CN212391875U - 基于卫星遥感图像的水土保持监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水土保持临灾预警系统的技术领域，基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，包括无线传感网络系统；与无线传感网络系统信息连接的无线通信模块；与无线通信模块信息连接的数据处理模块；与数据处理模块信息连接的遥感监测卫星；与数据处理模块信息连接的预警模块；与预警模块信息连接的移动终端；以及分别与预警模块、数据处理模块信息连接的气象获取模块。本申请具有结合地形、气象状况以及含沙量等来监测水土流失几率，从而提高水土保持预测的适配性的效果。

Description

基于卫星遥感图像的水土保持监测系统

技术领域

本申请涉及水土保持临灾预警系统的技术领域，尤其是涉及基于卫星遥感图像的水土保持监测系统。

背景技术

地质灾害研究是一项系统工程，包括地质灾害勘察、检测、预防预报和防治，而进行地质灾害研究的主要目的是防治，将地质灾害的损害降到最低限度，而地质灾害的防治则是需要对地质灾害发生的超前预警，从而需要大量的检测资料进行科学分析，从而做出较为准确的预警。地质灾害检测是地质灾害研究的重点工作和关键环节，是有效防治地质灾害的必要前提和关键措施，随着科学技术的进步，现代化的地质灾害监测新技术、新方法和新手段不断出现，并且正在向着自动化、电脑化和系统化的方向迅速发展。

水土流失的主要因素包括有自然因素以及人为因素，自然因素主要包括地形、降雨、土壤以及植被四个方面，人为因素则是由人类不合理使用土地产生，现有的水土保持监测系统一般集中于监测土壤水分、含沙量等数据预测未来水土流失几率，且在山坡等倾斜的土地上的水土流失较平地严重许多。

上述技术方案存在以下缺陷：对于斜坡上水土流失的情况而言，地形、气象状况很多时候也是影响水土流失几率的原因之一，现有水土保持检测一般只包含土壤成分、含沙量等数据预测，预测结果并未结合地形以及气象情况，从而使水土保持预测的适配性减低。

实用新型内容

本申请的目的是提供基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其具有结合地形、气象状况以及含沙量等来监测水土流失几率，从而提高水土保持预测的适配性的效果。

本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，包括无线传感网络系统；与无线传感网络系统信息连接的无线通信模块；与无线通信模块信息连接的数据处理模块；与数据处理模块信息连接的遥感监测卫星；与数据处理模块信息连接的预警模块；与预警模块信息连接的移动终端；以及分别与预警模块、数据处理模块信息连接的气象获取模块；其中，所述无线传感网络系统包括监测装置以及设于监测装置的传感器模块；所述数据处理模块，获取无线传感网络系统的传感器信号，获取遥感监测卫星获取的遥感图像，分析水土流失几率；所述气象获取模块包括无线联网子模块、气象获取子模块以及存储子模块；所述气象获取子模块与数据处理模块信息连接，通过无线联网子模块获取气象信息；所述存储子模块与数据处理模块、预警模块信息连接，存储气象信息以及对应的水土流失几率。

通过采用上述技术方案，监测装置设于斜坡，传感器模块设于检测装置，传感器模块收集传感器信号，遥感监测卫星获取遥感图像，气象获取模块获取气象信息，数据处理模块获取传感器信号、遥感图像以及气象信息，分析水土流失几率，数据处理模块将水土流失几率发送至预警模块，预警模块将信息发送至移动终端，从而便于工作人员获知，存储子模块存储气象信息以及水土流失几率，当再次获取新的气象信息时，若新的气象信息与存储的气象信息相同，将该气象信息对应的水土流失几率发送至预警模块，并由预警模块发送至移动终端，便于工作人员获知可能发生水土流失的情况，从而及时作出应对措施，本方案具有结合地形、气象状况以及含沙量等来监测水土流失几率，从而提高水土保持预测的适配性的效果。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述监测装置包括埋设于斜坡且上方开口与坡面齐平的集水箱、设于集水箱底部的第一排水管、设于集水箱外侧的固定柱，所述传感器模块包括均与无线通信系统信息连接的第一水位传感器、压力传感器、以及激光传感器，所述集水箱外侧设有保护筒，所述第一水位传感器设于集水箱内，所述压力传感器设于保护筒内且位于集水箱的底部，所述激光传感器设于固定柱上且激光发射端朝向斜坡坡面，所述第一排水管上设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与气象获取子模块信息连接。

