CN210719254U

CN210719254U - 一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统

Info

Publication number: CN210719254U
Application number: CN201922008517.6U
Authority: CN
Inventors: 石鸿翠; 张亮; 宋杰; 胡辉
Original assignee: Hangzhou Ruhr Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Ruhr Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-19

Abstract

本实用新型公开一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，包括数据采集装置、数据传输分站、数传电台中继站、GPRS中继站、基站和监控中心，所述数据采集装置通过串口与数据传输分站通信，数据传输分站通过无线电波与数传电台中继站通信，数传电台中继站通过无线电波与GPRS中继站通信，GPRS中继站通过网络与基站通信，基站通过网络与监控中心通信。本实用新型的优点是：采用数传电台和GPRS DTU建立中继站，中继站建立成本低，信息传输距离远，组网便捷。

Description

一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及自然灾害监测领域，尤其涉及一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统。

背景技术

我国气候条件、地质构造复杂，构造活动频繁，地质灾害频发、分布广泛，每年给国家基础设施和灾区人民生命财产带来严重损失，因此，对地灾的监测以致提前预警具有重要意义。地质灾害易发区多位于偏远地区，当地无移动网络建设甚至无移动通信信号覆盖，因此常用的基于GPRS 网络的远程监控无法实现信息传递，一般采用人工现场勘测，或者通机载传感器与地面传感采集装置建立通信链路，获取定时测量的数据后返回监控中心，实现数据的采集、传输及分析，或者基于卫星通信来实现远程监测。

人工现场勘测是利用仪器现场勘测灾害参数并将数据带回室内研究处理，此种方法采集的数据不具备实时性，而且无法在恶劣环境下进行，而边坡变形往往发生在暴雨、地震等极端情况下；卫星监测系统成本高运维费用贵，不利于大规模点日常监测，影响了安全监测系统的应用。通过机载传感器在空中对地面监测对象进行信息采集，需要进行无人机与地面采集装置的融合协同组网，部分涉及到利用无人机与无人机控制站的信息传输，运维费用相对较高，对监测数据只是定期采集然后带到监控中心，无法做到实时监控，信息滞后，而且机载系统无法在极端环境下运行。

发明内容

本实用新型主要解决了上述问题，提供了一种通过建立多个中继站实现无通讯情况下灾害信息远程监测与传输的偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是, 一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，包括数据采集装置、数据传输分站、数传电台中继站、GPRS中继站、基站和监控中心，所述数据采集装置通过串口与数据传输分站通信，数据传输分站通过无线电波与数传电台中继站通信，数传电台中继站通过无线电波与GPRS中继站通信，GPRS中继站通过网络与基站通信，基站通过网络与监控中心通信。

利用串口和无线电波在无通信信息地区进行信息传输，组网便捷、传输距离远，实现不依靠通信网络进行信息传递，在将信息传入到有通信网络地区后转换为GPRS信号，接入广域网，便于基站和监控中心获取信息。

作为上述方案的一种优选方案，所述数据采集装置包括桩体、主体仓和设置在桩体上端的防雨盖，所述主体仓固定设置在桩体内，所述主体仓内设置有三维运动姿态测量模块、定位模块、控制模块和电源模块，所述控制模块分别与三维姿态测量模块、定位模块和通信模块相连，所述桩体上设置有施力机构。三维运动姿态测量模块测量地层加速度、角速度、角度并传输给控制模块，控制模块读取传感器信号后得到高精度的角度、位移、加速度信息，然后串口传输给数据传输分站，不依靠外部通信网络。

作为上述方案的一种优选方案，所述施力机构包括设置在桩体两侧的凸块（11）和设置在凸块上的把手（5），所述凸块上设置有第一通孔（12），所述把手第一端设置有与凸块相匹配的凹槽（13），凹槽上设置有第二通孔（14）和第三通孔（15），把手第一端还设置有用于插入到第一通孔、第二通孔和第三通孔中将把手固定在凸块上的插销，所述插销通过连接线与把手相连，插销上端设置有挡沿（17）。

作为上述方案的一种优选方案，所述桩体包括柱形部和锥形部，所述柱形部一端设置有主体仓，柱形部另一端与锥形部相连。具有该桩体的变形桩适用于相对较松软的土质地层。

作为上述方案的一种优选方案，所述桩体包括柱形部和锥形部，所述柱形部一端设置有主体仓，柱形部另一端与锥形部相连，所述柱形部及锥形部外壁设有辅助螺纹。具有该桩体的变形桩适用于相对较坚硬的土石地层。

