CN212160900U - 一种管道滑坡监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管道滑坡监测预警系统，属于滑坡灾害防治领域，由管道应变监测设备、土壤压力应变监测设备、雨量水压力监测设备、倾角监测设备、数据采集中心、监控分析平台、服务器终端、数据库构成，设计倾角监测设备、雨量水压力监测设备等监测仪器，监测滑坡区域降雨量、土壤湿度、孔隙水压力、位移和倾角等物理信号，采用GPRS和中国北斗两相传输方式，建立了高效、稳定、不间断的滑坡监测系统，通过监控分析平台划分预警等级，指导政府防灾平台及管道监控中心防灾工作，对监测设备精度进行分析，提高监测预警系统适用性。

Description

一种管道滑坡监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种管道滑坡监测预警系统，属于滑坡灾害防治领域。

背景技术

在一些山区，滑坡是管道损坏最频繁和最具破坏性的形式，而滑坡的预防和控制极为困难，在滑坡监测和管道破坏预警方面，国内外研究人员提出了多种不同的管道滑坡稳定性监测方案，鉴于管道滑坡相互作用的特殊性和复杂性，为降低管道滑坡风险，需要对管道滑坡灾害进行及时监测和预警。

目前管道滑坡监测与防治研究取得了一些积极成果，相关学者构建了基于光纤布拉格光栅传感技术的滑坡埋管远程监测预警系统，该系统能够提供长期可靠的管道和滑坡监测，但传感器的存活率较低。

滑坡监测所使用的监测仪器对滑坡监测技术方法的发展是至关重要的，传统的深部位移监测设备操作复杂，如测斜仪需要深钻孔才能安装，引伸计则需要专业知识来确定安装位置，普通人难以确定安装位置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管道滑坡监测预警系统，设计倾角监测设备、雨量水压力监测设备等监测仪器，监测滑坡区域降雨量、土壤湿度、孔隙水压力、位移和倾角等物理信号，监测信号通过GPRS和中国北斗两相传输方式进行传输，通过监控分析平台划分预警等级，指导政府及管道监控中心防灾工作，对监测设备精度进行分析，提高监测预警系统适用性。

本实用新型主要解决以下问题：

(1)对管道滑坡进行监测预警，在传感监测设备与服务器终端架设传输网络，解决GPRS 数据包丢失难题，建立了高效、稳定、高精度、不间断的滑坡监测预警系统。

(2)建立管道滑坡监测预警系统与政府部门和管道监控中心之间的联系，通过划分滑坡预警等级，政府部门和管道监控中心分别针对预警等级制定对策，指导防灾减灾工作。

(3)设计倾角监测设备，降低监测仪器对于专业知识和操作技能的依赖性，便于快捷简易安装，简化监测步骤。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种管道滑坡监测预警系统，包括滑坡体1、管道2、管道应变监测设备3、土壤压力应变监测设备4、雨量水压力监测设备5、倾角监测设备6、主位移监测仪7、次位移监测仪8、数据采集中心9、GPRS主基站10、北斗卫星11、卫星接收设备12、GPRS次基站13、数据信息中心14、服务器终端15、监控分析平台16、数据库17、通信网络18、政府防灾平台19、个人通讯终端20、广播21、管道监控中心22。

所述管道2穿越滑坡体1，所述管道应变监测设备3连接管道2，所述数据采集中心9通过无线网络连接管道应变监测设备3、土壤压力应变监测设备4、雨量水压力监测设备5、倾角监测设备6、主位移监测仪7、次位移监测仪8，所述北斗卫星11通过卫星网络连接数据采集中心9与卫星接收设备12，所述GPRS主基站10通过GPRS网络连接数据采集中心9 与GPRS次基站13，所述数据信息中心14连接卫星接收设备12、GPRS次基站13、服务器终端15，所述服务器终端15连接监控分析平台16与数据库17，所述通信网络18连接监控分析平台16、政府防灾平台19、管道监控中心22，所述政府防灾平台19连接个人通讯终端 20与广播21。

