CN211880467U

CN211880467U - 一种智能地质灾害监测装置

Info

Publication number: CN211880467U
Application number: CN201921948080.8U
Authority: CN
Inventors: 孙海元
Original assignee: Guangzhou Fengfenglei Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Fengfenglei Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2029-11-12

Abstract

本实用新型公开了一种智能地质灾害监测装置，包括通过电信号顺序连接的超声波探头、摄像机、超声波测距芯片、摄像信号处理单片机、单片机和通信单元，其中：超声波探头通过发出一组超声波触碰到被监测点地面标志物后返回；超声波测距芯片计算得出超声波探头与地面标志物的距离；所述摄像头用于拍摄被监测点的实况图像发送到所述单片机中；所述单片机对距离数据以及摄影的二进制数据进行打包处理，结合ID信息发送给服务器。本实用新型采用超声波探头监测被监测点发生位移的情况，然后结合摄像头拍摄的实时图片实时监控灾害易发地段的灾害情况，本装置制造成本低，安装方便，使用的范围更为广泛。

Description

一种智能地质灾害监测装置

技术领域

本实用新型涉及地质灾害监测领域，具体涉及一种智能地质灾害监测装置。

背景技术

滑坡、塌方、落石、泥石流等灾害是由强降雨等引发的灾害，因此称之为次生灾害。自然资源部统计我国有25.3万个地质灾害隐患点，严重危及人们生命财产安全，地质灾害的监测预警是有效的防护措施。

目前都采用卫星定位和应力监测来进行监测预警，但是卫星定位、应力监测等地质灾害的传感器技术比较复杂，安装调试复杂，成本高，只是适合于大型地质灾害隐患点部署，而一般的小型地质灾害隐患因成本高无法部署，比如，农村道路两旁的地质灾害隐患点，因无监测预警经常发生人员伤亡事故。

因此有待开发一种成本低，安装简便，使用范围更为广泛的地质灾害监测装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的提供一种成本低，安装简便，使用范围更为广泛的地质灾害监测装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：一种智能地质灾害监测装置，包括通过电信号顺序连接的超声波探头、摄像机、超声波测距芯片、摄像信号处理单片机、单片机和通信单元，其中：

所述超声波探头固定在被测点的土层以下，用于通过发出一组超声波，超声波触碰到被监测点地面标志物后返回；

所述超声波测距芯片用于通过超声波发出与返回的时间计算得出超声波探头与地面标志物的距离，并将测得的距离数据传输到单片机中；

所述摄像头用于拍摄被监测点的实况图像；图像数据经过所述摄像信号处理单片机处理成二进制格式的数据发送到所述单片机中；

所述单片机对距离数据以及摄影的二进制数据进行打包处理，然后结合超声波探头和摄像机的ID信息一起通过通信单元发送给所述服务器。

进一步地，还包括倾斜传感器和倾斜数据处理单片机，所述倾斜传感器固定在挡土墙或石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由倾斜数据处理单片机计算出倾斜角度变化值，并将得到的变化值发送到单片机中；

所述单片机对倾斜角度变化值进行打包处理，然后结合倾斜传感器的ID信息一起通过通信单元发送给所述服务器。

进一步地，还包括压电式振动传感器以及振动信息单片机，所述压电式振动传感器固定在防护网上，石块滚下来时冲击防护网发生震动，所述压电式振动传感器检测到振动状态，并有振动信息单片机计算振动值，将所述振动值发送到单片机中；

所述单片机对振动值进行打包处理，然后结合压电式振动传感器的ID信息一起通过通信单元发送给所述服务器。

进一步地，所述超声波探头通过太阳能板和电池进行供电，所述太阳能板和电池通过电源控制器与超声波探头连接。

进一步地，所述超声波探头和超声波测距芯片设置有多组，多组超声波探头和超声波测距芯片顺序连接后并联到所述单片机上。

优选地，所述超声波的型号为JS16或者M30,所述超声波测距芯片型号为S102。

优选地，所述单片机型号为STC51,所述通信模块为GPRS通信模块，采用型号USR730，所述摄像头为数字摄像头，型号为ULC-DOC038D，所述摄像信号处理单片机型号为STC51。

优选地，所述太阳能板型号为FSM30或FSM50,所述电池型号为HRX-1206或者HRX-1203，所述电源控制器型号为K-LDC。

优选地，所述倾斜传感器型号为SCA06C，所述倾斜数据处理单片机型号为STC51。

优选地，所述压电式振动传感器的型号为RZ12，所述振动信息单片机型号为STC51。

本实用新型有益的技术效果：本实用新型采用超声波探头监测被监测点发生位移的情况，然后结合摄像头拍摄的实时图片实时监控灾害易发地段的灾害情况，本装置制造成本低，安装方便，使用的范围更为广泛。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构原理图。

