基于北斗通信的滑坡监测系统的制作方法

本实用新型涉及通信控制技术领域，具体涉及一种基于北斗通信的滑坡监测系统。

背景技术：

滑坡一种分布最为广泛、发生频率较高、突发性强、危害较大的地址灾害。需要对滑坡进行有效监测，通过监测降低滑坡带来的危害。现有的滑坡监测系统包括基于全站仪的滑坡监测系统和基于传感器及无线通信网络的滑坡监测系统。基于全站仪的滑坡监测系统，存在监测周期长、连续观测能力差、受自然地理条件和气候影响较大的技术问题。基于传感器及无线通信网络的滑坡监测系统，受限于电力供应及无线通信网络的覆盖范围，对于偏远地理区域无法实现有效监测。

因此，对滑坡监测系统进行改进,是灾害防范领域期望解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种覆盖地理区域广的基于北斗通信的滑坡监测系统，进一步提高滑坡监测系统的应用能力。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于北斗通信的滑坡监测系统，包括：

滑坡监测参数采集系统，滑坡监测参数采集系统设置在监测点，采集监测点的滑坡监测参数数据；

监测点北斗通信终端，监测点北斗通信终端与滑坡监测参数采集系统电连接，接收滑坡监测参数采集系统传来的监测点的滑坡监测参数数据，并传递给北斗卫星系统；

监控中心北斗通信终端，监控中心北斗通信终端接收北斗卫星系统转发的监测点的滑坡监测参数数据；

监测预警平台，监测预警平台与监控中心北斗通信终端电连接，接收北斗通信终端转发的监测点的滑坡监测参数数据，并在监测预警平台的显示界面上显示出来。

进一步，滑坡监测参数采集系统包括电源模块、与电源模块电连接的微处理器、倾角传感器、雨量计、位移传感器，倾角传感器、雨量计、位移传感器均与微处理器电连接，微处理器与监测点北斗通信终端电连接。

进一步，滑坡监测参数采集系统还包括信号调理电路，位移传感器通过信号调理电路电连接微处理器，信号调理电路电连接电源模块。

进一步，微处理器为汽车工业级的混合信号嵌入式芯片。

进一步，雨量计为双阀容栅式雨量计。

进一步，位移传感器为拉绳式位移传感器。

进一步，倾角传感器为双轴倾角传感器。

进一步，滑坡监测参数采集系统通过电平转换装置与监测点北斗通信终端电连接。

进一步，电源模块为可充电电池。

进一步，基于北斗通信的滑坡监测系统，还包括设置在监测点的太阳能电池板，与太阳能电池板电连接的太阳能充电器，太阳能充电器电连接可充电电池。

本实用新型实施例提供的基于北斗通信的滑坡监测系统，采用北斗卫星通信系统进行数据交互通信，能实现全疆域无缝覆盖，全天候数据交互通信，监控中心的工作人员能实时了解被监测坡体的具体情况。因此，能对滑坡灾害进行有效预警，及滑坡灾害进行有效应急处理。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于北斗通信的滑坡监测系统的结构示意图。

图2示出了本实用新型实施例的滑坡监测参数采集系统的结构示意图。

其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下：

滑坡监测参数采集系统100，电源模块110，可充电电池111，太阳能充电器112，太阳能电池板113，雨量计120，位移传感器130，倾角传感器140，微处理器150，信号调理电路160，监测点北斗通信终端200，监控中心北斗通信终端300，监测预警平台400，北斗卫星系统500。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种基于北斗通信的滑坡监测系统，该滑坡监测系统，不受有线或者无线通信网络覆盖范围限制，可应用于公路、铁路路边坡实时监测，水利、水库、水电站大坝主体边坡及周围地理环境中的边坡实时监测，矿业企业的矿产品堆积场的堆积坝和边坡实时监测。

下面将结合本实用新型实施例中附图，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，仅仅是本实用新型实施例的一部分，而不是全部。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

第一实施例

所述第一实施例以道路边坡滑坡监测为例，对本实用新型的基于北斗通信的滑坡监测系统进行说明。

道路边坡滑坡监测，包括造成滑坡的因素监测，如降雨量监测，滑坡形成过程监测，如坡体位移监测、坡体倾斜度监测。道路边坡滑坡监测时，还要考虑到被监测坡体所处地理区域的通信网络覆盖情况，及电力电网覆盖情况。

