一种用于黄土边坡在线监测的地质灾害监测预警系统的制作方法

1.本发明属于边坡监测预警技术领域，具体涉及一种用于黄土边坡在线监测的地质灾害监测预警系统。


背景技术：

2.边坡现存在的问题是黄土坡面的雨水冲蚀以及崩塌的问题，且黄土似乎呈现多期黄土的分层现象。场地的沉积地层为第四系松散沉积物，下部为第三系砖红色泥质砂岩及砂质泥岩，按地层分布顺序自上而下依次为素填土、黄土、粉士、泥质砂岩及砂质泥岩。黄土坡面地质条件较差，由于强降雨等气候耦合作用，坡面受冲蚀以及崩塌存在坡体失稳的问题，对安全极易造成威胁。
3.为了减少边坡灾害对人民生命财产安全造成的损失，必须及时对边坡灾害进行变形监测和预报。变形监测的方式多种多样，已从简单的人工法发展到了目前的高精度仪器测定法，目前，边坡变形监测方法主要有：大地测量法、近景拍摄法、gps法、激光法等，但现有的边坡监测和监控控技术，多着重于单一因素监测，均存在监控成本高、分析难度大等问题，而单一的的监测方法所获得的相关数据往往在准确性和可参考性上均存在不足，不能完全体现边坡的实际灾害发生情况，也会导致边坡的监测安全预警工作具有极大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于黄土边坡在线监测的地质灾害监测预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种用于黄土边坡在线监测的地质灾害监测预警系统，包括数据感知层、信号传输层、数据处理层、数据接收层和数据终端层；
7.所述数据感知层包括若干个固定安装在黄土边坡的gnss基站、图像传感器、位移传感器、压力传感器、测斜仪和雨量计，用于提供测点信息，并监测边坡的绝对形变、相对形变和降雨量的数据信息；
8.所述信号传输层包括lpwan和4g/5g网络，用于实现数据感知层与数据处理层的交互通信；
9.所述数据处理层包括云数据中心、分析帮助中心和lot平台，用于实现数据流处理和设备的远程管理控制；
10.所述数据接收层为api，用于实现数据处理层和数据终端层的数据传输；
11.所述数据终端层包括数据终端和移动终端，用于实现监测数据展示和数据预警。
12.所述雨量计和图像传感器安装在坡脚建筑物上。
13.所述图像传感器选用摄像头。
14.所述gnss基站、位移传感器、压力传感器、测斜仪和雨量计的线路均通过管路保护
与采集箱相连接。
15.所述采集箱内部还设置有防雷保护系统，用于对接入设备进行全面防护。
16.所述防雷保护系统包括电源线路防雷保护、通讯线路防雷保护、室外设备直击雷防护及接地系统。
17.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
18.本发明利用在线监测手段，建立边坡在线监测预警平台，保证边坡整体安全，并在发生大面积滑坡、垮塌时能够及时预警，减小了经济损失和人员安全风险，同时能够收集边坡变形数据，为黄土边坡的形变研究提供了数据支持。
附图说明
19.图1是本发明实施例的框架示意图。
20.图2是本发明实施例的设备组网示意图。
21.图3是本发明实施例的主页示意图。
22.图4是本发明实施例的数据展示页面示意图。
23.图5是本发明实施例的数据预警页面示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1所示，本发明所述的一种用于黄土边坡在线监测的地质灾害监测预警系统，包括数据感知层、信号传输层、数据处理层、数据接收层和数据终端层；所述数据感知层包括若干个固定安装在黄土边坡的gnss基站、图像传感器、位移传感器、压力传感器、测斜仪和雨量计，用于提供测点信息，并监测边坡的绝对形变、相对形变和降雨量的数据信息；所述信号传输层包括lpwan和4g/5g 网络，用于实现数据感知层与数据处理层的交互通信；所述数据处理层包括云数据中心、分析帮助中心和lot平台，用于实现数据流处理和监测设备的远程管理控制；所述数据接收层为api，用于实现数据处理层和数据终端层的数据传输；所述数据终端层包括数据终端和移动终端，用于实现监测数据展示和数据预警。
27.所述数据感知层中各设备选型见表1。
28.表1监测设备选型表
[0029][0030][0031]
所述数据感知层中各设备监测内容见表2。
[0032]
表2监测设备监测内容
[0033][0034]
