CN213092488U - 一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统 - Google Patents
一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其包括地质数据采集装置，用于采集指定地区的地形地貌航拍图及地层剖面信息；气象数据监测装置，用于采集指定地区的城市全年气象数据；土性参数数据采集装置，用于采集并分析指定地区的土壤样本参数数据；远程通讯装置，与地质数据采集装置、气象数据监测装置及土性参数数据采集装置连接，用于传输数据；数据存储与管理装置，与远程通讯装置连接，用于接收并存储地形地貌航拍图、地层剖面信息、城市全年气象数据及土壤样本参数数据。本申请具有方便地质数据的汇总以降低数据汇总的工作量从而便于数据整合和集中管理的效果。
Description
技术领域
本申请涉及地质灾害监测的领域，尤其是涉及一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统。
背景技术
近年来，在全球气候变化的大环境下，珠三角地区极端暴雨、台风及风暴潮频发，诱发了大量复合型地质灾害如滑坡、泥石流、洪涝、海岸侵蚀等，严重威胁人民的生命与财产安全。
极端暴雨及风暴潮等诱发的复合型地质灾害的分析、监测、预警和应急技术对于保障社会经济可持续发展与人民人身安全至关重要，而为了进行这一系列的分析就需要有充足的地质灾害数据作为支撑。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有的监测系统主要采用人工化采集、零散化采集的方式，存在监测数据无法集成分析的缺陷。
实用新型内容
为了方便数据的集成，降低数据汇总的工作量，便于数据整合和集中管理，本申请提供一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统。
本申请提供的一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统，采用如下的技术方案：一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统，包括，
地质数据采集装置，用于采集指定地区的地形地貌航拍图及地层剖面信息；
气象数据监测装置，用于采集指定地区的城市全年气象数据，城市全年气象数据包括风速、风向、气温及降雨量；
土性参数数据采集装置，用于采集并分析指定地区的土壤样本参数数据；
远程通讯装置，与地质数据采集装置、气象数据监测装置及土性参数数据采集装置连接，用于传输数据；
数据存储与管理装置，与远程通讯装置连接，用于接收并存储地形地貌航拍图、地层剖面信息、城市全年气象数据及土壤样本参数数据。
通过采用上述技术方案，地质数据采集装置用于分别采集指定地区的地形地貌航拍图及地层剖面信息，地形地貌航拍图可以用于实现地表的三维建模，以此监测滑坡、泥石流等地表隐患点的异常情况；而地层剖面信息可以用于制作物探图等，方便监测溶洞等地下隐患点的情况；气象数据监测装置用于监测天气状况，如雨量、气温、风速等会影响地质隐患点的诱发因素，以此提前做出预警和防范措施；导致滑坡和地陷的根本原因与土体的强度和变形参数相关，因此通过土性参数数据采集装置采集并分析指定地区的土壤样本参数数据，以此对各个区域的灾害隐患易发率进行预估，从而产生治理与防范工作的优先级，降低隐患产生的损失；且各个监测装置通过远程通讯装置与电脑等终端连接，以此方便对参数数据进行汇总、分析与存储，降低数据汇总的工作量，进行地质灾害数据的集成，从而实现地质灾害数据的有序管理。
优选的，所述地质数据采集装置包括无人机及探地雷达，无人机用于定期拍摄指定地区的地形地貌航拍图，探地雷达用于定期采集指定地区的地层剖面信息。
通过采用上述技术方案，无人机航拍，用于生成城市对应地区的地形地貌航拍图，包括场地滑坡情况等。探地雷达扫描，用于生成对应地区的地层剖面信息以及DEM模型。
优选的，所述气象数据监测装置包括气象站，所述气象站上设置有风向仪、风速仪、温度检测仪及雨量计，所述雨量计采用光电式或压电式。
通过采用上述技术方案，在城市的指定地区布设气象站，用于城市全年气象数据的监测，包括风速、风向、气温和降雨量，尤其注重于台风天的风速、风向和降雨数据采集，以此方便分析在极端降雨影响下的城市地质灾害发生情况。
