一种无源边坡灾害智能识别及告警系统的制作方法

1.本实用新型属于边坡工程安全监测技术领域，尤其是涉及一种无源边坡灾害智能识别及告警系统。


背景技术：

2.落石、滑坡、泥石流等地质灾害，常发生于铁路沿线边坡，由于其发生具有突发性和不可预测性，严重威胁着铁路的运营安全。目前铁路边坡监测落石、滑坡、泥石流等灾害的主要措施有人防与技防两种。人防即采用人工巡查或驻守的方式，需要耗费大量的人力，且效率低、耗时长、存在空窗期，难以实时有效地监测。技防通常采用视频监控、红外激光雷达、测斜仪以及gnss等技术手段，但受技术的限制、环境的影响，在铁路边坡灾害监测上均存在一定的局限性：
3.单独的视频监控在安防领域应用广泛，但在环境更为复杂的铁路堑坡适用性较差。如难以识别到较小的落石；易受自然环境(如植被)、气候状况(如强光、雨雪)以及照明等因素的影响降低监测效果，进而产生漏报、误报。红外激光雷达是运用激光扫描轨面成像的方式，监测轨面是否存在落石进行告警的技术手段。其对非落石等异物容易出现误报，且监测范围有限。光纤光栅、测斜仪和gnss均为点式监测，相邻测点区间容易出现漏报。
4.以上技术手段均难以实现全天候、无死角、分布式、实时在线安全监测。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的缺陷和不足问题；本实用新型提出了一种无源边坡灾害智能识别及告警系统，在无电力供应的野外边坡段，实现自然灾害监测及告警的系统，可全天候实时在线监测及告警边坡周边安全情况，对灾害事件零漏报，低误报。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含支撑立杆、拓展立杆、风能辅助装置、摄像头、太阳能充电板、蓄电池盒、集成主机、传感光缆；所述的支撑立杆的顶端连接有拓展立杆，拓展立杆上分别连接有风能辅助装置、摄像头，支撑立杆顶端两侧固定有一对太阳能充电板，且拓展立杆中间固定有蓄电池盒、集成主机，所述的集成主机内集成有光纤振动监测模块、ai模块、电量监测模块、无线通信模块、微型计算机；所述的光纤振动监测模块上连接有数个闭环的传感光缆，且传感光缆铺设于边坡表面或边坡围栏上；所述的光纤振动监测模块对传感光缆传输激光信号、接收激光信号进行振动检测。
7.作为优选，所述的蓄电池盒与集成主机、摄像头进行供电，且风能辅助装置、太阳能充电板与蓄电池盒内电池组连接进行充电作业。
8.作为优选，所述的电量监测模块实时监控蓄电池盒内蓄电池电量以及充放电分析，组成智能节电控制系统。
9.作为优选，所述的微型计算机接收光纤振动监测模块以及摄像头采集数据进行分析过滤，并通过无线通信模块将关键数据传输到云端/用户/监控中心。
10.作为优选，所述的无线通信模块以移动通信网络为基础与远端计算机、移动app终
端连接。
11.采用上述结构后，本实用新型有益效果为：
12.1、本实用新型所述系统无需外部供电，系统本身功耗低，通过自身太阳能充电装置和风能充电装置供电，尤其适用于野外无电力供应的边坡工程灾害监测。
13.2、本实用新型所述系统采用激光干涉传感技术，以光纤作为光传输介质，通过感知微弱振动、形变判断是否发生自然灾害。激光干涉技术是目前精度最高的线性位移测量技术，具有超高的灵敏度。
14.3、本实用新型所述系统采用“耳、眼、脑”结合的方式实现高精确度的报警。其中集成主机是系统“中枢”，同时具备数据采集、数据分析、报警分析、ai处理等功能；传感光缆是“耳朵”，具备敏锐的异常感知功能；摄像头是“眼睛”，具备可视和确认功能。
15.4、本实用新型所述系统可采用多种告警方式，短信告警、电话告警、监控室声光报警等，满足通知各级管理人员的需求。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型的集成主机组成示意图；
