一种地质环境监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地质环境监测系统，包括人机操作模块，数据采集模块，视频数据采集模块，监控中心，地质情况评估模块，360度幻影成像模块，仿真分析模块，虚拟传感器，专家评估模块和显示屏。本发明专利技术实现了地质环境的实时和全方位监测，且可以通过360度幻影成像模块，将地质情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察地质的变化情况，为治理措施的制定提供了可靠的参考，且所得的治理措施均可通过仿真模拟分析，从而可以得到具有针对性的治理措施，系统的数据的传输通过北斗模块采用短报文的通信方式完成，降低了成本的同时也使得所有的检测的数据均自带定位数据，大大提高了数据检测的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质环境监测领域，具体涉及一种地质环境监测系统。
技术介绍
矿产资源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，我国的矿产资源较丰富。然而，长期大规模的矿产资源开发活动在保障国民经济发展需要和创造巨大经济效益的同时，引发的矿山地质环境问题也十分突出，大气、水、土的污染，采空区的地面塌陷，山体开裂、崩塌、滑坡、泥石流，侵占和破坏土地、水土流失、土地沙化、岩溶塌陷、矿震、尾矿库溃坝、水均衡遭受破坏、海水入侵等矿山地质环境问题不仅给国民经济带来巨大损失，同时，也威胁着国民生活安全。由于矿业活动都有特定的寿命期，矿业活动结束后恢复环境的任务十分繁重。此外，矿山环境受地质构造条件和矿床产出位置的严格限制，不能提前预测和选择自身所处的环境背景。因此，矿山地质环境监测与修复问题一直受到国际、国内社会的广泛关注和重视，也是环境地学研究领域内的一个热点问题。其中，煤矿采空塌陷是矿山地质环境问题之一，其产生的原因是由于地下开采造成地表的塌陷及伴随而发生的地表水、浅层地下水的漏失现象。埋藏于地下的各种大小矿体被采动、掘空后，矿体上部覆岩的力学平衡就会被打破。塌陷区不仅会导致地下水枯竭，耕地破坏，生态环境恶化，还会使当地房屋受损，道路地裂变形，高速公路、铁路、机场等重大工程以及城市建筑因处理采空塌陷而增加建设难度和费用。现有针对采空塌陷的监测方法普遍存在以下缺陷：(1)检测精确度低；(2)系统的铺设需要借助与线路的铺设，工作量大的同时，成本高，后期维护难度高；(3)检测的结果均为简单的数据或者图形形式，工作人员无法身临其境的观察地质的实际情况；(4)所有治理措施的得出大多凭借工作人员的经验所得，无法进行仿真分析，一定程度上会使得治理措施的针对性较弱，一旦治理不得当，很容易带来较大的损失。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种地质环境监测系统，实现了地质环境的实时和全方位监测，且可以通过360度幻影成像模块，将地质情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察地质的变化情况，为治理措施的制定提供了可靠的参考，且所得的治理措施均可通过仿真模拟分析，从而可以得到具有针对性的治理措施，系统的数据的传输通过北斗模块采用短报文的通信方式完成，降低了成本的同时也使得所有的检测的数据均自带定位数据，大大提高了数据检测的精确度。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种地质环境监测系统，包括人机操作模块，用于各种控制命令和数据调用命令的输入；数据采集模块，包括传感器模块、GNSS基准站子系统和地表形变监测装置，用于实时获取待监测地质环境数据，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；视频数据采集模块，用于通过架设在待监测地质环境内的摄像头进行地质环境的视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；监控中心，用于将接收到的北斗模块发送的地质环境数据和视频数据用其对应的北斗定位数据标记后发送给地质情况评估模块，并储存于数据库内；用于将接收到的环境数据和视频数据转换为360度幻影成像模块所能识别的格式发送到360度幻影成像模块；用于接收人机操作模块输入的数据调用命令，在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到对应的模块；地质情况评估模块，用于根据预设的算法对接收到的数据进行计算评估，得出地质环境评估结果，并将所得地质环境评估结果发送到显示屏进行显示，发送到对应的数据库进行储存；360度幻影成像模块，由立体模型场景、造型灯光系统、应用幻影成像膜作为成像介质的光学成像系统、影视播放系统、计算机多媒体系统、音响系统、控制系统及素材数据库组成，用于根据监控中心所发送的数据和控制命令从素材数据库中调用相应的素材数据生成各种三维立体模型；仿真分析模块，用于与360度幻影成像模