CN212342025U - 用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，涉及地质灾害监测技术领域。本实用新型基于山体监测服务器，至少一个传感器网络，以及通讯模块构建山体滑坡监测系统，利用传感器网络采集滑坡体不同监测点的数据，然后将数据传输到山体监测服务器进行解算，控制传感器进行参数调节，改变传感器的数据采集频率。该方案自动化地建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且自动、及时、同步地对多个传感器进行参数调节，提高了山体滑坡监测系统的自动化程度。

Description

用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统

技术领域

本实用新型涉及地质灾害监测技术领域，具体涉及一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统。

背景技术

山体滑坡是很常见的地质灾害之一，其具有预防难、救援难、危害大、治理难度大等特点。现在的山体由于环境破坏和过度开采，一旦遭遇极端恶劣天气，很容易出现山体滑坡灾害，给人们的生命财产安全带来很大的威胁，所以山体滑坡监测相关技术一直以来都受到人们的重视。随着信息技术的不断发展，山体滑坡监测仪器和技术也在更新迭代和不断改进。

现有山体滑坡的自动化监测技术改进的路线，主要是在监测仪器的研发路线上，对单个仪器的技术不断升级，或者融合不同的传感器功能，并不断提高监测仪器的精度，然后形成对单点监测精度的强化。进行山体滑坡监测预警时，让每个监测仪器独立工作，获得山体某个单点位置的监测数据后，再将单个不同监测点的数据统一汇总到数据平台，由技术人员或者专家进行综合研判，得出山体滑坡风险的最终判断结果，然后安排技术人员进行现场核查和评估，判断是否有山体滑坡的风险存在，并且逐一手动调整监测仪器的参数，已调整监测仪器的数据采集频率，以期获取更多有效的数据。

然而，山体滑坡的监测对象是整个山体而非滑坡体上的某一个监测点。原有的技术方案将独立工作的监测仪器的监测数据汇总至平台通过人工进行综合研判，然后根据最终的研判结果指导技术人员现场核查、评估，逐一手动调整传感器的参数，这种做法无法建立多个传感器之间的联系，而且无法及时、同步对多个传感器进行参数调节。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，解决了现有山体滑坡监测技术无法建立多个传感器之间的联系，而且无法及时、同步对多个传感器进行参数调节的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

本实用新型提出了一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，该系统包括：

山体监测服务器，用于分析处理传感器数据对滑坡体进行监测；

至少一个传感器网络，用于采集滑坡体变形处的物理量数据；

以及通讯模块，用于建立所述山体监测服务器和所述传感器网络之间的通讯连接；

其中，所述山体监测服务器包括数据处理模块，MCU，门限触发模块，用于实现所述山体监测服务器内部通信的内部通信模块，以及用于数据存储的数据库模块；

所述山体监测服务器通过内部通信模块与所述通讯模块连接，所述通讯模块与至少一个所述传感器网络连接，所述内部通信模块、数据处理模块、MCU以及门限触发模块顺次连接；所述数据库模块与所述MCU连接，所述门限触发模块与内部通信模块连接。

优选的，所述系统还包括云端服务器，所述云端服务器与所述通讯模块连接。

优选的，所述云端服务器包括声光报警器。

优选的，所述数据处理模块包括用于数据清洗过滤的数据清洗单元和模数转换器。

优选的，所述数据清洗单元包括dataWrangler数据清洗工具。

优选的，所述传感器网络包括裂缝计、雨量计、倾角计、GNSS位移计、加速度计、摄像机、土壤含水率计以及液位计。

优选的，所述通讯模块包括串口通讯单元、485总线通讯单元、网线通讯单元、无线通讯单元以及服务器转发通讯单元。

（三）有益效果

本实用新型提供了一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本实用新型基于山体监测服务器，至少一个传感器网络，以及通讯模块构建山体滑坡监测系统，利用传感器网络采集滑坡体不同监测点的数据，然后将数据传输、汇总到山体监测服务器进行解算，控制传感器进行参数调节，改变传感器的数据采集频率。该方案建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且及时、同步地对多个传感器进行参数调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本实用新型实施例中用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统的结构框图；