图1示出了本实用新型实第一施例提供的一种基于北斗通信的滑坡监测系统的结构示意图，其可用于对地理环境中的自然地质坡体或者人造坡体进行实时监测。在本实用新型实施例中，坡体所处的地理区域可以被有线或者无线通信网络覆盖，也可以没有有线或者无线通信网络。请参阅图1，该滑坡监测系统包括滑坡监测参数采集系统100、监测点北斗通信终端200、监控中心北斗通信终端300、监测预警平台400。其中，

滑坡监测参数采集系统100，滑坡监测参数采集系统100设置在监测点，采集监测点的滑坡监测参数数据；

监测点北斗通信终端200，监测点北斗通信终端200与滑坡监测参数采集系统100电连接，接收滑坡监测参数采集系统100传来的监测点的滑坡监测参数数据，并传递给北斗卫星系统500；

监控中心北斗通信终端300，监控中心北斗通信终端300接收北斗卫星系统500转发的监测点的滑坡监测参数数据；

监测预警平台400，监测预警平台400与监控中心北斗通信终端300电连接，接收北斗通信终端转发的监测点的滑坡监测参数数据，并在监测预警平台400的显示界面上显示出来。

于本实用新型第一实施例中，滑坡监测参数采集系统100，用于采集容易造成坡体滑坡因素的参数和用于评估被监测坡体变形的参数。滑坡监测参数采集系统100设置在监测点，监测点位于被监测坡体的变形敏感部位。

图2示出了本实用新型实施例的滑坡监测参数采集系统的结构示意图。

请参阅图2所示，滑坡监测参数采集系统100，包括电源模块110、与电源模块110电连接的微处理器150、与电源模块110电连接的至少一个监测参数采集传感器，监测参数采集传感器与微处理器150电连接，微处理器150与监测点北斗通信终端200电连接。容易造成坡体滑坡因素的参数包括降雨量，降雨量对应的监测参数采集传感器为雨量计120；用于评估被监测坡体变形的参数，包括坡体位移、坡体倾斜度，坡体位移对应的监测参数采集传感器为位移传感器130，坡体倾斜度对应的监测参数采集传感器为倾角传感器140。

与监测参数采集传感器电连接的微处理器150，用于对监测参数采集传感器采集到的参数数据进行处理，然后转发给监测点北斗通信终端200。微处理器150，为混合信号嵌入式芯片，其具有集成有模拟数字转换器ADC、通用异步收发传输器UART、SP I串行接口、I/O接口。为了使微处理器150能在恶劣的自然环境下使用，微处理器150优选的方案是采用汽车工业级的混合信号嵌入式芯片，例如Silicon Lab的C8051F系列混合信号嵌入式芯片。

雨量计120，用于遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间的传感器，其被广泛用于气象站、水文站、农林、国防等有关部门。雨量计120，可以是虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计、光学雨量计、阀容栅式雨量计中的一种。为了提高雨量测量精度，优选的方案是，雨量计120为双阀容栅式雨量计，例如SRY-1型双阀容栅式雨量计，其将降雨量转换成脉冲信号输出。双阀容栅式雨量计，利用降雨量贮水器内浮子随雨量上升带动感应极板通过容栅位移传感器产生电容量变化,经单片计算自理转换成位移计量的原理,自动记录雨量。由于容栅位移传感器的检测精度可达0.01mm，雨量计120量准确性高。

倾角传感器140，为测量坡体相对海平面的角度测量设备。倾角传感器140，可以是固体摆式倾角传感器，也可以是液体摆式倾角传感器，还可以是气体摆式倾角传感器。为了提高倾角测量精度，进一步的方案是，倾角传感器140为双轴倾角传感器，例如高精度双轴倾角传感器SCAl00T，其将倾角转换为数字串行信号输出。双轴倾角传感器的输出角度以水准面为参考，基准面可被再次校准，因此测量精度较高，同时，双轴倾角传感器具有较强的抗冲击震动能力，抗外界电磁干扰能力也很强。

