一种基于物联网的山体地质灾害实时监控系统的制作方法

本发明涉及物联网监控技术领域，具体涉及一种基于物联网的山体地质灾害实时监控系统。

背景技术：

物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备内在智能的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、视频监控系统等和外在使能的，如贴上rfid的各种资产、携带无线终端的个人和车辆，在内网、专网或互联网的环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控、个性化实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、远程控制等管理和服务功能。由于物联网的智能化、实时化和安全化的发展，将物联网应用到小区住宅、园林景观、道路交通的监控管理已经是大势所趋。

在山体的地质灾害中，山体滑坡、泥石流比较常见且危害性大，大多是由人为因素造成的，比如说人为的采矿和违规建筑建设，还包括地形地貌结构原因、雨水原因。地形地貌的结构原因可能是山体坡道的坡度较大，或土体出现不连贯现象。大量的雨水渗入到山体地表里面，会导致坡体里面的水量大涨，坡体土壤软化，抗剪强度大大退化。

现有技术中基于物联网的地质灾害监控系统主要由设置在山体监测点的无线监控模块以及设置在远程监控中心的信号处理模块、监测参数数据库模块和多功能支持模块组成，结构简单、实时性好，有利于对山体滑坡、崩塌以及泥石流的预警和防治。存在的主要问题有：1、缺乏对采矿或违规建筑可能导致的灾害隐患的监控和报警设备，报警设备缺乏相关的安全保护监管措施；2、监控信息只能通过无线传输给远程监控中心，无法完成多途径的监控信息传输，降低了山体地质灾害监控的安全性，无法达到高效的预警和防治。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的山体地质灾害实时监控系统，基于物联网技术，通过在设置有矿区和建筑物的山体上设置多个摄像头、传感器，能够实时监控矿区、建筑物的多种与灾情相关的参数，并且根据比对分析结果计算得到灾害报警信号，利于山体滑坡、崩塌、泥石流的预警和防治，也加大了对山体采矿、山体建筑物的有效监管。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的山体地质灾害实时监控系统，包括山体矿区数据采集模块、山体建筑数据采集模块、信号处理器、信号收发模块、地质灾害监控中心、移动终端、预警模块，所述山体矿区数据采集模块、山体建筑数据采集模块均与信号处理器连接，所述信号处理器与信号收发模块连接，所述信号收发模块与地质灾害监控中心连接，所述移动终端、预警模块与地质灾害监控中心连接；

所述山体矿区数据采集模块包括：防爆摄像头，安装于矿区通道内的顶部和底部，用于获取矿区通道内的图像信息；甲烷浓度传感器，用于检测矿区通道内的甲烷浓度；一氧化碳浓度传感器，用于检测矿区通道内的一氧化碳浓度；温湿度传感器，用于检测矿区通道内的温度和湿度；组合开关，用于控制防爆摄像头、甲烷浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、温湿度传感器的开启和关闭；组合开关上设有rs485通讯接口，rs485通讯接口连接有无线交换机；无线交换机用于将矿区通道内的图像信息、一氧化碳浓度、温度和湿度传输至信号处理器；

所述山体建筑数据采集模块包括：数字罗盘测斜仪，用于测试建筑物地基钻孔处的顶角和方位角；孔隙水压力监测仪，用于测量建筑物地基内部的孔隙水压力；静力水准仪，用于测量建筑物的垂直高度沉降变化值；

所述信号处理器用于将矿区通道内的图像信息、一氧化碳浓度、温度和湿度信息进行信号转变处理后传输至信号收发模块，并用于将建筑物地基钻孔处的顶角和方位角、地基内部的孔隙水压力、垂直高度沉降变化值进行信号转变处理后传输至信号收发模块；

所述信号收发模块用于接收信号处理器发送的实时灾害信息，并将该实时灾害信息发送给地质灾害监控中心。

作为本发明进一步的方案，所述地质灾害监控中心包括：存储单元、比对单元；

所述存储单元包括：灾害模型存储模块、历史数据查询模块、监测山地地图显示模块、触摸显示屏，灾害模型存储模块用于存储山体灾害预警的模型，历史数据查询模块用于查询历史和实时的灾害信息；

所述比对单元用于读取灾害模型存储模块中的山体灾害预警模型，并与实时灾害信息进行比对分析处理，当处理结果判定为已达到灾害预警阈值时，产生报警信号发送至预警模块；当处理结果判定为未达到灾害预警阈值时，不产生报警信号。

作为本发明进一步的方案，所述防爆摄像头为激光光源摄像头和/或网络高清摄像头。

作为本发明进一步的方案，所述信号收发模块为外置光源的光纤收发器，光源选自可充电式锂电池或太阳能电池，光源通过逆变器与光纤收发器连接。

作为本发明进一步的方案，所述实时灾害信息包括山体矿区内的图像信息、一氧化碳浓度信息、温度和湿度信息，还包括建筑物顶角和方位角数值、地基内部的孔隙水压力数值、垂直高度沉降变化值。

作为本发明进一步的方案，所述预警模块包括：蜂鸣器、报警器、扬声话筒，蜂鸣器、报警器、扬声话筒均与地质灾害监控中心信号连接。

本发明的有益效果：

1、本发明的基于物联网的山体地质灾害实时监控系统，与现有的地质灾害监控系统相比，针对存在矿区和建筑物的山体，在矿区内设置防爆摄像头、甲烷浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、温湿度传感器等多种监测装置，可以实时监测矿区内的图像、甲烷浓度、一氧化碳浓度、温湿度等多种参数；在建筑物处设置的倾斜仪、水压力监测仪、静力水准仪可以实时监测顶角方位角、孔隙水压力、垂直高度变化等多种参数；上述参数不仅可以储存在历史数据查询模块中，还可以经过比对单元的分析处理判定是否达到灾害预警阈值，利于山体滑坡、崩塌、泥石流的预警和防治，也加大了对山体采矿、山体建筑物的有效监管。

