一种冰川运动监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种冰川运动监测方法及系统，包括以下：在冰川表面布设采集节点；采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；将冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；根据冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；当判断结果表示是时，触发报警机制。本申请中的自动监测方法不需要人工干预，节约人力物力；本发明专利技术采用了高精度的MEMS芯片和Sirfstarii Ⅱ定位系统，并利用RF无线射频技术进行现场数据的汇聚，保证了监测数据的精度和传输的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冰川运动监测领域，特别是涉及一种冰川运动监测方法及系统。
技术介绍
全球气候变暖导致冰川区域消融加剧，从而冰川储量和面积大幅度减少。近几十年，冰川消融又出现了加剧趋势，导致许多小型冰川消融殆尽，由此也引起了一系列水资源和生态环境问题。因此，采用现代科技手段，对冰川运动进行监测显得尤为重要。随着现代科学技术的发展，对冰川研究的重点仅仅局限在冰川面积和体积的监测上，而越来越多的国家将目光放在了冰川运动姿态的监测上面。对于冰川运动姿态的监测，常规手段是通过手持GPS、设定测量桩等方式进行监测，该类方法需要人工方式采集GPS数据、人工测定测量桩和固定桩的距离来反应冰川体的相对位置变化，该类方法较为落后也浪费人力物力，不够科学。采用卫星遥感影像图的方法对冰川体运动进行监测，该方法结合GIS技术使用DEM数据来提取相关信息，过程较为复杂，对技术人员的要求相对较高，另外天气的变化对卫星遥感影像的采集也会产生不同程度的影响，从而影响了数据的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冰川运动监测方法及系统，通过将能够反应冰川体运动状态的装置埋设于冰川体上，监测出随冰川体的运动而发生变化，并通过无线局域网或北斗卫星传输方式将数据传输到监控中心，提高了监测的精度，并为相关技术人员进行研究分析和判断提供了依据。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：在冰川表面布设采集节点；所述采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；将所述冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；根据所述冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；当所述判断结果表示是时，触发报警机制。可选的，所述在冰川表面布设采集节点，具体为：采用无人机抛撒的方式在冰川表面布设采集节点，所述采集节点具有休眠模式。可选的，所述触发报警机制具体为：通过北斗传输技术向监控中心发送报警信号。可选的，所述三维运动加速度为X、Y、Z三个方向运动加速度。本申请还包括一种冰川运动监测系统，其特征在于，包括以下：采集节点布设单元，用于在冰川表面布设采集节点；数据采集单元，用于所述采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；数据传输单元，用于将所述冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；测量单元，用于根据所述冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；判断单元，用于判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；报警单元，用于当所述判断单元的结果表示是时，触发报警机制。可选的，所述采集节点布设单元具体采用无人机抛撒的方式进行布设。可选的，所述报警单元用于通过北斗传输技术向监控中心发送报警信号。本专利技术的冰川运动监测方法及系统，通过软件和硬件相结合的方式实现，自动监测运动态势不需要人工干预，节约人力物力；针对人力无法到达的监测区域，可采用无人机抛撒的方式进行监测网的布设；另外，本专利技术采用了高精度的MEMS芯片和SirfstariiⅡ定位系统，并利用RF无线射频技术进行现场数据的汇聚，保证了监测数据的精度和传输的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的冰川运动监测方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的冰川运动监测系统的结构图；图3为本专利技术实施例提供的地面基站功能组成图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种冰川运行监测方法。图1为本专利技术实施例冰川运动监测方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：步骤101，在冰川表面布设采集节点；步骤102，所述采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；步骤103，将所述冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；步骤104，根据所述冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；步骤105，判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；步骤106，当所述判断结果表示是时，触发报警机制。布设在冰川表面上的采集节点通过传感器采集冰川表面目标体三维运动加速度、表面高程、变形量等GPS定位数据，采集节点不做数据分析，将采集的数据通过无线方式传输至地面路由节点，如果传感器采集到的信息表明该处冰川体未发生移动，则该采集节点处于休眠状态节约电量，只有在监测到有变化时才启动采集节点工作并把监测信息传输到地面监测基站。为了避免单处采集节点自身采集数据失稳而误报，地面监测基站经过数据比较当前数据和之前数据，并计算两次发生位移量，同时判断是否超过3处采集节点都有数据发送过来，是则进行报警，否则不报。对冰川判定为移动的标准是经过前后两次数据的比较，分析发生的位移量，若有位移量则解译数据，分析出位移方向、加速度、发生位移量位置的经纬度坐标，再根据发生位移的数据计算出位移量。具体的，出于低功耗及采集准确性要求，采集节点选用MSP430单片机芯片。在降低功耗的考虑上，设计休眠机制，即冰川体静止状态下采集节点处于休眠状态，只有微功耗CPU处于工作模式下，监测到ADXL362发生异常后立即启动采集任务并进行下一步工作。MSP430单片机称之为混合信号处理器，其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中，冰川监测采集节点采用锂电池供电，也是出于这个原因。MSP430其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处：1)该单片机的电源电压采用1.8V-3.6V电压，因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA；2)在该芯片系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环时候总系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶振(32.768kHz)，也可以使用两个晶振，由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对功耗的控制。在实时时钟模式下，芯片功耗可达2.5μA，在RAM保持模式下，最低可达0.1μA。MEMS三轴加速度芯片选用ADI公司的ADXL362芯片。ADXL362是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计，输出数据速率为100Hz时功耗低于2μA，在运动触发唤醒模式下功耗为270nA。与使用周期采样来实现低功耗的加速度计不同，ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号；它采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。ADXL362通常提供12位输出分辨率；在较低分辨率足够时，还提供8位数据输出以实现更高效的单字节传送。测量范围为±2g、±4g及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冰川运动监测方法，其特征在于，包括以下：在冰川表面布设采集节点；所述采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；将所述冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；根据所述冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；当所述判断结果表示是时，触发报警机制。

【技术特征摘要】
1.一种冰川运动监测方法，其特征在于，包括以下：在冰川表面布设采集节点；所述采集节点采集冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量；将所述冰川表面三维运动加速度、表面高程以及变形量传输至地面基站；根据所述冰川表面的三维运动加速度、表面高程以及变形量得到冰川位移量；判断所述采集节点中是否有3处及以上采集节点存在位移量；当所述判断结果表示是时，触发报警机制。2.根据权利要求1所述的冰川运动监测方法，其特征在于，所述在冰川表面布设采集节点，具体为：采用无人机抛撒的方式在冰川表面布设采集节点，所述采集节点具有休眠模式。3.根据权利要求1所述的冰川运动监测方法，其特征在于，所述触发报警机制具体为：通过北斗传输技术向监控中心发送报警信号。4.根据权利要求1所述的冰川运动监测方法，其特征在于，所述三维运动加速度为X、Y、Z三个方...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷跃平，曹修定，董翰川，庞丽丽，吴悦，杨凯，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：河北;13