19.图3为本实用新型的工作原理示意图；
20.附图标记说明：支撑立杆1、拓展立杆2、风能辅助装置3、摄像头4、太阳能充电板5、蓄电池盒6、集成主机7、传感光缆8、光纤振动监测模块701、ai模块702、电量监测模块703、无线通信模块704、微型计算机705。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
22.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
23.参看如图1、图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含支撑立杆1、拓展立杆2、风能辅助装置3、摄像头4、太阳能充电板5、蓄电池盒6、集成主机7、传感光缆8；所述的支撑立杆1的顶端连接有拓展立杆2，拓展立杆2上分别连接有风能辅助装置3、摄像头4，支撑立杆1顶端两侧固定有一对太阳能充电板5，且拓展立杆2中间固定有蓄电池盒6、集成主机7，所述的集成主机7内集成有光纤振动监测模块701、ai模块702、电量监测模块703、无线通信模块704、微型计算机705；所述的光纤振动监测模块701上连接有数个闭环的传感光缆8，且传感光缆8铺设于边坡表面或边坡围栏上；所述的光纤振动监测模块701对传感光缆8传输激光信号、并接收回流的激光信号进行振动检测。
24.进一步，所述光纤振动监测模块701可采用光纤迈克尔逊干涉仪技术、otdr技术或双马赫增德尔技术等，以光纤作为传感介质，通过感知微弱振动、形变判断是否发生落石、滑坡、坍塌、泥石流等自然灾，光纤迈克尔逊干涉仪技术是一种超高灵敏度的振动感知技术，可实现系统对灾害事件零漏报；光纤振动监测模块701硬件系统中采用了抗风雨算法，可使传感光缆对落石、滑坡、泥石流等事件的感知不受风雨所引发的振动影响，降低天气变化所造成的灾害误报；且光纤振动监测模块701可连接多路传感光缆8进行同步监测，提高系统灾害监测的覆盖面积。
25.进一步地，所述的蓄电池盒6与集成主机7、摄像头4进行供电，且风能辅助装置3、太阳能充电板5与蓄电池盒6内电池组连接进行充电作业。
26.进一步地，所述的电量监测模块703实时监控蓄电池盒6内蓄电池电量以及充放电分析，组成智能节电控制系统；可大大延长系统在连续极端天气(无阳光，无风)下的工作时间。
27.进一步地，所述微型计算机705可在本地计算、处理、分析各传感光缆8及摄像头4采集的数据，过滤掉大部分散乱、无效数据后，仅回传部分关键数据到用户/监控室进行查看、处置，极大程度降低网络带宽需求；所述无线通信模块704采用无线网络传输，可支持远端计算机、移动终端进行远程web访问，短信告警方式通知各级管理人员。
28.本具体实施方式的工作原理为：传感光缆8紧贴铺设于边坡上，当泥石流或滑坡体下滑时会冲击传感光缆令光缆产生形变，落石滚落过程中会产生振动、声波，传感光缆通过感知这些异常形变、振动、声波，将异常事件与信号数据收集并发送至系统主机；
29.光纤振动监测模块701监测到边坡异常的同一时间，系统联动摄像头4抓拍现场照片，并将抓拍照片上传至ai模块702；
30.集成主机7一方面对传感光缆8感知到的震动数据进行解调处理和特征分析，另一方面对摄像头4拍摄的现场图像进行处理及ai模块702识别分析，经系统确认为落石、泥石流或山体滑坡等异常灾害后，即刻发出警报；
31.微型计算机705通过无线通信模块704将报警位置、时间和现场照片等信息发送至相关人员的移动终端；相关管理人员可通过电脑、平板、手机等设备登入系统对边坡信息、报警信息进行查看、处理。
32.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
33.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。