CN216083921U - 滑坡泥石流监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种滑坡泥石流监测装置包括依次连接的多传感器模块、主处理模块以及计算机处理模块；所述多传感器模块采集降雨量以及泥土含水量，所述主处理模块判断所述降雨量以及所述泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，所述主处理模块发送泥土运动检测信号至所述多传感器模块；所述多传感器模块采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至所述主处理模块，进而转发至所述计算机处理模块以对比判断是否发生泥土运动。整个装置可以实现对降雨量、泥土含水量的监测，并且在这两个参量超标时，启动对泥土运动的检测，以第一时间监测泥土运动情况，对比判断是否发生泥土运动情况，有效实现滑坡泥石流监测。

Description

滑坡泥石流监测装置

技术领域

本申请涉及在线监测技术领域，特别是涉及一种滑坡泥石流监测装置。

背景技术

山体滑坡、泥石流由是存在于山区常见的一种极端恶劣的自然灾害，由于水汽在经过迎风坡上升时导致水汽的温度下降,易在迎风坡上方聚集大量的积雨云。待到空气饱时，大量聚集的积雨云会导致长时间的连续降雨及特大暴雨，当土壤中水分的含量达到一定的程度就会形成泥石流。

因降雨时间及降雨量的不可控性，导致了泥石流、滑坡发生的随机，从而民众在泥石流、滑坡发生时没有做到及时的防护措施，给当地居民造成了极大的生命威胁。不仅如此，泥石流对交通运输危害巨大，泥石流可直接埋没车站，铁路、公路，摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断，还可引起正在运行的火车堵车、汽车颠覆等，造成重大的人身伤亡事故。泥石流、滑坡破坏力之强，还对我们的经济社会造成了巨大的损失。

目前在泥石流检测系统中，有利用低空卫星观察并监测地表变动的情形，以预警泥石流的发生，不过利用此方法监测时，只能观察到某地区被浓厚云层遮蔽，仅知该地区有丰沛雨量，而根本无法观察并监测到地表是否有相对滑移现象，因此也根本无法预知是否有泥石流发生。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有无法实现有效滑坡泥石流监测的技术问题，提供一种有效的滑坡泥石流监测装置。

一种滑坡泥石流监测装置，包括依次连接的多传感器模块、主处理模块以及计算机处理模块；

所述多传感器模块采集降雨量以及泥土含水量，并将采集的降雨量以及泥土含水量发送至所述主处理模块；所述主处理模块判断所述降雨量以及所述泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，所述主处理模块发送泥土运动检测信号至所述多传感器模块；所述多传感器模块采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至所述主处理模块；所述主处理模块将所述泥土运动信息转发至所述计算机处理模块；所述计算机处理模块根据所述泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

在其中一个实施例中，所述多传感器模块包括加速度传感组件、水分含量传感组件以及雨水传感组件；

所述加速度传感组件用于采集泥土运动信息；所述水分含量传感组件用于采集泥土含水量；所述雨水传感组件用于采集降雨量。

在其中一个实施例中，所述多传感器模块还包括无线通信组件，所述无线通信组件分别与所述加速度传感组件、所述水分含量传感组件以及所述雨水传感组件连接，所述无线通信组件与所述主处理模块连接。

在其中一个实施例中，所述加速度传感组件包括加速度传感器；所述水分含量传感组件包括水分传感器；所述雨水传感组件包括太阳能电池板雨水传感器。

在其中一个实施例中，所述多传感器模块还包括电源组件，所述电源组件分别与所述加速度传感组件、所述水分含量传感组件以及所述雨水传感组件连接。

在其中一个实施例中，所述电源组件包括依次连接的蓄电单元、充电控制单元以及可再生能源单元。

在其中一个实施例中，所述可再生能源单元包括太阳能电池板以及风力发电机中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述多传感器模块还包括壳体，所述加速度传感组件以及所述水分含量传感组件内置于所述壳体，所述雨水传感组件外置于壳体。

在其中一个实施例中，所述多传感器模块的数量为至少两个，各所述多传感器模块分布式设置相同区域，所述计算机处理模块根据各所述多传感器模块采集的泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

在其中一个实施例中，所述计算机处理模块包括报警提示组件，所述报警提示组件用于当对比判定发生泥土运动时，发出报警提示信号。

上述滑坡泥石流监测装置包括依次连接的多传感器模块、主处理模块以及计算机处理模块；所述多传感器模块采集降雨量以及泥土含水量，所述主处理模块判断所述降雨量以及所述泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，所述主处理模块发送泥土运动检测信号至所述多传感器模块；所述多传感器模块采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至所述主处理模块，进而转发至所述计算机处理模块以对比判断是否发生泥土运动。整个装置可以实现对降雨量、泥土含水量的监测，并且在这两个参量超标时，启动对泥土运动的检测，以第一时间监测泥土运动情况，对比判断是否发生泥土运动情况，有效实现滑坡泥石流监测。