通过采用上述技术方案，集水箱收集斜坡流下的水，第一水位传感器收集集水箱内的第一水位高度，压力传感器收集集水箱内水的重量，从而可计算含沙量，激光传感器收集斜坡坡面在下雨之后，斜坡上的土壤的流失率，固定杆插设与斜坡，具有固定集水箱的效果，第一排水管可排除集水箱内的积水，便于下次计算，第一电磁阀与气象获取子模块信息连接，根据气象状况控制第一电磁阀的启闭，从而控制第一排水管排水，本方案具有结构简单，且便于获取计算水土流失几率的数据的效果。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述保护筒的上端面水平位置低于集水箱的上端面，所述保护筒上端面与集水箱外侧壁时间设有防水塑料膜。

通过采用上述技术方案，防水塑料膜减少雨水进入保护筒以及集水箱之间，从而具有防止保护筒内积水导致压力传感器损坏的效果。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一排水管与集水箱之间设有排水软管。

通过采用上述技术方案，排水软管具有一定可形变的效果，因而排水软管不易对集水箱形成支撑，设置排水软管具有减少第一排水管对集水箱的重量变化产生影响的效果。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述集水箱靠近开口的侧壁设有进水管，所述传感器模块还包括水流量传感器，所述水流量传感器设于进水管内。

通过采用上述技术方案，水流量传感器用于测量斜坡上的水流量，从而便于预测水流速对斜坡水土流失的影响。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定柱对称设于集水箱周侧，所述固定柱远离斜坡的一端设有挡雨板，所述挡雨板水平设置。

通过采用上述技术方案，挡雨板具有减少由天上直接掉落的雨水落入集水箱内，而影响集水箱内收集的斜坡积水的含沙量的情况。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述挡雨板的上方设有收集箱，所述传感器模组还包括设于收集箱内的第二水位传感器，所述收集箱靠近底部的侧壁设有第二排水管，所述第二排水管上设有第二电磁阀，所述第二电磁阀与气象获取子模块连接。

通过采用上述技术方案，收集箱收集在下雨期间由天上飘落的雨水，通过第二水位传感器获知收集箱内雨水高度，从而通过简单计算可得知降雨量，第二排水管用于排出收集箱内的雨水，第二电磁阀控制雨水由收集箱内排水，且第二电磁阀与气象获取子模块信息连接，可根据气象信息控制第二电磁阀的启闭。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一排水管连接有出水管，所述出水管远离排水管的一端弯折伸出斜坡外侧，且所述出水管位于斜坡外侧的一端靠近斜坡的底部。

通过采用上述技术方案，出水管用于排出第一排水管内的积水，从而减少积水渗入斜坡内，导致斜坡内积水过多而导致发生坍塌或是不稳定的情况。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

本申请设有无线传感网络系统、无线通信模块、数据处理模块、遥感监测卫星、预警模块、移动终端以及气象获取模块，监测装置设于斜坡，传感器模块设于检测装置，传感器模块收集传感器信号，遥感监测卫星获取遥感图像，气象获取模块获取气象信息，数据处理模块获取传感器信号、遥感图像以及气象信息，分析水土流失几率，数据处理模块将水土流失几率发送至预警模块，预警模块将信息发送至移动终端，从而便于工作人员获知，存储子模块存储气象信息以及水土流失几率，当再次获取新的气象信息时，若新的气象信息与存储的气象信息相同，将该气象信息对应的水土流失几率发送至预警模块，并由预警模块发送至移动终端，便于工作人员获知可能发生水土流失的情况，从而及时作出应对措施，本方案具有结合地形、气象状况以及含沙量等来监测水土流失几率，从而提高水土保持预测的适配性的效果。