图2为本实用新型实施例1的原理图。

图3为本实用新型实施例2的原理图。

图4为本实用新型实施例3的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

如图1所示，一种智能地质灾害监测装置，包括通过电信号顺序连接的超声波探头C、摄像机S、超声波测距芯片Uc、摄像信号处理单片机Us、单片机U和通信单元Ut，其中：

所述超声波探头C固定在被测点的土层以下，用于通过发出一组超声波，超声波触碰到被监测点地面标志物后返回；

所述单片机对距离数据以及摄影的二进制数据进行打包处理，然后结合超声波探头和摄像机的ID信息一起通过通信单元发送给服务器。

所有的数据发送到服务器进行存储并分析，通过服务器对检测数据的分析，当监测的数据达到设定的阈值时，服务器发出相应的预警信息，这里服务器通过阈值进行判断，发出预警通过软件技术来实现，这部分不属于本实用新型的发明重点，因此不做重点描述。

所述超声波探头通过太阳能板和电池进行供电，所述太阳能板和电池通过电源控制器与超声波探头连接。所述超声波探头和超声波测距芯片设置有多组，多组超声波探头和超声波测距芯片顺序连接后并联到所述单片机上。

具体地，所述超声波的型号为JS16或者M30,所述超声波测距芯片型号为S102。所述单片机型号为STC51,所述通信模块为GPRS通信模块，采用型号USR730，所述摄像头为数字摄像头，型号为ULC-DOC038D，所述摄像信号处理单片机型号为STC51。所述太阳能板型号为FSM30或FSM50,所述电池型号为HRX-1206或者HRX-1203，所述电源控制器型号为 K-LDC。

以下是利用本实用新型技术实施的用于监测泥石流的智能地质灾害监测装置。

强降雨后，土、石、砂等随水流动形成泥石流，在泥石流源头监测泥石流的深度，能实现下游的提前预警。

如图1所示提供了一种用于监测泥石流的智能地质灾害监测装置。

在图1中，P7是30W太阳板，优选型号为FSM30，P8为12V 10AH的锂电池，优选型号为HRX-1206，P9为电源控制器，优选型号为K-LDC；C5为收发一体的超声波探头，优选型号为JS16，U17为超声波测距芯片，优选型号为S102，U16为摄像信号处理单片机优选型号为STC51、U18为单片机用于对U17的数据进行格式处理，优选型号为STC51、U19为单片机，优选型号为STC51，S3为摄像机，优选型号为ULC-DOC038D，U20为GPRS通信单元，优选型号为USR730。

监测泥石流原理是，C5每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰石头后返回，由U17计算出L5的距离，精确到1mm，当发生泥石流时，L5距离发生变化，摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机U12处理成二进制格式的数据V3。L5、V3数据送到U19数据处理打包，包含ID、L5、V3值等内容的数据包通过U20上传到服务器。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，在实施例1的基础上还包括倾斜传感器和倾斜数据处理单片机，所述倾斜传感器固定在挡土墙或石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由倾斜数据处理单片机计算出倾斜角度变化值，并将得到的变化值发送到单片机中；

所述单片机对倾斜角度变化值进行打包处理，然后结合倾斜传感器的ID信息一起通过通信单元发送给所述服务器。其中倾斜传感器型号为SCA06C，倾斜数据处理单片机型号为 STC51。

以下是利用本实用新型技术实施的用于监测滑坡塌方的智能地质灾害监测装置。

滑坡和塌方地质灾害是类似的灾害，滑坡是由于土层松动，发生几厘米的位移，随着位移增大，突然发生大块土层整体向下滑动几米甚至几十米。塌方与滑坡不同是塌方的山体更加倾斜，最后土层是掉下来不是滑下来。灾害前两者的“前兆”基本一致，因此采用同类技术监测，滑坡塌方传感器的工作原理是监测土层的位移，再辅助挡土墙或石块的倾斜监测判断土层是否松动，增加视频采集作为人工确认依据。

图2提供了一种用于监测滑坡塌方的智能地质灾害监测装置。

在图2中，P1是30W太阳板，优选型号为FSM30，P2为12V 10AH的锂电池，优选型号为HRX-1206，P3为电源控制器，优选型号为K-LDC；B1和B2是标志物(可以是石头或其他随土层移动的标志物)，C1、C2为收发一体的超声波探头，优选型号为M30，同时接2路超声波传感器同时监控20米内的2块标志物(最多可以同时接8路)，U1、U2为超声波测距芯片，优选型号为S102，U3为单片机用于对U1、U2的数据进行格式处理，U4为倾斜数据处理单片机、U 5为摄像信号处理单片机、U6为单片机，优选型号为STC51，Q1、Q2为倾斜传感器(最多可以同时接8路)，优选型号为SCA06C，S1为数字摄像头，优选型号为 ULC-DOC038D，U7为GPRS通信单元，优选型号为USR730。

