一种公路危岩无线监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种公路危岩无线监测预警系统，包括多个低功耗一体化无线点式测斜仪、系统主控装置、由监测主机及数据管理系统和GPRS DTU构成的远程管理中心、GPRS云服务器、由声光报警告示牌和文字灯光报警告示牌构成的声光报警系统、现场用RF无线遥控收发器、铅酸蓄电池和太阳能电池板。本发明专利技术基于一个ZigBee无线通信管理器构建无线传感网和现场声光报警控制网，基于GPRS组成远程预警和远程控制网络，基于RF无线通信技术实现现场人工无线控制，基于三种无线通信技术的系统结构设计，为现场各装置的低功耗提供了可能、为各装置在现场的安装部署和人员操作提供了极大的便利性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种公路危岩无线监测预警系统，包括多个低功耗一体化无线点式测斜仪、系统主控装置、由监测主机及数据管理系统和GPRS DTU构成的远程管理中心、GPRS云服务器、由声光报警告示牌和文字灯光报警告示牌构成的声光报警系统、现场用RF无线遥控收发器、铅酸蓄电池和太阳能电池板。本专利技术基于一个ZigBee无线通信管理器构建无线传感网和现场声光报警控制网，基于GPRS组成远程预警和远程控制网络，基于RF无线通信技术实现现场人工无线控制，基于三种无线通信技术的系统结构设计，为现场各装置的低功耗提供了可能、为各装置在现场的安装部署和人员操作提供了极大的便利性。【专利说明】一种公路危岩无线监测预警系统
本专利技术涉及一种公路危岩无线监测预警系统，属于

技术介绍
现有的危岩或边坡监测预警系统多采用二维或三维图像监测、雷达监测、激光监测、超声波监测以及光纤光栅的监测方法，主要差别在于对于山体变形的传感采集方法不同，传感器均存在较大不同。因此，各方法的系统构成、装置成本、施工成本以及后续维护费用均存在较大差异。公路及铁路危岩监测的背景，在于高边坡一般所处地理位置较为偏僻，边坡自身恶劣的特殊地理环境，监测装置的电源供应、埋设和施工、以及后期的维护对于系统的成功应用至关重要，从而对危岩监测系统采用的技术和方案设计提出了较高的要求。中国专利技术专利公开号CN105118241A公开了一种用于危岩体崩塌监测的预警系统，该系统是为一种岩体运动监测装置，无数据记录和处理功能，预警需要现场人员看到警示灯再人工发出灾害警报，是一种非自动化预警系统；中国专利技术专利公开号CN104751603A公开了危岩崩塌监测预警系统及方法，该方法是图像监测方法的一种，采用两台激光摄像机监测100米范围内的危岩体的变形，但图像法存在的问题主要在于受雨雪雾尘等影响较大且装置功耗较大，电源要求较高，此外动物及人类在监测区域的活动也会导致图像分析误判；中国专利技术专利公开号CN103033140A公开了一种利用激光位移传感器监测危岩体崩塌的装置，该装置由激光位移传感器、标靶、无线传输模块等组成，该装置组成复杂，可实现高精度测量，但对安装地点要求较高，成本较高。目前危岩监测预警系统主要存在以下缺点: I)组成装置成本高 现有的激光测距、机载雷达、夜视摄像头摄像、超声波测距、光纤光栅变形测量等方法应用于危岩及崩塌体监测，设备的组成成本较高，且设备功耗较高，需依靠市电或者配置大容量蓄电池，从而导致系统整体成本较高，初始投资较高。2)安装维护不够方便 由于公路或铁路两侧的边坡环境较为恶劣，装置的安装铺设极为不便，例如光纤光栅传感器无法铺设在待监测的边坡危岩上，只能铺设在边坡下的铁路沿线;摄像头、激光及超声波发射装置功耗大，电源的供应要求较高，需要铺设电缆或者采用大容量蓄电池配合太阳能板供电，在危岩边坡上的安装存在较大的不便。3)应用环境要求高 现有的摄像图像分析监测方法，受监测区域人或动物的活动，以及监测区植被的晃动、落叶等影响，会导致图像处理出现误判，需要人工进行分析干预，无法做到全自动化监测预警;激光、超声波监测方法，由于激光和超声波自身的特性，受到发射距离、雨雪雾尘以及温度的影响较为显著，对安装地点的环境要求比较高。4)系统功能不完备 现有的危岩监测预警系统，有些仅实现对危岩突发情况的监测功能，无对危岩渐变过程的实时监测；有些仅记录数据，数据需后续分析得出，无法做出实时判断提供预警功能；有些仅向远程中心提供预警信息，无现场实时预警设施及功能;有些具备现场预警设施，但实施设置不合理，且无法远程控制启动预警系统，无法真正实现对车辆行人的预警功能。
技术实现思路