进一步的，所述的土壤压力应变监测设备4包括干电池41、应变仪42、筒体43、压力仪44、保护壳45、无线传感器46。

所述保护壳45连接筒体43，所述干电池41连接无线传感器46，安装在保护壳45内，所述应变仪42通过电缆连接无线传感器46，安装在筒体43外壁，所述压力仪44通过电缆连接无线传感器46，安装在筒体43外壁。

进一步的，所述的倾角监测设备6包括天线61、外壳62、无线通信模块63、电池64、软管65、倾斜传感器66、土壤水分测定仪67、软杆68、不锈钢管69。

所述天线61安装在外壳62顶部，连接无线通信模块63，所述无线通信模块63连接电池64，安装在外壳62内部，所述倾斜传感器66通过软管65连接外壳62，所述土壤水分测定仪67通过软杆68连接外壳62，所述无线通信模块63通过电缆分别连接倾斜传感器66、土壤水分测定仪67，所述不锈钢管69连接外壳62。

进一步的，所述的雨量水压力监测设备5包括通信器件51、雨量计52、储蓄电池53、防护罩54、固定杆55、孔隙水压力传感器56、太阳能电池板57、避雷针58。

所述通信器件51通过电缆分别连接雨量计52、孔隙水压力传感器56，固定在防护罩54 上部，所述储蓄电池53连接通信器件51与太阳能电池板57，安装在防护罩54内部，所述固定杆55连接防护罩54，所述避雷针58安装在防护罩54顶部，所述太阳能电池板57固定在防护罩54侧面。

进一步的，所述的土壤压力应变监测设备4通过干电池41供电，所述应变仪42和压力仪44通过无线传感器46发送信号后可睡眠10分钟，以降低能耗，延长干电池41寿命，电压也会实时传输，以便干电池41在耗尽之前进行更换。

进一步的，所述的监控分析平台16通过通信网络18分别连接政府防灾平台19与管道监控中心22，结合数据库17的监测数据进行决策分析和滑坡风险评价，并划分预警等级，政府防灾平台19与管道监控中心22采取相应措施。

该实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型采用GPRS和中国北斗两相传输方式，建立了高效、稳定、高精度、不间断的滑坡监测系统，保证了现场监测数据能够实时传回服务器，在通信完全中断的极端情况下，监测数据可以存储在数据采集中心，并保留中断期间获得的信息，待信号恢复后，立即恢复数据传输。

(2)设计倾角监测设备，与传统的引伸计、测斜仪等相比，倾角监测设备更易于安装和使用，成本低廉且对土体运动的响应更快。

(3)在监测预警系统中引入政府防灾平台和管道监控中心，基于监控分析平台对监测数据进行决策分析，在制定预警等级的前提下，政府防灾平台和管道监控中心协同合作，降低滑坡灾害后果。

附图说明

图1是本实用新型实施例中管道滑坡监测预警系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例中土壤压力应变监测设备结构示意图。

图3是本实用新型实施例中倾角监测设备结构示意图。

图4是本实用新型实施例中雨量水压力监测设备结构示意图。

图5是本实用新型实施例中监测精度分析流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本实用新型。

实施例

本实施例中，图1是管道滑坡监测预警系统结构示意图，包括滑坡体1、管道2、管道应变监测设备3、土壤压力应变监测设备4、雨量水压力监测设备5、倾角监测设备6、主位移监测仪7、次位移监测仪8、数据采集中心9、GPRS主基站10、北斗卫星11、卫星接收设备 12、GPRS次基站13、数据信息中心14、服务器终端15、监控分析平台16、数据库17、通信网络18、政府防灾平台19、个人通讯终端20、广播21、管道监控中心22。

所述管道2穿越滑坡体1，所述管道应变监测设备3连接管道2，所述数据采集中心9通过无线网络连接管道应变监测设备3、土壤压力应变监测设备4、雨量水压力监测设备5、倾角监测设备6、主位移监测仪7、次位移监测仪8，所述北斗卫星11通过卫星网络连接数据采集中心9与卫星接收设备12，所述GPRS主基站10通过GPRS网络连接数据采集中心9 与GPRS次基站13，所述数据信息中心14连接卫星接收设备12、GPRS次基站13、服务器终端15，所述服务器终端15连接监控分析平台16与数据库17，所述通信网络18连接监控分析平台16、政府防灾平台19、管道监控中心22，所述政府防灾平台19连接个人通讯终端 20与广播21。

