一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统的制作方法

本发明涉及地址灾害监控系统领域，具体涉及一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统。

背景技术：

塌方、滑坡、泥石流、落石等地质灾害是常见的自然灾害之一，危及人们的生命财产安全。这些地质灾害基本上是由暴雨等诱发，因此又称之为次生灾害。

为了能提前获知地质灾害，人们开展了地质灾害预警工作，但是地质灾害的监测预警一直是一项科学难题，目前地质灾害预警系统主要是气象数据分析，当累计降雨量超过一定数值时发出区域性地质灾害预警，但是降雨量和地质灾害的关联度不是非常高，因此误报漏报率非常高；也可以采用应力滑坡塌方监测传感器来进行检测，这样监测的准确率要高一些，但是应力滑坡塌方监测传感器成本较高，安装环境苛刻，不能大面积使用。

因此有待对现有的技术进行进一步地改进，提供一种检测准确率高，使用成本低的地质监测系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的提供一种检测准确率高，使用成本低带有地质灾害监测装置的地质监测系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统，包括地质灾害监测装置，地质灾害监测装置监测到的数据联合自身的id数据通过各自的通信单元均传输给服务器；

所述服务器接收传感器数据和气象局的雷达数据，通过雷达数据给出的被监测点的累计降雨量、预计降雨量与地质灾害监测装置监测的数据组合分析发出地质灾害预警：

当本地5公里范围内1小时内的累计降雨量大于第一阈值，且读取的地质灾害监测装置数据大于第三阈值时，服务器直接发出灾害预警；

当本地5公里范围内未来1小时的累计降雨量大于第二阈值，且地质灾害监测装置数据大于第四阈值时，服务器直接发出灾害预警；

其中，第二阈值大于第一阈值，第四阈值小于第三阈值；

所述地质灾害监测装置包括通过电信号顺序连接的超声波探头、摄像机、超声波测距芯片、摄像信号处理单片机、单片机和通信单元，其中：

所述超声波探头固定在被测点的土层以下，用于通过发出一组超声波，超声波触碰到被监测点地面标志物后返回；

所述超声波测距芯片用于通过超声波发出与返回的时间计算得出超声波探头与地面标志物的距离，并将测得的距离数据传输到单片机中；

所述摄像头用于拍摄被监测点的实况图像；图像数据经过所述摄像信号处理单片机处理成二进制格式的数据发送到所述单片机中；

所述单片机对距离数据以及摄影的二进制数据进行打包处理，然后结合超声波探头和摄像机的id信息一起通过通信单元发送给服务器。

具体地，所述多个地质灾害监测装置分别用于检测泥石流地面，石头或滑坡塌方的标志物；

当地质灾害监测装置监测泥石流地面时，所述第一阈值为20mm,第三阈值是10mm；第二阈值为30mm,第四阈值是5mm；

当地质灾害监测装置监测石头时，所述第一阈值为50mm,第三阈值是5cm；第二阈值为20mm,第四阈值是3cm；

当地质灾害监测装置监测滑坡塌方的标志物时，所述第一阈值为0mm,第三阈值是10cm；第二阈值为20mm,第四阈值是5cm。

进一步地，所述超声波探头通过太阳能板和电池进行供电，所述太阳能板和电池通过电源控制器与超声波探头连接。

进一步地，所述超声波探头和超声波测距芯片设置有多组，多组超声波探头和超声波测距芯片顺序连接后并联到所述单片机上。

优选地，所述超声波的型号为js16或者m30,所述超声波测距芯片型号为s102.

优选地，所述单片机型号为stc51,所述通信模块为gprs通信模块，采用型号usr730。

优选地，所述太阳能板型号为fsm30或fsm50,所述电池型号为hrx-1206或者hrx-1203，所述电源控制器型号为k-ldc。

进一步地，所述地质灾害监测装置还包括倾斜传感器和倾斜数据处理单片机，所述倾斜传感器固定在挡土墙或石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由倾斜数据处理单片机计算出倾斜角度变化值，并将得到的变化值发送到单片机中；