为解决现有危岩监测预警系统技术和功能上的不足，本专利技术提出了一种功能构成完整、装置成本低、施工便捷、组网方便、运行可靠的全自动化、低功耗的公路危岩无线监测预警系统，具有实时监测、智能判断、远程预警控制和现场声光预警控制等功能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: 一种公路危岩无线监测预警系统，包括多个一体化无线点式测斜仪、系统主控装置、由监测主机及数据管理系统和GPRS DTU构成的远程管理中心、GPRS云服务器、由声光报警告示牌和文字灯光报警告示牌构成的声光报警系统、现场用RF无线遥控收发器、铅酸蓄电池和太阳能电池板； 所述多个一体化无线点式测斜仪安装于危岩上的待监测点，组成对危岩变形的无线传感监测网络，将实时监测数据发送给系统主控装置;所述系统主控装置通过ZigBee网络的管理，实现对无线传感监测网络以及声光报警系统的无线管理； 所述系统主控装置通过GRPS云服务器和GPRS DTU，将监测数据定时、将报警信息实时发送给远程管理中心的监测主机及数据管理系统，同时，系统主控装置实时接收监测主机及数据管理系统的远程遥控命令，开启或关闭声光报警系统； 所述GPRS云服务器通过建设第三方的云平台固定IP服务器，实现现场系统主控装置的GPRS通信模块和远程管理中心的GPRS DTU的GPRS通信的数据解析和转发； 所述现场用RF无线遥控收发器，用于现场操作人员无线遥控系统主控装置，现场开启或关闭声光报警系统； 所述铅酸蓄电池和太阳能电池板在系统主控装置的电源管理下，实现对系统主控装置的供电。前述的系统主控装置由主控模块、ZigBee无线通信管理模块、GPRS无线通信模块、电源管理模块和RF无线遥控接收器、ZigBee天线和GPRS吸盘天线组成;所述电源管理模块实现对太阳能电池板和铅酸蓄电池的充电管理;所述ZigBee无线通信管理模块实现对无线传感监测网络和声光报警系统的ZigBee网络节点的动态管理，实现将采集到的危岩变形监测数据实时发送给主控模块，并在主控模块的控制下，实现对声光报警系统的无线遥控;所述GPRS无线通信模块通过GPRS云服务器，实现对主控模块和远程管理中心的远程通信； 在正常工作中，所述主控模块分析实时采集的危岩变形监测数据，结合内部的危岩崩塌预警模型，智能判断是否进行预警;若无需预警，则将危岩变形监测数据整理汇编后根据远程管理中心设定的自报周期定时通过GPRS无线通信模块发送给远程管理中心;若危岩变形监测数据达到预警阈值，则主控模块立即将危岩变形监测数据发送给远程管理中心，同时，自动通过ZigBee无线通信管理模块启动公路沿线安装的声光报警告示牌，并设置提高一体化无线点式测斜仪的测量频次，对危岩变形进行加密测量。前述的当现场巡视人员发现有系统未监测到的异常情况时，通过现场RF无线遥控方式，人工向RF无线遥控接收器发送控制信号，再通过主控模块启动现场的声光报警告示牌;当预警发出的险情排除后，人工遥控关闭现场的声光报警告示牌。前述的一体化无线点式测斜仪由安装底座、太阳能板、点式测斜仪外壳和置于点式测斜仪外壳内的无线点式测斜仪电路板、倾斜传感芯片、内置ZigBee天线和内置可充电电池组构成，所述太阳能板嵌入点式测斜仪外壳的上表面，构成一体化设计;所述安装底座上设置安装调节螺杆，通过安装调节螺杆将仪器调整至初始位置;所述安装底座上还设置倾斜敏感方向标志。前述的声光报警系统由3个声光报警告示牌和I个文字灯光报警告示牌组成，所述声光报警告示牌和文字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路危岩无线监测预警系统，其特征在于，包括多个一体化无线点式测斜仪、系统主控装置、由监测主机及数据管理系统和GPRS DTU构成的远程管理中心、GPRS云服务器、由声光报警告示牌和文字灯光报警告示牌构成的声光报警系统、现场用RF无线遥控收发器、铅酸蓄电池和太阳能电池板；所述多个一体化无线点式测斜仪安装于危岩上的待监测点，组成对危岩变形的无线传感监测网络，将实时监测数据发送给系统主控装置；所述系统主控装置通过ZigBee网络的管理，实现对无线传感监测网络以及声光报警系统的无线管理；所述系统主控装置通过GRPS云服务器和GPRS DTU，将监测数据定时、将报警信息实时发送给远程管理中心的监测主机及数据管理系统，同时，系统主控装置实时接收监测主机及数据管理系统的远程遥控命令，开启或关闭声光报警系统；所述GPRS云服务器通过建设第三方的云平台固定IP服务器，实现现场系统主控装置的GPRS通信模块和远程管理中心的GPRS DTU的GPRS通信的数据解析和转发；所述现场用RF无线遥控收发器，用于现场操作人员无线遥控系统主控装置，现场开启或关闭声光报警系统；所述铅酸蓄电池和太阳能电池板在系统主控装置的电源管理下，实现对系统主控装置的供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华涛，李永红，景波云，蓝彦，芮钧，苏天明，解祥富，罗孝兵，胡少英，李桂平，安保庆，李冰，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32