图2 为本实用新型实施例中传感器网络中传感器位置拓扑关系示意图。

图中：1：滑坡体；2：裂缝计；3：雨量计；4：倾角计；5：GNSS位移计；6：加速度计；7：摄像机；8：土壤含水率计；9：液位计。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例通过提供一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，解决了现有山体滑坡监测技术无法自动化建立多个传感器之间的联系，而且无法及时、同步对多个传感器进行参数调节的问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请提供的一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，针对现有技术无法及时发现滑坡体多个监测点的监测数据之间的相关性，且无法及时、同步调整传感器参数的问题，在滑坡体上布设传感器网络，采集不同滑坡体不同监测点的数据，然后将数据传输到山体监测服务器进行解算，控制传感器进行参数调节，改变传感器的数据采集频率，建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且及时、同步地对多个传感器进行参数调节。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1，本实用新型提出了一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，该系统包括：

山体监测服务器，用于通过分析处理传感器数据对滑坡体进行监测；

至少一个传感器网络，用于采集滑坡体变形处的物理量数据；

以及通讯模块，用于建立上述山体监测服务器和上述传感器网络之间的通讯连接；

其中，上述山体监测服务器包括数据处理模块，MCU，门限触发模块，用于实现上述山体监测服务器内部通信的内部通信模块，以及用于数据存储的数据库模块；

上述山体监测服务器通过内部通信模块与上述通讯模块连接，上述通讯模块与至少一个上述传感器网络连接，上述内部通信模块、数据处理模块、MCU以及门限触发模块顺次连接；上述数据库模块与上述MCU连接，上述门限触发模块与内部通信模块连接。

可见，本实用新型基于山体监测服务器，至少一个传感器网络，以及通讯模块构建山体滑坡监测系统，利用传感器网络采集滑坡体不同监测点的数据，然后将数据传输、汇总到山体监测服务器进行解算，并根据数据解算结果控制传感器进行参数调节，改变传感器的数据采集频率。该方案自动化地建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且自动、及时、同步地对多个传感器进行参数调节，提高了山体滑坡监测系统的自动化程度。

本实用新型的用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，在进行山体滑坡监测预警时，一种较佳的处理方式，是在上述系统的基础上，增加云端服务器，该云端服务器与通讯模块连接，而且该云端服务器包括声光报警器，工作人员可以通过该云端服务器对山体滑坡监测过程进行把控，一旦山体滑坡风险较大时，系统可以通过声光报警器进行声光报警，提醒工作人员提前做好人员疏散和预防工作。

实际中，由于传感器在采集数据时，会存在传感器设备失灵、发生故障、损坏等问题，而且考虑到传感器采集的数据存在不同的形式，一种较佳的处理方式是，可以在数据处理模块中增加用于数据清洗过滤的数据清洗单元和模数转换器，对传感器采集的数据进行数据清洗过滤和模数转换，以便于系统处理，具体地，数据清洗单元包括dataWrangler数据清洗工具。

同时，在本实用新型的实施例中，根据实际采集数据需要，传感器网络包括裂缝计、雨量计、倾角计、GNSS位移计、加速度计、摄像机、土壤含水率计以及液位计等，利用这些传感器采集山体表面监测点变形的物理量，例如：水平位移，垂直位移，振动量，加速度，倾角，裂缝宽度，深部位移，土壤含水率，温度，降雨量，积水深度等；根据山体监测服务器和传感器网络之间实际的地理位置关系、信号数据传输特点，选取的通讯模块包括串口通讯单元、485总线通讯单元、网线通讯单元、无线通讯单元以及服务器转发通讯单元，以便于系统中各设备选择最合适的通讯方式建立通讯连接。

下面结合对具体模块功能的阐述，来详细说明本实用新型一个实施例的实现过程。

实施例：

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，包括：山体监测服务器，至少一个传感器网络，以及通讯模块。

山体监测服务器，用于将传感器采集的数据进行分析处理，然后控制传感器进行参数调节。其中，上述山体监测服务器包括数据处理模块，MCU，门限触发模块，用于实现上述山体监测服务器内部通信的内部通信模块，以及用于数据存储的数据库模块。并且上述内部通信模块、数据处理模块、MCU以及门限触发模块顺次连接，数据库模块与MCU连接。数据处理模块包括数据清洗单元和模数转换器，具体地，数据清洗单元包括dataWrangler数据清洗工具；MCU对传感器数据进行解算；门限触发模块执行MCU的指令控制相应传感器进行参数的调整；内部通信模块建立山体监测服务器和通讯模块之间的数据和信号传输；数据库模块存储传感器位置拓扑关系数据、勘察数据、滑坡体3D结构数据，以及解算结果数据，指令数据等。

