨量计传感器1采用高灵敏检测探头，精度高，且安装简便，将其置于滑坡后缘处检测降雨量参数；拉线位移传感器4设置在滑坡的滑移面，其充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，当直线位移或角位移发生变化，拉线伸缩，带动内轴旋转，从而监测出位移参数；土壤水分传感器6体积小巧化设计，携带方便，安装、操作及维护简单，使用不绣钢探针保证使用寿命，外部以环氧树脂纯胶体封装，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蚀；应变传感器8需要采集大坝水平方向应变和垂直方向应变，因此水平面上布设一处，垂直监测钻孔内布设一处，需要测斜仪10及渗压计9 进行计量功能；温湿度传感器7监测滑坡体滑移面各处的温度和湿度，采用低功耗的数字式传感器响应时间短、精度高，且具有现场显示功能，效果较好。
本实用新型的一种滑坡灾害实时监测预警装置的工作原理为：智能控制装置MCU处理器是无线监测站的核心，也是实现数据处理及无线通信的基础，其主要负责任务调度、数据采集、数据处理以及无线通信的实现。在太阳能电池板加蓄电池的供电方式下，智能控制装置MCU会根据内部设定好的采样时间，对各个传感器发送采样指令，分别对应变传感器8、拉线位移传感器4、温湿度传感器7、土壤水分传感器6和雨量计传感器1发送采集信号，各个传感器接收到信号之后，通过ZigBee协议组网的模式将数据汇总到汇聚终端GPRS无线监测站3，智能控制装置MCU将采集的数据存储到扩展的存储模块中，当中心站通过以太网要求智能控制装置MCU将采集数据发送，或MCU提前设置的发送时间到达上限的时候，智能控制装置 MCU可以通过GPRS无线网络将采集数据发送给中心站；
中心站首先接收智能控制装置MCU传送的数据包，然后提取其中有效数据并存储到数据库系统中，同时，对提取的有效数据在数据分析系统进行分析处理，实现对数据的图形及表格形式的实时显示，从而直观的得出传感器值的变化趋势和监测区域的实时环境情况，并对分析后的数据进行存储，为了实现对山体滑坡进行报警，针对各种传感器值设置报警阈值，当监测的传感器值连续三次超过阈值时，则报警系统实现报警。数据服务器系统的主要工作流程是；用户通过用户管理登录系统平台，分配权限后可实时查看或者调取传感器的监测信息，然后通过数据分析进行数据处理分析，绘制数据曲线，再预警系统预警信息，最后分析结果进行图形反馈。
Claims (7)
1.一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，包括数据采集系统，所述数据采集系统包括分布式固定安装在坡体上的若干传感器，所述传感器连接无线传感监测系统，所述无线传感监测系统包括安装在坡体表面的若干无线监测站(3)，所述无线监测站(3)内部的核心部件为智能控制装置MCU，所述传感器连接所述智能控制装置MCU，所述智能控制装置MCU通过以太网连接中心站。
2.如权利要求1所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，所述传感器包括雨量计传感器(1)、拉线位移传感器(4)、土壤水分传感器(6)、温湿度传感器(7)、应变传感器(8)。
3.如权利要求2所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，还包括固定设置在坡体底部的挡土墙(5)，所述挡土墙(5)上固定安装有压力盒(11)，所述压力盒(11)与所述应变传感器(8)相连接。
4.如权利要求1所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，所述数据采集系统通过ZigBee通信模块传输实时数据到所述无线监测站(3)的智能控制装置MCU。
5.如权利要求1所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，所述智能控制装置MCU以TM32F407芯片为核心器件，包括A/D转换器，电源模块、存储模块、通信模块、人机交互模块、传感器模块、通道选择模块、无线接收模块和无线发送模块。
6.如权利要求1所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，还包括固定安装在滑坡体上的电源装置，所述电源装置为太阳能电池板和蓄电池组合的电源、并且通过导线连接所述无线监测站(3)。
7.如权利要求1所述的一种滑坡灾害实时监测预警装置，其特征在于，所述中心站包括数据库系统、数据分析系统、预警系统、服务器和防火墙。
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