所述单片机对倾斜角度变化值进行打包处理，然后结合倾斜传感器的id信息一起通过通信单元发送给所述服务器。

进一步地，所述地质灾害监测装置还包括压电式振动传感器以及振动信息单片机，所述压电式振动传感器固定在防护网上，石块滚下来时冲击防护网发生震动，所述压电式振动传感器检测到振动状态，并有振动信息单片机计算振动值，将所述振动值发送到单片机中；

所述单片机对振动值进行打包处理，然后结合压电式振动传感器的id信息一起通过通信单元发送给所述服务器。

优选地，所述倾斜传感器型号为sca06c，所述倾斜数据处理单片机型号为stc51；所述压电式振动传感器的型号为rz12，所述振动信息单片机型号为stc51。

本发明有益的技术效果：本发明采用地质灾害监测装置检测泥石流地面，石头或滑坡塌方的标志物，结合被监测点的累计降雨量、预计降雨量与现场监测点的传感器数据组合分析得出发生地质灾害的风险，发出灾害预警；地质灾害监测装置结构简单，制造和实用成本低，检测的准确率更好。

附图说明

图1为本发明的一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统整体结构示意图。

图2为本发明的一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统服务器分析处理流程图。

图3为本发明中地质灾害监测装置的整体结构原理图。

图4为本发明中地质灾害监测装置实施例1的原理图。

图5为本发明中地质灾害监测装置实施例2的原理图。

图6为本发明中地质灾害监测装置实施例3的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

如图1-3所示，一种带有地质灾害监测装置的地质监测系统，包括多个地质灾害监测装置，多个地质灾害监测装置监测到的距离数据联合自身的id数据通过各自的通信单元均传输给服务器；

所述服务器接收传感器数据和气象局的雷达数据，通过雷达数据给出的被监测点的累计降雨量、预计降雨量与地质灾害监测装置监测的数据组合分析发出地质灾害预警：

当本地5公里范围内1小时内的累计降雨量大于第一阈值，且读取的地质灾害监测装置数据大于第三阈值时，服务器直接发出灾害预警；

当本地5公里范围内未来1小时的累计降雨量大于第二阈值，且地质灾害监测装置数据大于第四阈值时，服务器直接发出灾害预警；

其中，第二阈值大于第一阈值，第四阈值小于第三阈值；

包括通过电信号顺序连接的超声波探头c、摄像机s、超声波测距芯片uc、摄像信号处理单片机us、单片机u和通信单元ut，其中：

所述超声波探头c固定在被测点的土层以下，用于通过发出一组超声波，超声波触碰到被监测点地面标志物后返回；

所述超声波测距芯片用于通过超声波发出与返回的时间计算得出超声波探头与地面标志物的距离，并将测得的距离数据传输到单片机中；

所述摄像头用于拍摄被监测点的实况图像；图像数据经过所述摄像信号处理单片机处理成二进制格式的数据发送到所述单片机中；

所述单片机对距离数据以及摄影的二进制数据进行打包处理，然后结合超声波探头和摄像机的id信息一起通过通信单元发送给服务器。

优选地，所述多个地质灾害监测装置分别用于检测泥石流地面，石头或滑坡塌方的标志物；

当地质灾害监测装置监测泥石流地面时，所述第一阈值为20mm,第三阈值是10mm；第二阈值为30mm,第四阈值是5mm；

当地质灾害监测装置监测石头时，所述第一阈值为50mm,第三阈值是5cm；第二阈值为20mm,第四阈值是3cm；

当地质灾害监测装置监测滑坡塌方的标志物时，所述第一阈值为0mm,第三阈值是10cm；第二阈值为20mm,第四阈值是5cm。

参考图2，设l10为泥石流源头的深度；设l20为某石头的位置移动距离；设l40为某标志物连续的移动位置。j1为监测点1小时内累计降雨量，j24为监测点不超过24小时的累计降雨量，y1为监测点未来1小时内预计降雨量。