附图说明

图1为一个实施例中滑坡泥石流监测装置的结构示意图；

图2为一个实施例中多传感器模块的结构示意图；

图3为一个应用实例中多传感器模块的结构示意图；

图4为一个应用实例中滑坡泥石流监测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请提供一种滑坡泥石流监测装置，包括依次连接的多传感器模块100、主处理模块200以及计算机处理模块300；

多传感器模块100采集降雨量以及泥土含水量，并将采集的降雨量以及泥土含水量发送至主处理模块200；主处理模块200判断降雨量以及泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，主处理模块200发送泥土运动检测信号至多传感器模块100；多传感器模块100采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至主处理模块200；主处理模块200将泥土运动信息转发至计算机处理模块300；计算机处理模块300根据泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

多传感器模块100可以理解一个集成有多个传感器，用于采集参数的模块，其内可以包含有多个传感器。具体来说，多传感器模块100用于采集降雨量以及泥土含水量，降雨量表征当地一定的时间内的雨水量，泥土含水量是指当地泥土中的含水量。由于滑坡泥石流一般是伴随长降雨或是大雨气象情况发生的，当泥土长期被雨水浸泡以及泥土含水量猛增时，泥土、岩石就容易发生滑坡和泥石流灾害。多传感器模块100还用于在接收到主处理模块200发送的泥土运动检测信号时采集泥土运动信息，其具体可以通过加速度传感组件来采集泥土运动信息。在实际应用中，多传感器模块100可以一部分插入到泥土中以采集泥土含水量以及在需要时候采集泥土运动信息。

主处理模块200用于判断多传感器模块100采集上传的降雨量和泥土含水量是否超标，若至少有一项超标，则表明存在滑坡和泥石流风险，此时需要进一步来检测泥土运动情况，即下发泥土运动检测信号至多传感器模块100，以使多传感器模块100采集泥土运动信息。具体来说，主处理模块200预选存储有降雨量门限值和泥土含水量门限值，将多传感器模块100采集上传的降雨量与降雨量门限值对比、并且将泥土含水量与泥土含水量门限值对比，若对比结果中至少有一项超标时，则发送泥土运动检测信号至多传感器模块100。在这里的至少有一项超标是指，降雨量超过降雨量门限值、或泥土含水量超过泥土含水量门限值、又或降雨量超过降雨量门限值且泥土含水量超过泥土含水量门限值。主处理模块200 在接收到多传感器模块100回传的泥土运动信息时，将该泥土运动信息转发至计算机处理模块300。

计算机处理模块300在接收到泥土运行信息之后，本次泥土运动信息与上一时刻泥土运动信息进行对比，判断是否泥土运动。进一步的，判定发生泥土运动时，计算机处理模块300还可以包含报警提示组件，报警提示组件用于当对比判定发生泥土运行时，发出报警提示信号，以提醒操作人员或者民众注意泥石流风险，尽早作出应对措施。需要指出的是，计算机处理模块300是采用对比的方式判断泥土运动情况，即判断相邻时刻泥土是否发生明显的运动、位移，从而判定是否发生泥石流情况。

进一步的，在计算机处理模块300在得到初步的判断结果之后，还可以将泥土运行信息上报至外部信息中心，外部信息信息中心可以加载有仿真软件，以对整个泥石流发生情况、态势做出全方位的监测与预警。

上述滑坡泥石流监测装置包括依次连接的多传感器模块100、主处理模块200 以及计算机处理模块300；多传感器模块100采集降雨量以及泥土含水量，主处理模块200判断降雨量以及泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，主处理模块200发送泥土运动检测信号至多传感器模块100；多传感器模块100采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至主处理模块200，进而转发至计算机处理模块300以对比判断是否发生泥土运动。整个装置可以实现对降雨量、泥土含水量的监测，并且在这两个参量超标时，启动对泥土运动的检测，以第一时间监测泥土运动情况，对比判断是否发生泥土运动情况，有效实现滑坡泥石流监测。

如图2所示，在其中一个实施例中，多传感器模块100包括加速度传感组件 110、水分含量传感组件120以及雨水传感组件130；加速度传感组件110用于采集泥土运动信息；水分含量传感组件120用于采集泥土含水量；雨水传感组件130 用于采集降雨量。