作为上述方案的一种优选方案，所述桩体为圆柱体。具有该桩体的变形桩适用于用于坚硬的岩石地层。

作为上述方案的一种优选方案，所述数据传输分站为数传电台，数据传输分站通过RS232总线与多个数据采集装置通信。

作为上述方案的一种优选方案，所述数传电台中继站包括铁塔和数传电台，数传电台设置在铁塔上。

作为上述方案的一种优选方案，所述GPRS中继站包括铁塔、数传电台和GPRS DTU，数传电台和GPRS DTU设置在铁塔上，数传电台与GPSR DTU相连。

本实用新型的优点是：采用数传电台和GPRS DTU建立中继站，中继站建立成本低，信息传输距离远，组网便捷。

附图说明

图1为实施例1中偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统的一种结构框图。

图2为实施例1中数据采集装置的一种结构示意图。

图3为实施例1中数据采集装置的一种原理框图。

图4为图2中A区域一种剖视结构示意图。

图5为实施例2中数据采集装置的一种结构示意图。

图6为实施例3中数据采集装置的一种结构示意图。

1-数据采集装置 2-数据传输分站 3-数传电台中继站 4-GPRS中继站 5-基站 6-监控中心 7-桩体 8-主体仓 9-三维运动姿态测量模块 10-定位模块 11-控制模块 12-电源模块 13-凸块 14-把手 15-第一通孔 16-凹槽 17-第二通孔 18-第三通孔 19-插销20-挡沿 21-防雨盖 22-螺栓 81-第一仓 82-第二仓。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例1：

本实施例一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，如图1所示，包括数据采集装置1、数据传输分站2、数传电台中继站3、GPRS中继站4、基站5和监控中心6，数据采集装置通过串口与数据传输分站通信，数据传输分站通过无线电波与数传电台中继站通信，数传电台中继站通过无线电波与GPRS中继站通信，GPRS中继站通过网络与基站通信，基站通过网络与监控中心通信。

数据传输分站采用的是型号为WDS 2710的数传电台。数传电台提供标准的RS232数据接口，通过RS232总线与多个数据采集装置连接，以半双工或单工方式运行。

数传电台中继站采用铁塔、中转数传电台组成，中转数传电台设置在铁塔上，数传电台型号为WDS P70，可以全双工方式运行。数传电台中继站通过主天线接收数据传输分站发送的电磁波信号，并由发射天线传输给GPRS中继站，与数据传输分站、GPRS 中继站之间通过220~240MHz的低频无线电波进行信号传输，在传输距离比较远时，可在数据传输分站与GPRS中继站间设置多个数传电台中继站，以扩大数传电台的通信距离。

GPRS 中继站采用铁塔、数传电台和GPRS DTU 组成。数传电台和GPRS DTU设置在铁塔上，数传电台型号为WDS P20，GPRS DTU型号为 ZWG-201E。WDS P20包括双电台、双电源、主备自动切换板、机箱及连线。当某一工作电台检测到故障，WDS P20迅速切换启动到另一备份电台。GPRS DTU ZWG-201E设备串行接口同时支持RS-232、RS-485通信电平，可根据不同需求通过软件进行配置。数传电台WDS P20 把220~240MHz的电磁波信号转成数字信号，通过RS232或RS484总线传输给GPRS DTU ZWG-201E， GPRS DTU 将RS232 或RS484总线上的数字信号转换成900MHz无线电波信号，并通过GPRS 网络将无线电波信号传输给基站，再由基站通过远程GPRS 网络传输给监控中心，以此实现对偏远无通讯地区的自然灾害信息的远程实时监测。

数据采集装置，如图2、图3所示，包括桩体7、主体仓8和防雨盖21，主体仓通过螺栓22固定设置在桩体内，防雨盖设置在桩体上端，主体仓包括位于主体仓上部的第一仓81和位于主体仓下部的第二仓82，三维运动姿态测量模块9、定位模块10和控制模块11设置在第一仓内，控制模块分别与三维姿态测量模块和定位模块相连，第二仓内电源模块12，电源模块为第一仓内的模块供电，桩体上设置有施力机构。桩体包括柱形部和锥形部，柱形部上端设置有主体仓，柱形部下端与锥形部相连，柱形部下端和锥形部外壁设有辅助螺纹。本实施例中三维运动姿态测量模块采用MEMS三维运动姿态传感模块，由小体积、重量轻、低功耗的MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪、MEMS电子罗盘等传感器组成，通信模块在无通讯网络地区采用NB-Iot，在有通讯网络地区采用Lora，电源模块为大容量干电池或蓄电池。