1)检测泥石流预警时：

当本地5公里范围内1小时内的累计降雨量大于20mm，且读取的地质灾害监测装置数据大于20mm时，服务器直接发出泥石流灾害预警；

当本地5公里范围内未来1小时的累计降雨量大于30mm，且监测点的有上游塌方滑坡时，服务器直接发出泥石流灾害预警。

2)检测塌方滑坡预警时：

当本地5公里范围内累计降雨量大于50mm，且读取的地质灾害监测装置数据大于5cm时，服务器直接发出塌方滑坡灾害预警；

当本地5公里范围内未来1小时的累计降雨量大于20mm，且传感器监测到监测点的标志物移动位置超过3cm时，服务器直接发出塌方滑坡灾害预警。

2)检测落石预警时：

读取的地质灾害监测装置数据大于10cm时，服务器直接发出落石灾害预警；

当本地5公里范围内未来1小时的累计降雨量大于20mm，且传感器监测到监测点的一个石块位置超过5cm时，服务器直接发出落石灾害预警。

所述超声波探头通过太阳能板和电池进行供电，所述太阳能板和电池通过电源控制器与超声波探头连接。所述被监测为泥石流地面、石头和滑坡标志物。所述超声波探头和超声波测距芯片设置有多组，多组超声波探头和超声波测距芯片顺序连接后并联到所述单片机上。所述超声波的型号为js16或者m30,所述超声波测距芯片型号为s102。所述单片机型号为stc51,所述通信模块为gprs通信模块，采用型号usr730。所述太阳能板型号为fsm30或fsm50,所述电池型号为hrx-1206或者hrx-1203，所述电源控制器型号为k-ldc。所述服务器为阿里云云服务器。

所述地质灾害监测装置可以是用于监控泥石流、落石和塌方滑坡的检测装置，本实施例中具体介绍泥石流监测装置。

参照图4，是本实施例的泥石流监测装置：

泥石流监测装置由太阳能和电池供电，可连续7天阴雨天气，gprs数据传输，不需要对外接线，非常适合于野外安装。其采用超声波监测泥石流深度，精度高可靠。

在图3中，p7是30w太阳板，优选型号为fsm30，p8为12v10ah的锂电池，优选型号为hrx-1206，p9为电源控制器，优选型号为k-ldc；c5为收发一体的超声波探头，优选型号为js16，u17为超声波测距芯片，优选型号为s102，u16为摄像信号处理单片机优选型号为stc51、u18为单片机用于对u17的数据进行格式处理，优选型号为stc51、u19为单片机，优选型号为stc51，s3为摄像机，优选型号为ulc-doc038d，u20为gprs通信单元，优选型号为usr730。

监测泥石流原理是，c5每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰石头后返回，由u17计算出l5的距离，精确到1mm，当发生泥石流时，l5距离发生变化，摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机u12处理成二进制格式的数据v3。l5、v3数据送到u19数据处理打包，包含id、l5、v3值等内容的数据包通过u20上传到服务器。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，在实施例1的基础上本实施中的地质灾害监测装置还包括倾斜传感器和倾斜数据处理单片机，所述倾斜传感器固定在挡土墙或石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由倾斜数据处理单片机计算出倾斜角度变化值，并将得到的变化值发送到单片机中；

所述单片机对倾斜角度变化值进行打包处理，然后结合倾斜传感器的id信息一起通过通信单元发送给所述服务器。其中倾斜传感器型号为sca06c，倾斜数据处理单片机型号为stc51。

以下是利用本发明技术实施的用于监测滑坡塌方的智能地质灾害监测装置。

滑坡和塌方地质灾害是类似的灾害，滑坡是由于土层松动，发生几厘米的位移，随着位移增大，突然发生大块土层整体向下滑动几米甚至几十米。塌方与滑坡不同是塌方的山体更加倾斜，最后土层是掉下来不是滑下来。灾害前两者的“前兆”基本一致，因此采用同类技术监测，滑坡塌方传感器的工作原理是监测土层的位移，再辅助挡土墙或石块的倾斜监测判断土层是否松动，增加视频采集作为人工确认依据。

图5本实施例中用于监测滑坡塌方的智能地质灾害监测装置。

在图5中，p1是30w太阳板，优选型号为fsm30，p2为12v10ah的锂电池，优选型号为hrx-1206，p3为电源控制器，优选型号为k-ldc；b1和b2是标志物(可以是石头或其他随土层移动的标志物)，c1、c2为收发一体的超声波探头，优选型号为m30，同时接2路超声波传感器同时监控20米内的2块标志物(最多可以同时接8路)，u1、u2为超声波测距芯片，优选型号为s102，u3为单片机用于对u1、u2的数据进行格式处理，u4为倾斜数据处理单片机、u5为摄像信号处理单片机、u6为单片机，优选型号为stc51，q1、q2为倾斜传感器(最多可以同时接8路)，优选型号为sca06c，s1为数字摄像头，优选型号为ulc-doc038d，u7为gprs通信单元，优选型号为usr730。