在本实施例中，多传感器模块100包含有加速度传感组件110、水分含量传感组件120以及雨水传感组件130，这三类传感组件分别用于采集泥土运动信息、泥土含水量以及降雨量。加速度传感组件110具体可以采集泥土在空间三个方向 (空间坐标X、Y、Z)的运动信息，具体可以是采集组沿X、Y、Z轴方向的加速度数据。雨水传感组件130检测该地区是否降雨以及预测降雨量，水分含量传感组件120则检测该地区土壤中水分的占比，这三类传感组件都将采集到的数据上传至主处理模块200。

进一步的，加速度传感组件110包括加速度传感器；水分含量传感组件120 包括水分传感器；雨水传感组件130包括太阳能电池板雨水传感器。太阳能电池板雨水传感器在雨天可以实现降雨检测与降雨量预测，在晴天的时候还可以将太阳能转换为电能，转化后的电能可以存储起来以给整个多传感器模块100供能。

如图2所示，在其中一个实施例中，多传感器模块100还包括无线通信组件 140，无线通信组件140分别与加速度传感组件110、水分含量传感组件120以及雨水传感组件130连接，无线通信组件140与主处理模块200连接。

在本实施例中，多传感器模块100还包括无线通信组件140，无线通信组件 140分别与加速度传感组件110、水分含量传感组件120、雨水传感组件130以及主处理模块200连接，这样就实现传感器组件与主处理模块200之间的无线通信，实现数据/信号的无线传输，这样可以极大提高多传感器模块100的设置便利性，支持多传感器大范围设置，避免复杂的布线。

如图2所示，在其中一个实施例中，多传感器模块100还包括电源组件150，电源组件150分别与加速度传感组件110、水分含量传感组件120以及雨水传感组件130连接。

电源组件150用于给加速度传感组件110、水分含量传感组件120以及雨水传感组件130提供电能。电源组件150具体可以包含蓄电单元、充电控制单元以及可再生能源单元，在蓄电单元电量未满时，充电控制单元将可再生能源单元产生的电能补充至蓄电单元，以实现充电；在蓄电单元电量已满时，充电控制单元停止将电能补充至蓄电单元，以避免过充。具体来说，蓄电单元包括蓄电池，其具体可以铅酸电池或锂电池；可再生能源单元用于将可再生能量转换为电能，其具体可以包含太阳能电池板以及风力发电机中的至少一种，即其可以通过太阳能和/ 或风能来对蓄电单元充电，以满足野外部署需求。

在其中一个实施例中，多传感器模块100还包括壳体，加速度传感组件110 以及水分含量传感组件120内置于壳体，雨水传感组件130外置于壳体。

具体可以参见图3，图3为在应用实例中，整个多传感器模块100完整结构示意图，其包含有壳体，加速度传感器、水分含量传感器设置于壳体内，雨水传感器外置于壳体。进一步的，水分含量传感器由于需要检测泥土水分含量，因此其需要插入到泥土中，则外壳可以设置有插入泥土中凸起结构，在该凸起结构内固定水分含量传感器，例如图3中的钉子状的结构，水分含量传感器即固定在该钉子装结构的末端，这样一方面，多传感器模块可以在泥土中固定，另一方面水分含量传感器也可以深入到泥土表面准确采集泥土含水量。

在其中一个实施例中，多传感器模块100的数量为至少两个，各多传感器模块100分布式设置相同区域，计算机处理模块300根据各多传感器模块100采集的泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

在本实施例中，整个滑坡泥石流监测装置包含有至少两个多传感器模块100，这些多传感器模块100分布式设置，用于采集相同区域内不同位置的泥土运动信息，计算机处理模块可以通过分析同一区域中不同位置的泥土运行信息来更加准确判断是否发生泥土运动。具体来说，计算机处理模块300可以基于至少两个多传感器模块100上传的泥土信息进一步判断泥土运动的距离，来更加准确的判断是否发生泥土运动。

在实际应用中，本申请滑坡泥石流监测装置采用如图4所示的结构，整个滑坡泥石流监测装置通过IP网络与外部信息中心连接。在实际应用中，多传感器模块主要由加速度传感器、雨水传感器和水分含量传感器组成，加速度传感器分别输出三组沿X、Y、Z轴方向的加速度数据，雨水传感器检测该地区是否降雨以及预测降雨量，水分含量传感器则检测该地区土壤中水分的占比，三个传感器测出的数据反馈给主处理模块；主处理模块负责检测土壤水分含量以及降雨量并判别是否启动加速度传感器，将传感器收集到的数据发送给计算机处理模块；计算机处理模块负责接收和处理来自主处理模块的数据，将加速度传感器提供的数据判断是否发生泥石流以及泥石流的移动方向再通过IP网络发送给信息中心；信息中心完成滑坡泥石流监测、预警，泥石流风险评价、灾情评估、相关信息管理等功能。