位移传感器130，用于测量坡体位移。位移传感器130，可以是电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器、拉绳式位移传感器中的一种。为了适应坡体位移变化范围较大的特点，优选的方案是，位移传感器130为拉绳式位移传感器，例如MSP-S-V型拉绳式位移传感器，其将位移变化转换为电压变化信号输出。拉绳式位移传感器结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，是一款安装尺寸小、结构紧凑、测量行程大、精度高的位移传感器130。拉绳式位移传感器的测量行程从几百毫米至十几米不等。

如果雨量计120为双阀容栅式雨量计，倾角传感器140为双轴倾角传感器、位移传感器130为拉绳式位移传感器，那么，双阀容栅式雨量计的采集信号输出端电连接微处理器150的I/O接口，倾角传感器140的采集信号输出端电连接微处理器150的SPI串行接口，位移传感器130的采集信号输出端电连接接微处理器150的模拟数字转换器ADC输入接口。需要说明的是，上述描述只是为了对本实用新型进行清楚描述，并非对微处理器150与监测参数采集传感器的电连接方式作具体限定，具体的连接方式视选择使用的微处理器150型号及监测参数采集传感器类型而定。

为了提高微处理器150处理的位移传感器130输出的参数电信号质量，进一步的方案是，滑坡监测参数采集系统100还包括信号调理电路160，位移传感器130通过信号调理电路160电连接微处理器150，信号调理电路160电连接电源模块110。

上述信号调理电路160，为在信号采集技术领域对采集信号进行滤波、幅度控制处理的电路。通过信号调理电路160处理后的位移参数电信号，通过高微处理器150的模拟数字转换器ADC处理后的保真性更好。

当然，滑坡监测参数采集系统100的监测参数采集传感器，不局限于上述几种监测参数采集传感器，还可以包括温度传感器、湿度传感器，实际应用中，也不局限于上述几种监测参数采集传感器均使用，可以只是使用其中的一种，也可以使用其中的几种，还可以全部都使用，视被监测坡体滑坡监测的需要而定，本实施例不对其作具体限定。

电源模块110，用于为监测参数采集传感器、微处理器150提供电力供应，当然也可以为监测点北斗通信终端200提供电力供应。电源模块110，可以是可充电电池111，例如UPS、蓄电池，也可以是电源适配器。由于有较多的被监测坡体处于没有电网电力的自然环境中，电源模块110，优选的方案是，可充电电池111。为了可充电电池111提供现场充电电力，进一步的方案是，基于北斗通信的滑坡监测系统，还包括太阳能电池板113，与太阳能电池板113电连接的太阳能充电器112，太阳能充电器112电连接可充电电池111。太阳能电池板113，可以是单晶硅太阳能电池板，也可以是多晶硅太阳能电池板，还可以是薄膜太阳能电池板，于本实用新型实施例中不做具体限定。

于本实用新型第一实施例中，监测点北斗通信终端200，为基于北斗卫星通信系统的北斗通信终端，设置在被监测坡体的监控点。其可以是单模北斗通信终端，也可以是北斗/GPS双模通信终端。其具有卫星定位能力，能及时获得被监测坡体的经纬度信息，其具有北斗报文通信功能，将微处理器150处理后传来的监测参数数据以短报文的方式发送给北斗卫星系统500。

于本实用新型第一实施例中，同一个被监测坡体可能有多个监测点，每个监控点设置一套滑坡监测参数采集系统100，多套滑坡监测参数采集系统100可以共用一套电源模块110。无论电源模块110的数量是多少，均可以采用一套带太阳能充电器112的太阳能电池板113为电源模块110提供电力供应。就监测点北斗通信终端200而言，可以为每套滑坡监测参数采集系统100配置一台监测点北斗通信终端200，也可以几套滑坡监测参数采集系统100共用一台监测点北斗通信终端200。

于本实用新型第一实施例中，监控中心北斗通信终端300，为基于北斗卫星通信系统的北斗通信终端，设置在监控中心。其可以是单模北斗通信终端，也可以是北斗/GPS双模通信终端。其具有北斗报文通信功能，接收北斗卫星系统500传来的监测参数数据短报文，并转发给监测预警平台400。