优选的，所述土性参数数据采集装置包括直剪仪、三轴仪、固结仪及振动筛；
直剪仪与三轴仪用于测定指定地区的土壤样本的土体强度参数；
固结仪用于测定指定地区的土壤样本的土体变形参数；
振动筛用于测定指定地区的土壤样本的粒径级配数据。
通过采用上述技术方案，导致滑坡和地陷的根本原因和土体的强度和变形参数有关，因此需要对特定地区，尤其是滑坡与地陷高发地区的土体强度、变形参数数据进行采集，从而对滑坡、地陷的预测以及发生原因的分析提供相应的数据支撑。
优选的，所述远程通讯装置采用lora模块和/或zigbee模块和/或4G模块和/或5G模块。
通过采用上述技术方案，lora模块、zigbee模块、4G模块、5G模块均能实现数据的无线传输，以此对城市各个地区的地质参数等数据进行汇总，减少工作人员来回搜集的工作量，提升监测效率。
优选的，所述4G模块和/或5G模块安装于无人机上，lora模块和/或zigbee模块安装于气象数据监测装置及土性参数数据采集装置上。
通过采用上述技术方案，4G模块和/或5G模块可以实现数据的高速传输，适用于大容量数据的传输，以此实现对无人机拍摄到的地形地貌航拍图的实时传输，减少延迟现象；而lora模块与zigbee模块采用低功耗设计，适用于气象监测与土壤检测，以此方便传输相对小容量的气象与土壤数据，降低系统的功耗，减少维护次数。
优选的，所述数据存储与管理装置包括预警组件，所述预警组件包括控制器及报警器，控制器与风向仪、风速仪及雨量计连接，用于采集当前风速值及雨量值，在当前风速值大于设定标准风速值或当前雨量值大于设定标准雨量值时输出控制信号，报警器与控制器连接，用于接收控制信号并输出预警信号。
通过采用上述技术方案，在当前风速值大于设定标准风速值或当前雨量值大于设定标准雨量值时表示出现暴风、暴雨或暴风雨等恶劣天气，此时地质隐患转变成灾害的可能性增大，需要引起高度重视，此时控制器输出控制信号，报警器接收控制信号并输出预警信号，以此提示工作人员、救援人员等及时监控地质隐患并准备好治理方案，减少灾害造成的财产、人员损失。
优选的，所述气象站包括供风向仪与风速仪安装的安装架，所述风向仪与风速仪沿竖直方向分布，且安装架上设置有连通于风向仪、风速仪的转动处的导油管，导油管的一端设置有油罐，且导油管上设置有电磁阀。
通过采用上述技术方案，通过电磁阀可以控制导油管的通断，以此控制油进入风向仪、风速仪的转动处，对转轴进行润滑，以此避免风向仪、风速仪因粉尘而发生卡塞现象，从而避免卡塞现象影响风速、风向的测量精度，从而提升灾害预警的准确率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
各个监测装置通过远程通讯装置与电脑等终端连接，以此方便对参数数据进行汇总、分析与存储，降低数据汇总的工作量，将地质灾害数据集成，从而实现地质灾害数据的有序管理；
在城市的指定地区布设气象站，用于城市全年气象数据的监测，包括风速、风向、气温和降雨量，尤其注重于台风天的风速、风向和降雨数据采集，以此方便分析在极端降雨影响下的城市地质灾害发生情况；
导致滑坡和地陷的根本原因和土体的强度和变形参数有关，因此需要对特定地区，尤其是滑坡与地陷高发地区的土体强度、变形参数数据进行采集，从而对滑坡、地陷的预测以及发生原因的分析提供相应的数据支撑。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图；
图2是本申请实施例的气象站的整体结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大示意图，主要展示导油管。
附图标记说明：1、安装架；2、风向仪；3、风速仪；4、导油管；41、电磁阀；42、油罐。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统。
参照图1，应用于城市复合型地质灾害的监测系统包括地质数据采集装置、气象数据监测装置、土性参数数据采集装置、远程通讯装置及数据存储与管理装置。地质数据采集装置检测边坡峭壁、溶洞等地质隐患点的分布情况，气象数据监测装置监测地质灾害的主要诱发因素，土性参数数据采集装置用于方便分析地质隐患的易发程度，而远程通讯装置用于远程传输数据，并汇总至数据存储与管理装置，从而实现对数据的汇总，进而方便对地质灾害进行防治管理。