附图说明

图1是本实施例中传感器模块的组成示意图；

图2是本实施例中基于卫星遥感图像的水土保持监测系统的信息交互示意图；

图3是本实施例中无线通信模块的组成示意图；

图4是本实施例中气象获取模块的组成示意图；

图5是本实施例中监测装置的结构示意图；

图6是本实施例中监测装置的剖视图。

图中，1、集水箱；11、第一排水管；12、固定柱；13、保护筒；14、防水塑料膜；15、排水软管；16、第一电磁阀；17、出水管；18、挡雨板；19、收集箱；2、第二排水管；21、第二电磁阀；22、进水管；3、压力传感器；31、第一水位传感器；32、激光传感器；33、第二水位传感器；34、水流量传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本实施例公开的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，本实施例以检测斜坡上水土流失情况为例，包括：

无线传感网络系统，无线传感网络系统包括传感器模块，传感器模块由多个传感器组成，包括但不仅仅包括第一水位传感器31、压力传感器3、激光传感器32、第二水位传感器33以及水流量传感器34无线传感网络用于获取传感器信号，具体的，传感器信号包括第一水位信号、压力信号、距离信号、第二水位信号以及水流量信号，在本实施例中，第一水位传感器31、第一水位传感器31均采用超声波水位传感器，以测得水位高度。

无线通信模块，与无线传感网络系统信息连接。

数据处理模块，与无线通信模块信息连接。

遥感监测卫星，与数据处理模块信息连接。

预警模块，与数据处理模块信息连接。

移动终端，与预警模块信息连接。

气象获取模块，分别与预警模块、数据处理模块信息连接。

具体的，参照图2和图3，无线通信模块包括无线信息监测站、无线网桥以及CORS系统，无线检测站包括信息接收机以及网络传输组件，CORS系统生成定位信息，信息接收机通过无线网桥接收定位信息，无线传感网络系统将获取的传感器信号通过无线网桥传输至信息接收机，信息接收机整合上述定位信息以及传感器信号并通过无线网桥传送至数据处理模块。

参照图1，遥感监测卫星，遥感监测卫星为高分二号卫星，且遥感监测卫星信息连接有信息发射组件，信息发射组件与数据处理模块信息连接，遥感监测卫星通过信息发射组件与数据处理模块信息连接，遥感监测卫星获取地面遥感图像，并将遥感图像由信息发射组件发送至数据处理模块。

数据处理模块，与信息接收机信息连接，通过无线网桥接收信息接收机整合的定位信息以及传感器信号；与信息发射组件信息连接，获取遥感图像，根据传感器信号以及遥感图像，从而分析水土流失几率，具体的，当水土流失几率大于预设值，在本实施例中，预设值为百分之七十，生成预警信息，向预警模块发送预警信息。

预警模块，获取数据处理模块生成的预警信息，并将预警信息发送至移动终端。

移动终端，在本实施例中具体可以为手机、电脑等移动设备，移动终端获取预警信息，将预警信息显示于上层，并形成对应的灯光或声音提示信息。

优选的，参照图2和图4，还设有气象获取模块，气象获取模块包括无线联网子模块、气象获取子模块以及存储子模块，气象获取子模块与数据处理模块信息连接，存储子模块与数据处理模块、预警模块信息连接。

无线联网子模块具体可以为4G模块，气象获取子模块可以通过无线联网子模块获取气象信息，并将获取的气象信息传输至数据处理模块；存储子模块与气象获取子模块信息连接并且由气象获取子模块获取气象信息，且获取数据处理模块中处理的定位信息、水土流失几率，存储对应的气象信息、定位信息以及水土流失几率，当获取的气象信息与其存储的气象信息相同时，将对应的水土流失概率发送至预警模块，预警模块则将其发送至移动终端设备，供工作人员查看以及时判断是否需要做应急措施。