所述监控分析平台16结合数据库17的监测数据进行决策分析和滑坡风险评价，并划分预警等级，政府防灾平台19与管道监控中心22采取相应措施。所述数据采集中心9在GPRS 通信信号和卫星通信信号完全中断的极端情况下，可以存储采集的监测数据，并保留中断期间获得的信息，待信号恢复后，立即恢复数据传输。

所述监控分析平台16建立相应的预警阈值，实现管道滑坡分级预警，当降雨量超过降雨量阈值时，将发出一级警告，当测得的土壤含水量和孔隙水压力值超过预警阈值时，发出二级警告，当测得的滑坡倾角和位移值超过预警阈值时，发布三级警告。所述政府防灾平台19 接收到来自监控分析平台16的预警信息，将预警信息发送到滑坡区周边居民的个人通讯终端 20上，并通过广播21对当地居民进行警告宣传，并依据不同预警等级决定是否发动居民进行人员与财产转移。

图2是土壤压力应变监测设备结构示意图，土壤压力应变监测设备4包括干电池41、应变仪42、筒体43、压力仪44、保护壳45、无线传感器46。

所述保护壳45连接筒体43，所述干电池41连接无线传感器46，安装在保护壳45内，所述应变仪42通过电缆连接无线传感器46，安装在筒体43外壁，所述压力仪44通过电缆连接无线传感器46，安装在筒体43外壁，所述土壤压力应变监测设备4通过干电池41供电，所述应变仪42和压力仪44通过无线传感器46发送信号后可睡眠10分钟，以降低能耗，延长干电池41寿命，电压也会实时传输，以便干电池41在耗尽之前进行更换。所述无线传感器46的通信范围为500～700m，因此数据信息中心14距离土壤压力应变监测设备4在700m 之内。

图3是倾角监测设备结构示意图，倾角监测设备6包括天线61、外壳62、无线通信模块 63、电池64、软管65、倾斜传感器66、土壤水分测定仪67、软杆68、不锈钢管69。

所述天线61安装在外壳62顶部，连接无线通信模块63，所述无线通信模块63连接电池64，安装在外壳62内部，所述倾斜传感器66通过软管65连接外壳62，所述土壤水分测定仪67通过软杆68连接外壳62，所述无线通信模块63通过电缆分别连接倾斜传感器66、土壤水分测定仪67，所述不锈钢管69连接外壳62。所述不锈钢管69的长度取2.5～2.8m，埋深取0.8～1m，所述倾斜传感器66的横坐标与坡度平行，纵坐标与坡度垂直，埋深取1m，所述无线通信模块63的通信范围为500～700m，因此数据信息中心14距离倾角监测设备6在 700m之内。

图4是雨量水压力监测设备结构示意图，雨量水压力监测设备5包括通信器件51、雨量计52、储蓄电池53、防护罩54、固定杆55、孔隙水压力传感器56、太阳能电池板57、避雷针58。

所述通信器件51通过电缆分别连接雨量计52、孔隙水压力传感器56，固定在防护罩54 上部，所述储蓄电池53连接通信器件51与太阳能电池板57，安装在防护罩54内部，所述固定杆55连接防护罩54，所述避雷针58安装在防护罩54顶部，所述太阳能电池板57固定在防护罩54侧面。所述雨量水压力监测设备5安装在滑坡上，埋深在1～3.5m。

图5是监测精度分析流程框图，数据信息中心采集滑坡位移、管道应变、土壤压力、孔隙水压力、降雨量等监测数据，监控分析平台对监测数据进行处理，分析监测精度，计算监测数据有效数字位数、置信概率及不确定度，完成监测精度分析。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种管道滑坡监测预警系统，其特征在于：包括滑坡体(1)、管道(2)、管道应变监测设备(3)、土壤压力应变监测设备(4)、雨量水压力监测设备(5)、倾角监测设备(6)、主位移监测仪(7)、次位移监测仪(8)、数据采集中心(9)、GPRS主基站(10)、北斗卫星(11)、卫星接收设备(12)、GPRS次基站(13)、数据信息中心(14)、服务器终端(15)、监控分析平台(16)、数据库(17)、通信网络(18)、政府防灾平台(19)、个人通讯终端(20)、广播(21)、管道监控中心(22)；