地质数据采集装置包括无人机及探地雷达，无人机用于定期拍摄指定地区的地形地貌航拍图，而探地雷达采用RD1100，用于定期采集指定地区的地层剖面信息，以此生成指定地区的DEM模型。DEM模型可以方便还原地表的三维模型，方便直观得找到边坡、峭壁、泥石流沟道等地质隐患点，从而监测隐患点的异常情况并及时进行治理。而地层剖面信息可以用于制作物探图等，方便监测溶洞等地下隐患点的情况，以此方便依据溶洞的大小、深度、形状及岩层构造等参数分析地陷的易发率，从而及时有针对性的治理。
参照图2、图3，气象数据监测装置，包括气象站，所述气象站上设置有风向仪2、风速仪3、温度检测仪及雨量计，雨量计采用光电式或压电式雨量传感器，可采用RT001型号，用于监测指定地区的降雨量，温度检测仪用于监测指定地区的气温，风向仪2、风速仪3用于监测风向与风速。且风向仪2、风速仪3及雨量计在台风天时需保持全时刻开启，以监测风速、风向和降雨数据采集，以此方便分析在极端降雨影响下的城市地质灾害发生情况。
而气象站还包括供风向仪2与风速仪3安装的安装架1，安装架1可采用三脚架，其底部放置于地面或阳台上，风向仪2与风速仪3沿竖直方向分布于安装架1上，且风向仪2与风速仪3的转动轴线位于同一竖直线上。安装架1顶端通过螺钉固定有油罐42，油罐42内部填充有润滑油，且油罐42内部压力大于大气压。油罐42底端与风向仪2、风速仪3的转动处之间连通有导油管4，且导油管4上设置有电磁阀41。通过电磁阀41可以控制导油管4的通断，以此控制油进入风向仪2、风速仪3的转动处，对转轴进行润滑，以此避免风向仪2、风速仪3因粉尘堵塞而使转动阻力增大，从而避免卡塞现象影响风速、风向的测量精度，进而提升灾害预警的准确率。
参照图1，土性参数数据采集装置包括直剪仪、三轴仪、固结仪及振动筛，其中直剪仪可采用ZC-1YSZJ型号，三轴仪可采用NC-1000型号，固结仪可采用GZQ-1A型号，振动筛可采用JC-ZS01型号。直剪仪与三轴仪用于测定指定地区的土壤样本的土体强度参数，固结仪用于测定指定地区的土壤样本的土体变形参数，振动筛用于测定指定地区的土壤样本的粒径级配数据，以此可以分析出该隐患点转变为地质灾害的可能性。土性参数数据采集装置主要针对于滑坡和地陷易发的地区，以此对滑坡、地陷的预测以及发生原因的分析提供相应的数据支撑，且通过对当地土质的分析可以对其隐患程度进行评估，从而方便指定不同梯级的防治方案。
远程通讯装置采用lora模块和/或zigbee模块和/或4G模块和/或5G模块，也可以采用NB-lot模块。lora模块与zigbee模块适用于小容量数据的无线传输，而4G模块与5G模块适用于大容量数据的无线传输，如视频、图像信息，因此在无人机上安装4G模块或5G模块，以此实现对无人机拍摄到的地形地貌航拍图的实时传输，减少延迟现象。而lora模块或zigbee模块采用低功耗设计，可安装于探地雷达、气象站及土性参数数据采集装置上，以此降低系统整体的功耗，延长单次续航时间，减少维护次数。
远程通讯装置与地质数据采集装置、气象数据监测装置、土性参数数据采集装置均通讯连接，以此接收地形地貌航拍图、地层剖面信息、气象数据及土壤样本参数数据并将之发送至数据存储与管理装置，以此形成关联城市地质隐患的数据集，工作人员根据地质隐患的数据集进行分析与评估，从而实现对城市地质灾害的监测，进而方便对地质隐患及地质灾害进行防治。
数据存储与管理装置，包括电脑终端与大容量移动硬盘，其与远程通讯装置连接，用于接收远程通讯装置汇总的数据，其数据存储类型分为电子表格数据存储与图片数据存储两大类。电子表格数据存储由SQL Server软件实现，用于存储excel格式数据、文本格式数据、数据库格式数据等多种类型的表格数据。而图片数据采用大容量移动硬盘进行存储，大容量移动硬盘对海量的jpg、png等格式的无人机航拍、地层剖面图片等进行存储。
数据存储与管理装置包括预警组件，预警组件包括控制器及报警器，控制器可采用单片机，其与风向仪2、风速仪3及雨量计连接，用于采集当前风速值及雨量值，在当前风速值大于设定标准风速值或当前雨量值大于设定标准雨量值时输出控制信号。而报警器与控制器连接，用于接收控制信号并输出预警信号，当发出预警信号时表示当地出现暴风、暴雨或暴风雨等恶劣天气，此时地质隐患转变成灾害的可能性增大，因此需要引起高度重视。且报警器可采用YS-800B型号的声光警报器，也可采用通讯软件的方式将预警的信息发送至中控台进行预警，以此提示工作人员、救援人员等及时监控地质隐患状况并准备好治理方案，减少灾害造成的财产、人员损失。