所述雨量计和图像传感器安装在坡脚建筑物上，雨量计通过膨胀螺丝固定安装于房屋屋顶或露天开阔处，并采用水泥墩固定，雨量计立柱水泥墩浇筑方法和要求如下：混凝土基础上建设，依照30cm*30cm*45cm设计，要凿开原有混凝土至少15cm，用清洁水冲洗干净，露出原有钢筋，具体浇筑混凝土所需沙石、水泥等。根据雨量计本身需求，设计墩身不需要配筋，砖石结构即可，在原有 24方墩基础上外层涂抹砂灰厚度不小于30mm，并作外观抛光处理，并在墩身顶端预埋固定钢件。
[0035]
所述图像传感器选用摄像头，摄像头固定在坡脚房屋墙壁上，安装使用膨胀螺丝加固定支架连接方式，摄像头确保能看到边坡全貌。
[0036]
如图2-5所示，所述数据终端层用于展示边坡设备布点图，数据运行情况以及预警信息，为整个监测平台的数据总览(如图3)，客户可通过电脑或者手机客户端进行操作和查询；监测平台数据展示主要为曲线图展示，默认为1天的数据变化，同时包括数据对比分析，数据报表下载以及人工数据上传等功能 (如图4)；数据预警包括设备预警和项目预警(如图5)，可以设置单向阈值，也可以设置双向阈值(如位移、温度和加速度等)，移动终端同样具备查看监测数据，上传人工报表、图片，接受预警信息，报送异常情况等功能。
[0037]
所述gnss基站、位移传感器、压力传感器、测斜仪和雨量计的线路均通过管路保护与采集箱相连接，采集箱内部还设置有防雷保护系统，所述防雷保护系统包括电源线路防雷保护、通讯线路防雷保护、室外设备直击雷防护及接地系统，通过采用多套避雷针、天馈防浪涌、信号防浪涌，对接入设备全面防护。
[0038]
(1)电源线路防雷
[0039]
根据iec 61312《雷电电磁脉冲的防护》、gb 50057-2010《建筑物防雷设计规范》、gb 50054-2011《低压配电设计规范》及gb 50058-2014《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》中防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求，针对本发明的特点采用防雷设备，可防范从直击雷到各用电设备电压的侵袭。
[0040]
a、采用天馈防浪涌防雷设备保证用电设备不被雷电击穿。
[0041]
b、具体措施：在用户分配电的电源进线处，安装使用天馈防浪涌电源防雷模块，对用户分配电的电源进行保护。
[0042]
c、供电系统：
[0043]
1)供电电路安装防雷器件。
[0044]
2)电源pe的阻值大于4ω，共用接地，小于1ω。
[0045]
3)防雷模块前串接空开或熔断丝作保护，以防防雷器失效时将主电路对地短路，空开及熔断丝整定电流选配，但是一般不超过前级熔断装置。
[0046]
4)电源防雷器必须连接在主电路断路装置的输出端，并采用对地并联。
[0047]
5)电源防雷器的连接引线应小于0.5米，并要短而平直。
[0048]
6)电源防雷器的连接线应尽量成钝角弯曲。
[0049]
7)电源防雷器的引线应尽量以线色加以区分，并应机械式连接。
[0050]
8)进出建筑物的线路必须采取埋地并采取屏蔽措施，绝对禁止架空进出。
[0051]
9)电源布线必须远离电话或其它电源等线路，以防其它未做防雷的线路上的感应效应对信号线路产生二次感应。
[0052]
(2)数据采集设备的防雷保护
[0053]
数据采集设备的防雷包括前端采集设备的电源防护需根据其具体的供电形式(ac220v，dc24v等)选用相应的电源防雷产品，主要针对户外位移传感器、压力传感器、测斜仪、gnss、雨量计等进行保护。
[0054]
(3)接地系统
[0055]
接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体，接地体应采用：角钢不小于50
ꢀ×
50
×
5毫米；扁钢不小于40
×
4毫米。
[0056]
应将多根接地体连接成地网，地网的布置应优先采用环型地网，引下线应连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。接地注意事项：
[0057]
1)防雷接地必须小于4欧姆，当采取共用接地时应小于1ω。
[0058]
2)两个独立地之间距离必须大于20米，否则在两地之间加装等地位均衡装置。
[0059]
3)信号防雷器地线尽量与直击雷地线分开，目的是防止直击雷从地线反击信号设备。
[0060]
4)接地引线线径：接地装置引线(圆钢直径要大于10mm，扁钢截面大于 80mm2)。
[0061]
5)铜线与扁铁必须采用焊接或机械式连接，并作防腐处理。