整套系统的实际工作流程如下：

1、通过水分含量传感器检测水分含量是否超标，通过雨水传感器检测是否下雨；

2、主处理模块根据预设的门限值判断条件是否满足，两个条件只要有一个满足要求则启动加速度传感器检测泥土运动信息；

3、主处理模块处理泥土运动信息后将超过门限值的数据通过无线发射模块发送到计算机处理模块(计算机1、计算机2、计算机3)；

4、计算机处理模块处理2个检测点的泥土运动信息，根据监测点检测到的运动距离判断是否发生泥土运动，如发生泥土运动，则进行告警显示；

5、计算机处理模块将告警显示信息通过IP网络发送到信息中心，信息中心完成滑坡泥石流监测、预警，泥石流风险评价、灾情评估、相关信息管理等功能。数据的采集可根据雨水信息来决定发送的频率，也可根据信息中心的指令随时采集数据。

整体来说，本申请设计一种小型便携式可实时监测滑坡泥石流的监测装置 (仪)。可预先在各可能发生泥石流灾害的地点安装监测设备，将各监测点的泥土运动信息实时发送到信息中心，信息中心根据告警信息自动判断是否发生了泥石流，减少了人工成本，提高了泥石流的预报几率，使用MATLAB软件以及数字信号处理等方法，对泥石流产生的信号进行分析识别定位，判断出泥石流的规模以及发生地，极大的提高信息的准确性，另外本申请滑坡泥石流监测装置还具有功耗小、扩展方便、可多级级联构成更大的监测网络、使用简单等优点，具有很大的社会效益，同时对于灾后救援起到积极作用，为救援人员预防泥石流灾害提供帮助。通过实时监测并上报其发生时间、地点、威胁范围、规模及危险程度大小，实时准确地发布监测信息，达到保障人民生命财产安全的目的。整个装置构建一个操作功能齐全、界面友好、稳定健壮的系统，使之能够满足泥石流已发生地区高边坡、滑坡、泥石流等地质灾害的信息管理、查询检索与分析应用的需要，为将来系统在斜坡稳定性分析、高边坡、滑坡规划设计、高边坡、滑坡监测、泥石流风险评价、灾情评估、相关信息管理等方面的应用打好基础。因此，采用科学、先进的泥石流预测预报方法，并且依此建立有效且精确的预测预报系统，开展积极、有效的预报研究工作，选择居民避让时机、撤离路线和安置地点是非常必要的。准确的泥石流预测预报可以减轻灾害所造成的人民生命财产损失甚至避免灾难的发生，并且可为制定防灾预案、发布监测信息、合理规划区域经济发展等政府决策过程提供科学的依据。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种滑坡泥石流监测装置，其特征在于，包括依次连接的多传感器模块、主处理模块以及计算机处理模块；

所述多传感器模块采集降雨量以及泥土含水量，并将采集的降雨量以及泥土含水量发送至所述主处理模块；所述主处理模块判断所述降雨量以及所述泥土含水量是否超标，当至少有一项超标时，所述主处理模块发送泥土运动检测信号至所述多传感器模块；所述多传感器模块采集泥土运动信息，并将采集的泥土运动信息发送至所述主处理模块；所述主处理模块将所述泥土运动信息转发至所述计算机处理模块；所述计算机处理模块根据所述泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多传感器模块包括加速度传感组件、水分含量传感组件以及雨水传感组件；

所述加速度传感组件用于采集泥土运动信息；所述水分含量传感组件用于采集泥土含水量；所述雨水传感组件用于采集降雨量。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多传感器模块还包括无线通信组件，所述无线通信组件分别与所述加速度传感组件、所述水分含量传感组件以及所述雨水传感组件连接，所述无线通信组件与所述主处理模块连接。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述加速度传感组件包括加速度传感器；所述水分含量传感组件包括水分传感器；所述雨水传感组件包括太阳能电池板雨水传感器。

5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述多传感器模块还包括电源组件，所述电源组件分别与所述加速度传感组件、所述水分含量传感组件以及所述雨水传感组件连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电源组件包括依次连接的蓄电单元、充电控制单元以及可再生能源单元。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述可再生能源单元包括太阳能电池板以及风力发电机中的至少一种。

8.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述多传感器模块还包括壳体，所述加速度传感组件以及所述水分含量传感组件内置于所述壳体，所述雨水传感组件外置于壳体。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多传感器模块的数量为至少两个，各所述多传感器模块分布式设置相同区域，所述计算机处理模块根据各所述多传感器模块采集的泥土运动信息对比判断是否发生泥土运动。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机处理模块包括报警提示组件，所述报警提示组件用于当对比判定发生泥土运动时，发出报警提示信号。

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