CN209879721U - 基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其包括窄带物联网通信基站，窄带物联网通信节点模块和监测传感器。窄带物联网通信基站固定安装在无人机支架上。窄带物联网通信节点模块和监测传感器分布设置在地质灾害监测区域。窄带物联网通信基站和窄带物联网通信节点模块设置有供电电源。窄带物联网通信节点模块分别与所述监测传感器和窄带物联网通信基站连接。窄带物联网通信节点模块获取所述监测传感器采集的监测数据，并将所述监测数据传输给所述窄带物联网基站。本实用新型可实现在极端条件下的无供电无运营商网络信号的正常数据采集。

Description

基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统

技术领域

本实用新型涉及通信系统技术领域，尤其是基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统。

背景技术

在数据采集主要有数字信号传输和人工采集两种形式。数字信号传输分为有线和无线两个部分。传统的有线信号传输受时间、空间等因素影响，在特殊的环境中如无人山区、江河湖泊、海洋、无网络地区、无电源地区等环境较恶劣情况下，不能及时有效的将数字信号进行传达。在无线通信领域，我国目前主流采用物联网技术，采用窄带信号独立频段将信号进行传送。现有的窄带网络，基于运营商网络的无线传输技术，利用窄带物联网、移动运营商网络和有线网络相结合，组网成一张覆盖目标区域的网络。但是在目标区域无供电、无运营商网络的情况下信号采集就无法用传统的无线采集方式实现。尤其当地质灾害处于无网络、无电源供应等环境较恶劣的地区中，信息采集只能使用人工采集，难以及时甚至无法捕捉到灾害临近失稳前的最宝贵信息，因此不可能及时准确地对地质灾害状况进行监测预警，还有在人员检测记录过程中也存在一定的人员安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，解决在地质灾害监测区域无供电、无运营商网络的情况下传统的信号采集中无法实现及时把数据信号进行传达的问题。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其包括无人机，窄带物联网通信基站，窄带物联网通信节点模块和监测传感器；所述窄带物联网通信基站固定安装在无人机支架上；所述窄带物联网通信节点模块和监测传感器分布设置在地质灾害监测区域；所述的窄带物联网通信基站和窄带物联网通信节点模块设置有供电电源；所述窄带物联网通信节点模块分别与所述监测传感器和窄带物联网通信基站连接；所述窄带物联网通信节点模块获取所述监测传感器采集的监测数据，并将所述监测数据传输给所述窄带物联网基站。

进一步地，所述窄带物联网通信基站采用APM系列，32位机设计；所述窄带物联网通信基站配置433MHz通信模块和用于与服务器通信的TCP/IP或4G通信协议。

进一步地，所述窄带物联网通信节点模块采用ARM系列，8位机设计；所述窄带物联网通信节点模块配置有与窄带物联网通信基站连接的433MHz通信，采用LoRa或NB-Iot机制。用于在无网络无电源供应的极端情况下，可建立设备端与基站之间433MHz无线传输网络，可以主动发送，可以轮询访问。

优选地，所述的监测传感器为数字传感器。

进一步地，所述的监测传感器包括数字地下水位传感器、数字倾斜传感器、数字位移传感器、数字加速度传感器、数字沉降传感器、数字裂缝传感器、数字土压力传感器中的一种或多种。所述监测传感器分别埋设于地质灾害监测区域。

进一步地，所述的监测传感器旁设有用于警示标志的铭牌。

本实用新型的有益效果：

1、弥补传统的人工测量、依托运营商网络及固定电源的传统监测手段的不足，实现在地质灾害监测区域极端条件下的无供电无运营商网络信号的正常数据采集。

2、采用窄带物联网移动基站的数据采集技术可大量减少系统线缆布设和成本投入。

3、保障重要基础设施的数据监测系统安全稳定运行，为地质灾害易发区提供不间断的监测数据，极大降低了后期维护成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例的使用状态示意图。

图2是本实用新型实施例提供的结构框图。

主要组件符号说明：

1：无人机，2：窄带物联网通信基站，3：窄带物联网通信节点模块，41：地下水位传感器、42:数字倾斜传感器、43:数字位移传感器、44:数字加速度传感器、45:数字沉降传感器、46:数字裂缝传感器、47:数字土压力传感器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1、图2所示，本实用新型公开了基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其包括无人机1，窄带物联网通信基站2，窄带物联网通信节点模块3和监测传感器。窄带物联网通信基站2固定安装在无人机1支架上，无人机1可搭载窄带物联网通信基站2进行飞行，用于接收窄带物联网通信节点模块3传输的信号。窄带物联网通信基站2和窄带物联网通信节点模块3设置有供电电源，可应对无电源供应时产生的问题。窄带物联网通信节点模块3分别与所述监测传感器和窄带物联网通信基站2连接，窄带物联网通信节点模块3获取监测传感器采集的监测数据，并将所述监测数据传输给所述窄带物联网通信基站2。

窄带物联网通信基站2，通讯速率可达到184Kbit/s。在建筑密集的城市环境下，可以覆盖2公里左右，在密度较低的郊区，覆盖范围可达10公里，在空旷的环境下，甚至可达15公里。采用ARM系列，32位机设计。配置433MHz通信模块，可与设备端433MHz节点模块组建无线传输网络；带TCP/IP或4G通信协议，可与服务器通信；具有大容量数据存储功能，支持参数配置和断点续传。