如图4所示，施力机构包括设置在桩体两侧的凸块13和设置在凸块上的把手14凸块上设置有第一通孔15，把手通过第一通孔固定在凸块上。把手第一端设有凹槽16和插销19，凹槽与凸块相匹配，凹槽上设有第二通孔117和第三通孔18，当凹槽设置到凸块上时，第一通孔、第二通孔和第三通孔处于同一直线，插销通过连接线活动设置在把手上，插销上端设置有挡沿20。在将把手设置到凸块上时，将凹槽放置到凸块上，此时第一通孔、第二通孔和第三通孔处于同一直线，再将插销下端插入到第一通孔、第二通孔和第三通孔组成的通孔中，使把手与凸块固定组成施力机构。施力机构安装拆卸便捷，在安装结束后可拆掉把手，避免外力推动把手导致变形桩误报。

本实施例中的数据采集装置适用于相对较坚硬的土石地层，在安装时，首先将把手安装到凸块上组成施力机构，然后利用施力机构对变形桩施加一个向下且顺着辅助螺纹方向旋转的力，使变形桩转入地层。

实施例2：

本实施与实施例1相比，其不同之处在于，本实施数据采集装置的桩体的锥形部不设置辅助螺纹，如图5所示，变形桩桩体锥形部外壁为光滑面。

本实施例中的数据采集装置适用于相对较松软的土质地层，在安装该变形桩时，可以不安装施力机构直接将变形桩插入到土质地层中，也可以在安装施力机构后通过施力机构给变形桩施力使其插入地层。

实施例3：

本实施与实施例1相比，其不同之处在于，本实施例数据采集装置的桩体为圆柱体，不设有锥形部，如图6所示，变形桩桩体外壁为光滑面。

本实施例中的数据采集装置适用于坚硬的岩石地层，在安装该变形桩时，并不需要插入到岩石地层中，而是通过胶体固定在岩体上，无需在岩石上打孔，安装便捷、高效。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：包括数据采集装置（1）、数据传输分站（2）、数传电台中继站（3）、GPRS中继站（4）、基站（5）和监控中心（6），所述数据采集装置通过串口与数据传输分站通信，数据传输分站通过无线电波与数传电台中继站通信，数传电台中继站通过无线电波与GPRS中继站通信，GPRS中继站通过网络与基站通信，基站通过网络与监控中心通信。

2.根据权利要求1所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述数据采集装置包括桩体（7）、主体仓（8）和设置在桩体上端的防雨盖（21），所述主体仓固定设置在桩体内，所述主体仓内设置有三维运动姿态测量模块（9）、定位模块（10）、控制模块（11）和电源模块（12），所述控制模块分别与三维姿态测量模块、定位模块和通信模块相连，所述桩体上设置有施力机构。

3.根据权利要求2所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述施力机构包括设置在桩体两侧的凸块（13）和设置在凸块上的把手（14），所述凸块上设置有第一通孔（15），所述把手第一端设置有与凸块相匹配的凹槽（16），凹槽上设置有第二通孔（17）和第三通孔（18），把手第一端还设置有用于插入到第一通孔、第二通孔和第三通孔中将把手固定在凸块上的插销（19），所述插销通过连接线与把手相连，插销上端设置有挡沿（20）。

4.根据权利要求2所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述桩体包括柱形部和锥形部，所述柱形部一端设置有主体仓，柱形部另一端与锥形部相连。

5.根据权利要求2所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述桩体包括柱形部和锥形部，所述柱形部一端设置有主体仓，柱形部另一端与锥形部相连，所述柱形部及锥形部外壁设有辅助螺纹。

6.根据权利要求2所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述桩体为圆柱体。

7.根据权利要求1所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述数据传输分站为数传电台，数据传输分站通过RS232总线与多个数据采集装置通信。

8.根据权利要求1所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述数传电台中继站包括铁塔和数传电台，数传电台设置在铁塔上。

9.根据权利要求1所述的一种偏远无通讯地区地质灾害安全监测系统，其特征是：所述GPRS中继站包括铁塔、数传电台和GPRS DTU，数传电台和GPRS DTU设置在铁塔上，数传电台与GPSR DTU相连。