塌方滑坡监测原理是，c1、c2每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰标志物后返回，由u1、u2计算出l1、l2的距离，精确到1mm，当土层松动后发生移动时，b1和b2标志物的距离l1、l2距离发生变化(传感器通过钢筋固定再土层以下，土层小的移动时，传感器不移动)。q1、q2倾斜传感器固定在挡土墙，或山坡上较大的石块上，当土层下滑时挡土墙和石块发生倾斜，由单片机u4计算出倾斜角度变化值r1、r2。摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机u5处理成二进制格式的数据v1。l1、l2、r1、r2、v1数据送到u6数据处理打包，包含id、l1、l2、r1、r2、v1值等内容的数据包通过u7上传到服务器。

实施例3

本实施例与实施例1和2的不用之处在于，本实施在实施例1或者实施例2的基础上地质灾害监测装置还包括压电式振动传感器以及振动信息单片机，所述压电式振动传感器固定在防护网上，石块滚下来时冲击防护网发生震动，所述压电式振动传感器检测到振动状态，并有振动信息单片机计算振动值，将所述振动值发送到单片机中；

所述单片机对振动值进行打包处理，然后结合压电式振动传感器的id信息一起通过通信单元发送给所述服务器，压电式振动传感器的型号为rz12，所述振动信息单片机型号为stc51。

山坡上的石块由于土层松动，发生几厘米的位移或倾斜，随着位移和倾斜角度的增大，石块突然向下落。落石传感器的工作原理是监测石块的位移和倾斜角度，再辅助落石冲击防护网的震动监测，增加视频采集作为人工确认依据。

图6提供了一种用于监测落石的智能地质灾害监测装置。

在图6中，p4是30w太阳板，优选型号为fsm30，p5为12v10ah的锂电池，优选型号为hrx-1206，p6为电源控制器，优选型号为k-ldc；，b3和b4是有滑落风险的石块，c3、c4为收发一体的超声波探头，优选型号为m30，同时接2路超声波传感器同时监控20米内的2块石头(最多可以同时接8路)，u8、u9为超声波测距芯片，优选型号为s102，z1、z2为压电式震动传感器，优选型号为rz12(最多可以同时接8路)，u10用于对u8、u9的数据进行格式处理，u11为倾斜数据处理单片机、u12为摄像信号处理单片机，u13为单片机、u14为振动信息单片机，优选型号为stc51，q3、q4为倾斜传感器(最多可以同时接8路)，优选型号为sca06c，s2为数字摄像头，优选型号为ulc-doc038d，u15为gprs通信单元，优选型号为usr730。

落石监测原理是，c3、c4每隔5秒发出一组超声波，超声波触碰标志物后返回，由u8、u9计算出l3、l4的距离，精确到1mm，当石块松动后发生移动时，l3、l4距离发生变化(传感器通过钢筋固定再土层以下，土层小的移动时，传感器不移动)。q3、q4倾斜传感器固定在石块上，石块发生倾斜，由单片机u11计算出倾斜角度变化值r3、r4。石块滚下来时冲击防护网发生震动，z1、z2监测到状态值k1、k2。摄像机拍摄隐患点的实况图像，该图像作为人工确认灾害是否发生的直观依据。图像数据经过单片机u12处理成二进制格式的数据v2。l3、l4、r3、r4、k1、k2、v2数据送到u13数据处理打包，包含id、l3、l4、r3、r4、k1、k2、v2值等内容的数据包通过u15上传到服务器。

本发明采用地质灾害监测装置检测泥石流地面，石头或滑坡塌方的标志物，结合被监测点的累计降雨量、预计降雨量与现场监测点的传感器数据组合分析得出发生地质灾害的风险，发出灾害预警；地质灾害监测装置结构简单，制造和实用成本低，检测的准确率更好。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。