窄带物联网通信节点模块3采用ARM系列，8位机设计。配置433MHz通信，LoRa或NB-Iot机制，可建立设备端与基站之间433MHz无线传输网络，可以主动发送，可以轮询访问。

监测传感器优选使用数字传感器。数字传感器，将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块，使之输出信号为数字量或数字编码的传感器。主要包括：放大器、A/D转换器、微处理器（CPU）、存储器、通讯接口、温度测试电路等。在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天，全自动或半自动（通过人工指令进行高层次操作，自动处理低层次操作）系统可以包含更多智能性功能，能从其环境中获得并处理更多不同的参数。

在地质灾害易发区的应用中，本实施例针对山体滑坡易发区。监测传感器包括数字地下水位传感器41、数字倾斜传感器42、数字位移传感器43、数字加速度传感器44、数字沉降传感器45、数字裂缝传感器46、数字土压力传感器47。在山体容易发生危险的区域，沿着山势走向竖直设置多个探测孔。各类监测传感器分别埋设于山体监测部位的各个探测孔中。

数字地下水位传感器41可使用浮球式无线液位传感器或静压式无线液位传感器。山体滑坡现象主要是由雨水侵蚀产生的，因此地下水位深度是显示山体滑坡危险度的第一指标。该数据由部署在探测孔最下端的数字地下水位传感器41采集并由无线网络发送。

数字倾斜传感器42可使用高精度单轴倾斜角度传感器，用于监测山体的运动状况。

数字位移传感器43可使用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器。用于监测滑坡体表层各部位的绝对位移量。

数字加速度传感器44优先使用伺服式加速度传感器，伺服式加速度传感器存在反馈，具有抗干扰能力强、动态性能好、测量精度高等特点。

数字沉降传感器45用于山体监测部位的路基沉降监测。

数字裂缝传感器46可使用裂缝计来测量，用于监测到滑坡体结构的变形量。

数字土压力传感器47可用振弦式、液压式和电阻应变计式，其中优先使用振弦式。用于监测滑坡体内部土体应力变化量。

为了方便寻找监测传感器，在监测传感器旁设有用于警示标志的铭牌。

本实用新型的简要工作原理：

1、窄带物联网通信基站2与窄带物联网通信节点模块3内部分别设置有相对应的433MHz通信模块。通过窄带物联网通信基站2与窄带物联网通信节点模块3及相关传感器相结合的方式，形成自组网，可用于在无网络无电源供应的极端情况下，可建立设备端与基站之间433MHz无线传输网络。

2、通过窄带物联网通信节点模块3，将数字地下水位传感器41、数字倾斜传感器42、数字位移传感器43、数字加速度传感器44、数字沉降传感器45、数字裂缝传感器46、数字土压力传感器47不同的通信协议统一成标准的基于窄带物联网通信的接口协议，并转化成窄带物联网数字信号。

3、通过无人机1搭载的窄带物联网通信基站2，飞行到指定区域接收来自窄带物联网通信节点模块3发射出的窄带物联网数字信号，并存储。

4、无人机采集信号结束后飞回， 通过回收无人机1上的窄带物联网基站2，将窄带物联网基站2的数据传至地质灾害监测平台软件进行读取，地质灾害监测平台软件读取窄带物联网基站上的数字存储器内的监测数据并进行分析以实现对地质灾害的监测，地质灾害监测平台软件在无运营商网络下可单独运行。

综上，本实用新型弥补传统的人工测量、依托运营商网络及固定电源的传统监测手段的不足，实现在极端条件下的无供电无运营商网络信号的正常数据采集。适于推广应用。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：包括无人机，窄带物联网通信基站，窄带物联网通信节点模块和监测传感器；所述窄带物联网通信基站固定安装在无人机支架上；所述窄带物联网通信节点模块和监测传感器分布设置在地质灾害监测区域；所述的窄带物联网通信基站和窄带物联网通信节点模块设置有供电电源；所述窄带物联网通信节点模块分别与所述监测传感器和窄带物联网通信基站连接；所述窄带物联网通信节点模块获取所述监测传感器采集的监测数据，并将所述监测数据传输给所述窄带物联网基站。

2.根据权利要求1所述的基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：所述窄带物联网通信基站采用APM系列，32位机设计；所述窄带物联网通信基站配置433MHz通信模块和用于与服务器通信的TCP/IP或4G通信协议。

3.根据权利要求1所述的基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：所述窄带物联网通信节点模块采用ARM系列，8位机设计；所述窄带物联网通信节点模块配置与窄带物联网通信基站连接的433MHz通信，采用LoRa或NB-Iot机制。

4.根据权利要求1所述的基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：所述的监测传感器为数字传感器。

5.根据权利要求1所述的基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：所述的监测传感器包括数字地下水位传感器、数字倾斜传感器、数字位移传感器、数字加速度传感器、数字沉降传感器、数字裂缝传感器、数字土压力传感器中的一种或多种；所述监测传感器分别埋设于地质灾害监测区域。

6.根据权利要求5所述的基于窄带物联网通信的地质灾害监测采集系统，其特征在于：所述的监测传感器旁设有用于警示标志的铭牌。