塌方滑坡监测原理是，C1、C2每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰标志物后返回，由U1、U2计算出L1、L2的距离，精确到1mm，当土层松动后发生移动时，B1和B2标志物的距离L1、L2距离发生变化(传感器通过钢筋固定再土层以下，土层小的移动时，传感器不移动)。Q1、Q2倾斜传感器固定在挡土墙，或山坡上较大的石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由单片机U4计算出倾斜角度变化值R1、R2。摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机U5处理成二进制格式的数据V1。L1、L2、R1、R2、V1数据送到U6数据处理打包，包含ID、L1、L2、R1、 R2、V1值等内容的数据包通过U7上传到服务器。

实施例3

本实施例与实施例1和2的不用之处在于，本实施在实施例1或者实施例2的基础上还包括压电式振动传感器以及振动信息单片机，所述压电式振动传感器固定在防护网上，石块滚下来时冲击防护网发生震动，所述压电式振动传感器检测到振动状态，并有振动信息单片机计算振动值，将所述振动值发送到单片机中；

所述单片机对振动值进行打包处理，然后结合压电式振动传感器的ID信息一起通过通信单元发送给所述服务器，压电式振动传感器的型号为RZ12，所述振动信息单片机型号为 STC51。

山坡上的石块由于土层松动，发生几厘米的位移或倾斜，随着位移和倾斜角度的增大，石块突然向下落。落石传感器的工作原理是监测石块的位移和倾斜角度，再辅助落石冲击防护网的震动监测，增加视频采集作为人工确认依据。

图3提供了一种用于监测落石的智能地质灾害监测装置。

在图3中，P4是30W太阳板，优选型号为FSM30，P5为12V 10AH的锂电池，优选型号为HRX-1206，P6为电源控制器，优选型号为K-LDC，B3和B4是有滑落风险的石块，C3、C4为收发一体的超声波探头，优选型号为M30，同时接2路超声波传感器同时监控20米内的2块石头(最多可以同时接8路)，U8、U9为超声波测距芯片，优选型号为S102，Z1、 Z2为压电式震动传感器，优选型号为RZ12(最多可以同时接8路)，U10用于对U8、U9的数据进行格式处理，U11为倾斜数据处理单片机、U12为摄像信号处理单片机，U13为单片机、U14为振动信息单片机，优选型号为STC51，Q3、Q4为倾斜传感器(最多可以同时接8 路)，优选型号为SCA06C，S2为数字摄像头，优选型号为ULC-DOC038D，U15为GPRS通信单元，优选型号为USR730。

落石监测原理是，C3、C4每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰标志物后返回，由U8、 U9计算出L3、L4的距离，精确到1mm，当石块松动后发生移动时，L3、L4距离发生变化(传感器通过钢筋固定再土层以下，土层小的移动时，传感器不移动)。Q3、Q4倾斜传感器固定在石块上，石块发生倾斜，由单片机U11计算出倾斜角度变化值R3、R4。石块滚下来时冲击防护网发生震动，Z1、Z2监测到状态值K1、K2。摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机U12处理成二进制格式的数据V2。L3、L4、R3、R4、K1、K2、V2数据送到U13数据处理打包，包含ID、L3、L4、 R3、R4、K1、K2、V2值等内容的数据包通过U15上传到服务器。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，包括通过电信号顺序连接的超声波探头、摄像机、超声波测距芯片、摄像信号处理单片机、单片机和通信单元，其中：

所述单片机型号为STC51,所述通信模块为GPRS通信模块，采用型号USR730，所述摄像头为数字摄像头，型号为ULC-DOC038D，所述摄像信号处理单片机型号为STC51；

所述超声波探头固定在被测点的土层以下；

所述超声波测距芯片用于计算得出超声波探头与地面标志物的距离，并将测得的距离数据传输到单片机中；

所述摄像头用于拍摄被监测点的实况图像；图像数据发送到所述单片机中。

2.如权利要求1所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，还包括倾斜传感器和倾斜数据处理单片机，所述倾斜传感器固定在挡土墙或石块上。

3.如权利要求1所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，还包括压电式振动传感器以及振动信息单片机，所述压电式振动传感器固定在防护网上。

4.如权利要求1所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述超声波探头通过太阳能板和电池进行供电，所述太阳能板和电池通过电源控制器与超声波探头连接。

5.如权利要求4所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述超声波探头和超声波测距芯片设置有多组，多组超声波探头和超声波测距芯片顺序连接后并联到所述单片机上。

6.如权利要求5所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述超声波的型号为JS16或者M30,所述超声波测距芯片型号为S102。

7.如权利要求4所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述太阳能板型号为FSM30或FSM50,所述电池型号为HRX-1206或者HRX-1203，所述电源控制器型号为K-LDC。

8.如权利要求2所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述倾斜传感器型号为SCA06C，所述倾斜数据处理单片机型号为STC51。

9.如权利要求3所述的一种智能地质灾害监测装置，其特征在于，所述压电式振动传感器的型号为RZ12，所述振动信息单片机型号为STC51。