于本实用新型第一实施例中，监测预警平台400，为安装有现有监测预警平台400软件的计算机。监测预警平台400软件由监测参数数据库管理系统和监测参数数据人机交互界面组成。监测预警平台400接收监控中心北斗通信终端300转发过来的监测参数数据，如位移参数数据、倾角参数数据、雨量参数数据，将其存储到监测参数数据库管理系统中，再按照预定显示模式，例如图表方式，在其人机交互界面上显示出来。

于本实用新型第一实施例中，监控中心北斗通信终端300和监测预警平台400可以集成在一起构成北斗通信监测指挥终端，例如安装有现有监测预警平台400软件的加固笔记本电脑、北斗通信终端、接口板、配套电缆集成起来构成的北斗通信监测指挥终端。

于本实用新型第一实施例中，监测点北斗通信终端200与滑坡监测参数采集系统100电连接为滑坡监测参数采集系统100通过电平转换装置与监测点北斗通信终端200电连接，电平转换装置为电平转换芯片，例如SP3232芯片。在微处理器150与监测点北斗通信终端200之间设置电平转换芯片，微处理器150的通用异步收发传输器UART电连接电平转换芯片，电平转换芯片电连接监测点北斗通信终端200的RS232串口，从而实现微处理器150串口TTL电平与监测点北斗通信终端200RS232串口电平之间的转换，实现微处理器150与监测点北斗通信终端200之间的数据交互通信。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的滑坡监测系统投入使用前，需要对监测点北斗通信终端200、监控中心北斗通信终端300、监测预警平台400进行相应的配置，以确保监测参数数据交互卫星通信链路正常。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的滑坡监测系统投入使用时，雨量计120采集被监测坡体处的降雨量参数，将降雨量转换成脉冲信号通过微处理器150的I/O接口输出给微处理器150，微处理器150进行计数；倾角传感器140采集被监测坡体处的倾角参数，将倾角转换为数字串行信号通过微处理器150的SPI串行接口输出给微处理器150；位移传感器130采集被监测坡体处的位移变化参数，位移变化转换为电压变化信号输出，该电压信号经信号调理电路160滤波、幅度控制处理后经微处理器150的模拟数字转换器ADC输入接口输入，模拟数字转换器ADC对其进行模数转换；微处理器150对监测参数采集传感器采集到的参数数据进行处理后，经电平转换芯片进行电平转换后，从监测点北斗通信终端200的RS232串口传输给监测点北斗通信终端200，监测点北斗通信终端200将监测参数数据信息编码成北斗终端的短报文格式，发送给北斗卫星系统500；北斗卫星系统500将其转发给监控中心北斗通信终端300，监控中心北斗通信终端300接收到短报文信息后将其转发给监测预警平台400；监测预警平台400接收监控中心北斗通信终端300转发过来的监测参数数据，将其存储到监测参数数据库管理系统中，再按照预定显示模式，在其人机交互界面上显示出来。人机交互界面上显示的信息包括监测参数信息、被监测坡体的经纬度信息。上述信息的显示，可以直接基于地图进行，也即监测预警平台400是基于地图及经纬度定位显示被监测坡体的监测情况。

监测预警平台400需要向监测点北斗通信终端200发送信息时，将该信息通过监控中心北斗通信终端300转发给北斗卫星系统500，北斗卫星系统500在转发给监测点北斗通信终端200，监控点的工作人员通过监测点北斗通信终端200接收监测预警平台400发来的信息。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的滑坡监测系统，基于全疆域无缝覆盖的北斗卫星通信系统进行数据交互通信，因此，不受被监测坡体所处地理区域的限制，也不受地面灾害和气候条件的影响。被监测坡体的监测参数能实时通过卫星传递给监测预警平台400，在加上北斗系统的定位能力，监控中心的工作人员，通过研究监测参数能及时对被监测坡体滑坡进行事前准备，滑坡发生后能在最短时间内推出应急预案。

当然，本实用新型第一实施例的基于北斗通信的滑坡监测系统，不局限于对道路边坡进行滑坡监测，也适用于水利、水库、水电站大坝主体边坡及周围地理环境中的边坡实时监测，还适用于矿业企业的矿产品堆积场的堆积坝和边坡实时监测。