通讯模块，用于实现山体监测服务器和传感器网络之间的数据传输和通讯。该通讯模块包括串口通讯单元、485总线通讯单元、网线通讯单元、无线通讯单元以及服务器转发通讯单元，可根据山体监测服务器和传感器网络之间实际的地理位置关系、信号数据传输特点，选择最合适的通讯方式建立连接。

传感器网络，是指用于采集滑坡体所有安全隐患点数据的所有传感器组成的传感器网。根据实际滑坡灾害监测情况，传感器网络可以是一个或多个，分别设置在不同的滑坡体上。图2为本实施例中传感器网络中传感器位置拓扑关系示意图。参见图2，在不同的滑坡体1上存在安全隐患的监测点上布设多种、多个所需的传感器，构成一个可以覆盖整个滑坡体1各监测点的传感器网络，用这个传感器网络全面采集滑坡体1上所有存在安全隐患的监测点的所有数据。根据实际情况，需要采集山体表面监测点变形的物理量包括：水平位移，垂直位移，振动量，加速度，倾角，裂缝宽度，深部位移，土壤含水率，温度，降雨量，积水深度等，选用的传感器为若干个裂缝计2，雨量计3，倾角计4，GNSS位移计5，加速度计6，摄像机7，土壤含水率计8，液位计9等，并将这些传感器合理的布设在滑坡体1上相应的位置。

具体地，本方案的用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，在正常工作时，首先，利用传感器网络对滑坡体1监测点的变化数据进行采集，并通过通讯模块将数据传输到山体监测服务器；然后，山体监测服务器将接收到的数据进行数据清洗，剔除由于传感器故障采集的错误数据，再对清洗过的数据进行模数转换，得到MCU可识别的数字信号，MCU对上述数字信号进行解算处理，控制传感器进行参数调整。整个过程中，该系统建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且及时、同步地对多个传感器进行参数调节。

另外，本方案的用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统还包括云端服务器，该云端服务器与通讯模块连接。云端服务器是一个综合后台，可供工作人员对整个山体滑坡监测系统和滑坡监测预警过程进行把控。云端服务器包括声光报警器，当山体监测服务器解算出滑坡体存在较大滑坡风险时，声光报警器及时发出声光报警，提醒工作人员及时开展人员疏散和预防工作。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

本实用新型基于山体监测服务器，至少一个传感器网络，以及通讯模块构建山体滑坡监测系统，利用传感器网络采集滑坡体不同监测点的数据，然后将数据传输、汇总到山体监测服务器进行解算，控制传感器进行参数调节，改变传感器的数据采集频率。该方案建立了不同滑坡体多个传感器之间的联系，提高了传感器之间的互动性和协同性，并且及时、同步地对多个传感器进行参数调节。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于山体滑坡监测的多传感器互动监测系统，其特征在于，包括：

山体监测服务器，用于分析处理传感器数据对滑坡体进行监测；

至少一个传感器网络，用于采集滑坡体变形处的物理量数据；

以及通讯模块，用于建立所述山体监测服务器和所述传感器网络之间的通讯连接；

其中，所述山体监测服务器包括数据处理模块，MCU，门限触发模块，用于实现所述山体监测服务器内部通信的内部通信模块，以及用于数据存储的数据库模块；

所述山体监测服务器通过内部通信模块与所述通讯模块连接，所述通讯模块与至少一个所述传感器网络连接，所述内部通信模块、数据处理模块、MCU以及门限触发模块顺次连接；所述数据库模块与所述MCU连接，所述门限触发模块与内部通信模块连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括云端服务器，所述云端服务器与所述通讯模块连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述云端服务器包括声光报警器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块包括用于数据清洗过滤的数据清洗单元和模数转换器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据清洗单元包括dataWrangler数据清洗工具。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器网络包括裂缝计、雨量计、倾角计、GNSS位移计、加速度计、摄像机、土壤含水率计以及液位计。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通讯模块包括串口通讯单元、485总线通讯单元、网线通讯单元、无线通讯单元以及服务器转发通讯单元。

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