本申请实施例一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统的实施原理为：由无人机对城市指定地区的地形地貌数据、地层剖面数据、滑坡地陷点位数据进行收集。由气象站对城市指定地区的风速、风向、气温以及降雨数据进行采集，尤其注重于在极端降雨天气下的气象数据采集。由土性参数数据采集装置进行土体强度参数、变形参数以及粒径级配数据的采集。
然后对上述装置收集的数据进行汇总、分类、分析与存储，通过这一整套监测系统实现城市复合型地质灾害数据的采集，从而为后续的城市复合型地质灾害的模拟、风险评估和管控提供了数据层面的支持，同时降低了数据汇总的工作量，对地质灾害数据进行集成，从而实现地质灾害数据的有序管理。
以上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)
1.一种应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：包括，
地质数据采集装置，用于采集指定地区的地形地貌航拍图及地层剖面信息；
气象数据监测装置，用于采集指定地区的城市全年气象数据，城市全年气象数据包括风速、风向、气温及降雨量；
土性参数数据采集装置，用于采集并分析指定地区的土壤样本参数数据；
远程通讯装置，与地质数据采集装置、气象数据监测装置及土性参数数据采集装置连接，用于传输数据；
数据存储与管理装置，与远程通讯装置连接，用于接收并存储地形地貌航拍图、地层剖面信息、城市全年气象数据及土壤样本参数数据。
2.根据权利要求1所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述地质数据采集装置包括无人机及探地雷达；
无人机用于定期拍摄指定地区的地形地貌航拍图；
探地雷达用于定期采集指定地区的地层剖面信息。
3.根据权利要求1所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述气象数据监测装置包括气象站，所述气象站上设置有风向仪、风速仪、温度检测仪及雨量计，所述雨量计采用光电式或压电式。
4.根据权利要求3所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述气象站包括供风向仪与风速仪安装的安装架，所述风向仪与风速仪沿竖直方向分布，且安装架上设置有连通于风向仪、风速仪的转动处的导油管，导油管的一端设置有油罐，且导油管上设置有电磁阀。
5.根据权利要求1所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述土性参数数据采集装置包括直剪仪、三轴仪、固结仪及振动筛；
直剪仪与三轴仪用于测定指定地区的土壤样本的土体强度参数；
固结仪用于测定指定地区的土壤样本的土体变形参数；
振动筛用于测定指定地区的土壤样本的粒径级配数据。
6.根据权利要求1所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述远程通讯装置采用lora模块和/或zigbee模块和/或4G模块和/或5G模块。
7.根据权利要求6所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述4G模块和/或5G模块安装于无人机上，lora模块和/或zigbee模块安装于气象数据监测装置及土性参数数据采集装置上。
8.根据权利要求3所述的应用于城市复合型地质灾害的监测系统，其特征在于：所述数据存储与管理装置包括预警组件，所述预警组件包括控制器及报警器，控制器与风向仪、风速仪及雨量计连接，用于采集当前风速值及雨量值，在当前风速值大于设定标准风速值或当前雨量值大于设定标准雨量值时输出控制信号，报警器与控制器连接，用于接收控制信号并输出报警信号。
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