优选的，参照图2和图5，无线传感网络系统还包括监测装置，监测装置包括集水箱1、第一排水管11以及固定柱12。

集水箱1为中空的圆柱体，且分散埋设于斜坡上，集水箱1的上端面开设有进水口，集水箱1的上端面沿斜坡的斜面设置，且与斜坡的坡面齐平，使沿斜坡流下的水可流进集水箱1内；在集水箱1的外侧设有保护筒13，保护筒13埋设于斜坡且位于集水箱1与斜坡土层之间，保护筒13为中空的圆柱体，且保护筒13的内侧壁与集水箱1的外侧壁之间有间距，在本实施例中，间距大于0小于1CM，保护筒13的上端面的水平位置低于集水箱1上端面的水平位置，保护筒13将集水箱1与土层分隔，起到保护集水箱1的效果；保护筒13上端面与集水箱1位于保护筒13外侧侧壁之间粘接有防水塑料膜14，防水塑料膜14环设于保护筒13与集水箱1外侧壁之间，从而防止雨水进入保护筒13与集水箱1之间。

参照图6，保护筒13内侧底面水平设置，集水箱1外侧底面、内侧底面均与保护筒13内侧底面平行，压力传感器3设于保护筒13内侧底面，且与集水箱1外侧底面抵接，通过压力传感器3，,获取集水箱1内水的重量，第一水位传感器31设于集水箱1内部，通过第一水位传感器31，可获取集水箱1内水位高度，而集水箱1内侧底面面积预先获知，通过集水箱1内水位高度以及集水箱1内侧底面面积，即可获知集水箱1内水的体积，通过公式x=（M-ρV）/V,x为含沙量，M为水的质量，ρ为水的密度，V为水的体积，计算含沙量。

参照图4和图6，第一排水管11为圆柱形管，第一排水管11连接于集水箱1的底部，并穿出保护筒13外侧，第一排水管11用于将集水箱1内的水排出集水箱1内；第一排水管11与集水箱1之间的连接处为排水软管15，排水软管15可伸缩，排水软管15减少第一排水管11对集水箱1重量的影响，第一排水管11上安装有第一电磁阀16，第一电磁阀16电路连接有第一接收机（图中未画出），气象获取子模块通过无线联网子模块将气象信号传输给第一接收机，第一接收机接收信号，并控制第一电磁阀16的启闭，当气象获取子模块获取气象信息为下雨时，将下雨信号发送至接收机，接收机接收下雨信号，并形成对应下雨的控制信号控制第一电磁阀16关闭，使集水箱1起到集水的效果，当气象获取子模块获取气象信息为无雨时，将无雨信号发送至第一接收机，第一接收机接收无雨信号，并形成对应无雨的控制信号控制第一电磁阀16开启。

参照图5，第一排水管11远离集水箱1的一端连接有弯折延伸出斜坡外侧的出水管17，出水管17延伸出斜坡外侧的一端靠近斜坡的坡底，通过出水管17便于将排水管内的积水排出斜坡外侧。

集水箱1的侧壁连通有倾斜向上的进水管22，进水管22水平位置较低的一端与集水箱1的侧壁连通，进水管22沿斜坡坡面倾斜，且进水管22远离集水箱1的一端位于斜坡外侧，使沿斜坡流下的水部分可流入进水管22内；水流量传感器34安装于进水管22上，用于获取进水管22内的水流量。

固定柱12为圆柱杆，且对称环设于收集箱19的周侧，具体的，固定柱12固定于保护筒13的外侧壁，且固定柱12的一端插设于斜坡的坡面，且向斜坡内延伸的长度大于保护筒13的高，固定柱12插设于斜坡内的端部设为圆锥状，便于固定柱12插设于土壤。

激光传感器32固定于固定柱12位于斜坡外侧的杆体上，且激光传感器32的激光发射端朝向斜坡表面，通过激光传感器32，可以获知经过雨水冲刷后，斜坡表面的土壤的减少量，根据测量结果，从而初步获知水土流失情况。

固定柱12之间位于收集箱19的上方连接有挡雨板18，挡雨板18为矩形板，且挡雨板18水平设置，挡雨板18在水平面上的投影完全覆盖集水箱1，从而减少由天上掉落的雨水对斜坡冲刷的水内的含沙量的影响。