所述管道(2)穿越滑坡体(1)，所述管道应变监测设备(3)连接管道(2)，所述数据采集中心(9)通过无线网络连接管道应变监测设备(3)、土壤压力应变监测设备(4)、雨量水压力监测设备(5)、倾角监测设备(6)、主位移监测仪(7)、次位移监测仪(8)，所述北斗卫星(11)通过卫星网络连接数据采集中心(9)与卫星接收设备(12)，所述GPRS主基站(10)通过GPRS网络连接数据采集中心(9)与GPRS次基站(13)，所述数据信息中心(14)连接卫星接收设备(12)、GPRS次基站(13)、服务器终端(15)，所述服务器终端(15)连接监控分析平台(16)与数据库(17)，所述通信网络(18)连接监控分析平台(16)、政府防灾平台(19)、管道监控中心(22)，所述政府防灾平台(19)连接个人通讯终端(20)与广播(21)。

2.根据权利要求1所述管道滑坡监测预警系统，其特征在于：所述土壤压力应变监测设备(4)包括干电池(41)、应变仪(42)、筒体(43)、压力仪(44)、保护壳(45)、无线传感器(46)；

所述保护壳(45)连接筒体(43)，所述干电池(41)连接无线传感器(46)，安装在保护壳(45)内，所述应变仪(42)通过电缆连接无线传感器(46)，安装在筒体(43)外壁，所述压力仪(44)通过电缆连接无线传感器(46)，安装在筒体(43)外壁。

3.根据权利要求1所述管道滑坡监测预警系统，其特征在于：所述倾角监测设备(6)包括天线(61)、外壳(62)、无线通信模块(63)、电池(64)、软管(65)、倾斜传感器(66)、土壤水分测定仪(67)、软杆(68)、不锈钢管(69)；

所述天线(61)安装在外壳(62)顶部，连接无线通信模块(63)，所述无线通信模块(63)连接电池(64)，安装在外壳(62)内部，所述倾斜传感器(66)通过软管(65)连接外壳(62)，所述土壤水分测定仪(67)通过软杆(68)连接外壳(62)，所述无线通信模块(63)通过电缆分别连接倾斜传感器(66)、土壤水分测定仪(67)，所述不锈钢管(69)连接外壳(62)。

4.根据权利要求1所述管道滑坡监测预警系统，其特征在于：所述雨量水压力监测设备(5)包括通信器件(51)、雨量计(52)、储蓄电池(53)、防护罩(54)、固定杆(55)、孔隙水压力传感器(56)、太阳能电池板(57)、避雷针(58)；

所述通信器件(51)通过电缆分别连接雨量计(52)、孔隙水压力传感器(56)，固定在防护罩(54)上部，所述储蓄电池(53)连接通信器件(51)与太阳能电池板(57)，安装在防护罩(54)内部，所述固定杆(55)连接防护罩(54)，所述避雷针(58)安装在防护罩(54)顶部，所述太阳能电池板(57)固定在防护罩(54)侧面。

5.根据权利要求2所述管道滑坡监测预警系统，其特征在于：所述土壤压力应变监测设备(4)通过干电池(41)供电，所述应变仪(42)和压力仪(44)通过无线传感器(46)发送信号后可睡眠10分钟，以降低能耗，延长干电池(41)寿命，电压也会实时传输，以便干电池(41)在耗尽之前进行更换。

6.根据权利要求1所述管道滑坡监测预警系统，其特征在于：所述监控分析平台(16)通过通信网络(18)分别连接政府防灾平台(19)与管道监控中心(22)，结合数据库(17)的监测数据进行决策分析和滑坡风险评价，并划分预警等级，政府防灾平台(19)与管道监控中心(22)采取相应措施。

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