2、本发明设置在矿区内的防爆摄像头，采用激光光源或网络高清摄像头，具有光度强、画面均匀、耗电少、使用寿命长的优点，可以持久清晰地进行矿区通道内画面的监控拍摄。

3、本发明信号收发模块采用光纤收发器，可以对实时灾害信息进行超低时延的传输，对温度、雷击、电磁的抗干扰能力强，确保了对实时灾害信息的稳定传输，方便地质灾害监控中心的稳定接收和比对分析；而且可充电锂电池和太阳能电池能够持续为收发器进行充电，保障实时灾害信息的不断点传输。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明基于物联网的山体地质灾害实时监控系统的模块图。

图2是本发明山体矿区数据采集模块的组成结构图。

图3是本发明山体建筑采集模块的组成结构图。

图4是本发明地质灾害监控中心的组成结构图。

图5是本发明预警模块的组成结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1所示，本实施例提供的一种基于物联网的山体地质灾害实时监控系统。该实时监控系统包括山体矿区数据采集模块100、山体建筑数据采集模块200、信号处理器300、信号收发模块400、地质灾害监控中心500、移动终端600、预警模块700。山体矿区数据采集模块100、山体建筑数据采集模块200均与信号处理器300连接，信号处理器300与信号收发模块400连接，信号收发模块400与地质灾害监控500中心连接，移动终端600、预警模块700与地质灾害监控中心500连接。上述连接方式采用电连接或信号连接。

参阅图1-3所示，山体矿区数据采集模块100包括：防爆摄像头110，安装于矿区通道内的顶部和底部，用于获取矿区通道内的图像信息；甲烷浓度传感器120，用于检测矿区通道内的甲烷浓度；一氧化碳浓度传感器130，用于检测矿区通道内的一氧化碳浓度；温湿度传感器140，用于检测矿区通道内的温度和湿度；组合开关150，用于控制防爆摄像头、甲烷浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、温湿度传感器的开启和关闭；组合开关150上设有rs485通讯接口160，rs485通讯接口160连接有无线交换机170；无线交换机170用于将矿区通道内的图像信息、一氧化碳浓度、温度和湿度传输至信号处理器300。具体地，防爆摄像头110为激光光源摄像头和/或网络高清摄像头，具有光度强、画面均匀、耗电少、使用寿命长的优点，可以持久清晰地进行矿区通道内画面的监控拍摄。山体建筑数据采集模块200包括：数字罗盘测斜仪210，用于测试建筑物地基钻孔处的顶角和方位角；孔隙水压力监测仪220，用于测量建筑物地基内部的孔隙水压力；静力水准仪230，用于测量建筑物的垂直高度沉降变化值。信号处理器300用于将矿区通道内的图像信息、一氧化碳浓度、温度和湿度信息进行信号转变处理后传输至信号收发模块400，并用于将建筑物地基钻孔处的顶角和方位角、地基内部的孔隙水压力、垂直高度沉降变化值进行信号转变处理后传输至信号收发模块400。信号收发模块400用于接收信号处理器300发送的实时灾害信息，并将该实时灾害信息发送给地质灾害监控中心500。其中，信号收发模块400为外置光源的光纤收发器，光源选自可充电式锂电池或太阳能电池，光源通过逆变器与光纤收发器连接。移动终端600可以选自手机、平板电脑、手提电脑中的任一一种，移动终端可以接收地质灾害监控中心500发送的灾害信息，方便及时采取防治措施。

实施例2

参阅图3所示，本实施例提供的基于物联网的山体地质灾害实时监控系统，与实施例1的区别在于，地质灾害监控中心500包括：存储单元510、比对单元520。存储单元510包括：灾害模型存储模块511、历史数据查询模块512、监测山地地图显示模块513、触摸显示屏514。具体地，灾害模型存储模块511用于存储山体灾害预警的模型，历史数据查询模块512用于查询历史和实时的灾害信息。比对单元520用于读取灾害模型存储模块511中的山体灾害预警模型，并与实时灾害信息进行比对分析处理，当处理结果判定为已达到灾害预警阈值时，产生报警信号发送至预警模块700；当处理结果判定为未达到灾害预警阈值时，不产生报警信号。

参阅图5所示，预警模块700包括：蜂鸣器710、报警器720、扬声话筒730，蜂鸣器710、报警器720、扬声话筒730均与地质灾害监控中心500信号连接。

实施例3

当防爆摄像头110监测到矿区通道内的异常画面，如轻微的晃动、摇摆时，和/或甲烷浓度传感器120检测到甲烷浓度大于7％，和/或一氧化碳浓度传感器130检测到一氧化碳浓度值大于30mg/m³时，和/或温湿度传感器140检测到的温度在-5-35℃的范围之外、湿度范围在30％-80％的范围之外时，上述检测的具体参数经rs485通讯接口160、无线交换机170传输至信号处理器300，信号处理器300将参数通过常规的信号转化方式转化为无线信号，并通过信号收发模块400发送至地质灾害监控中心500。比对单元520将灾害模型存储模块511中的山体灾害预警模型与实时灾害信息进行比对分析处理，当处理结果判定为已达到灾害预警阈值时，产生报警信号发送至预警模块700和移动终端600。此时，蜂鸣器710发出蜂鸣声，报警器720发出报警声，工作人员还可以通过扬声话筒730播报灾情。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。