挡雨板18的上端面固定有收集箱19，收集箱19为中空的矩形箱体，且收集箱19的上端面为开口，收集箱19用于收集雨水，第二水位传感器33位于收集箱19内侧壁，从而测量收集箱19内的积水高度，并由事先已获知的收集箱19内侧底部面积，从而获得收集箱19内的雨水量。

收集箱19靠近底部的侧壁连通有第二排水管2，第二排水管2用于排出收集箱19内的积水，第二排水管2上设有第二电磁阀21，在本实施例中，第一电磁阀16与第二电磁阀21电路串联设置，使第二电磁阀21与第一电磁阀16同步启闭。

本实施例的实施原理为：雨水下落于斜坡上，顺着斜坡的斜度流进集水箱1内，雨水直接落于收集箱19内，等雨停时，压力传感器3传输重量信号、第一水位传感器31传输集水箱1的第一水位信号、第二水位传感器33传输收集箱19的第二水位信号，数据处理模块获取遥感图像，根据遥感图像以及无线传感网络系统传输的传感器信号，从而预算水土流失情况，气象获取子模块实时获取气象信息，与存储子模块内相似的天气的水土流失情况配合，从而便于根据天气情况确定是否需要做好预防准备以及措施。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：包括无线传感网络系统；与无线传感网络系统信息连接的无线通信模块；与无线通信模块信息连接的数据处理模块；与数据处理模块信息连接的遥感监测卫星；与数据处理模块信息连接的预警模块；与预警模块信息连接的移动终端；以及分别与预警模块、数据处理模块信息连接的气象获取模块；

其中，所述无线传感网络系统包括监测装置以及设于监测装置的传感器模块；

所述数据处理模块，获取无线传感网络系统的传感器信号，获取遥感监测卫星获取的遥感图像，分析水土流失几率；

所述气象获取模块包括无线联网子模块、气象获取子模块以及存储子模块；所述气象获取子模块与数据处理模块信息连接，通过无线联网子模块获取气象信息；

所述存储子模块与数据处理模块、预警模块信息连接，存储气象信息以及对应的水土流失几率。

2.根据权利要求1所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述监测装置包括埋设于斜坡且上方开口与坡面齐平的集水箱（1）、设于集水箱（1）底部的第一排水管（11）、设于集水箱（1）外侧的固定柱（12），所述传感器模块包括均与无线通信系统信息连接的第一水位传感器（31）、压力传感器（3）、以及激光传感器（32），所述集水箱（1）外侧设有保护筒（13），所述第一水位传感器（31）设于集水箱（1）内，所述压力传感器（3）设于保护筒（13）内且位于集水箱（1）的底部，所述激光传感器（32）设于固定柱（12）上且激光发射端朝向斜坡坡面，所述第一排水管（11）上设有第一电磁阀（16），所述第一电磁阀（16）与气象获取子模块信息连接。

3.根据权利要求2所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述保护筒（13）的上端面水平位置低于集水箱（1）的上端面，所述保护筒（13）上端面与集水箱（1）外侧壁时间设有防水塑料膜（14）。

4.根据权利要求3所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述第一排水管（11）与集水箱（1）之间设有排水软管（15）。

5.根据权利要求2所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述集水箱（1）靠近开口的侧壁设有进水管（22），所述传感器模块还包括水流量传感器（34），所述水流量传感器（34）设于进水管（22）。

6.根据权利要求2所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述固定柱（12）对称设于集水箱（1）周侧，所述固定柱（12）远离斜坡的一端设有挡雨板（18），所述挡雨板（18）水平设置。

7.根据权利要求6所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述挡雨板（18）的上方设有收集箱（19），所述传感器模块还包括设于收集箱（19）内的第二水位传感器（33），所述收集箱（19）靠近底部的侧壁设有第二排水管（2），所述第二排水管（2）上设有第二电磁阀（21），所述第二电磁阀（21）与气象获取子模块连接。

8.根据权利要求2所述的基于卫星遥感图像的水土保持监测系统，其特征在于：所述第一排水管（11）连接有出水管（17），所述出水管（17）远离排水管的一端弯折伸出斜坡外侧，且所述出水管（17）位于斜坡外侧的一端靠近斜坡的底部。

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