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使三维立体模型运动；还用于根据接收的控制命令进行三维立体模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的三维模型中插入一些各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；所述仿真分析模块通过循环执行仿真分析算法或仿真分析方法，将结果反馈给给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据；专家评估模块，用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，用于将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；内设一网络爬虫进程，用于在网络中查找与所接收的地质环境数据相关的网页或文档，并将查询结果发送到显示屏；显示屏，用于显示地质环境结果、专家评估结果以及网络相关数据查询结果，并基于地质环境结果输出表征地质环境的二维结果图、三维结果图。其中，所述传感器模块包括微震监测传感器、位移传感器、坡度传感器、降雨量传感器、土壤温湿度传感器、河面水位高度传感器、岩石水含量探测器和气象传感器。其中，所述GNSS基准站子系统包括北斗模块、CORS专用天线、馈线、避雷针、馈线避雷器、电源避雷器、强制对中装置、观测墩，架设在观测墩顶部强制对中装置的CORS专用天线用馈线连接CORS专用接收机的GNSS接口，馈线避雷器连接避雷针和电源避雷器，北斗模块实时跟踪、采集、传输、存储GNSS卫星数据，并将结果发送到监控中心。其中，所述地表形变监测装置包括可移动底座、竖直安装在可移动底座上的GPS观测杆以及通过带伺服装置的旋转轴安装在可移动底座上的InSAR人工角反射器，所述GPS观测杆的顶端安装有北斗模块，可移动底座上还埋设有高出可移动底座面的水准测量标志。其中，所述传感器模块内设有北斗模块。其中，所述专家评估模块和素材库均连接有一数据更新模块，用于通过3G网络、Wi-Fi网络方式对应数据库内的数据。其中，还包括图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图；回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算。其中，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或转移数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随开挖面推进的变化规律。其中，还包括一供电装置，供电装置为太阳能发电机、风力发电机中的一种或两种。本专利技术具有以下有益效果：实现了地质环境的实时和全方位监测，且可以通过360度幻影成像模块，将地质情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察地质的变化情况，为治理措施的制定提供了可靠的参考；通过仿真分析模块和虚拟传感器(与传感器模块内的传感器相匹配)的定义，使得所得的治理措施均可通过仿真模拟分析，从而可以得到具有针对性的治理措施，系统的数据的传输通过北斗模块采用短报文的通信方式完成，降低了成本的同时也使得所有的检测的数据均自带定位数据，大大提高了数据检测的精确度。附图说明图1为本专利技术实施例一种地质环境监测系统的结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质环境监测系统，其特征在于，包括人机操作模块，用于各种控制命令和数据调用命令的输入；数据采集模块，包括传感器模块、GNSS基准站子系统和地表形变监测装置，用于实时获取待监测地质环境数据，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；视频数据采集模块，用于通过架设在待监测地质环境内的摄像头进行地质环境的视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；监控中心，用于将接收到的北斗模块发送的地质环境数据和视频数据用其对应的北斗定位数据标记后发送给地质情况评估模块，并储存于数据库内；用于将接收到的环境数据和视频数据转换为360度幻影成像模块所能识别的格式发送到360度幻影成像模块；用于接收人机操作模块输入的数据调用命令，在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到对应的模块；地质情况评估模块，用于根据预设的算法对接收到的数据进行计算评估，得出地质环境评估结果，并将所得地质环境评估结果发送到显示屏进行显示，发送到对应的数据库进行储存；360度幻影成像模块，由立体模型场景、造型灯光系统、应用幻影成像膜作为成像介质的光学成像系统、影视播放系统、计算机多媒体系统、音响系统、控制系统及素材数据库组成，用于根据监控中心所发送的数据和控制命令从素材数据库中调用相应的素材数据生成各种三维立体模型；仿真分析模块，用于与360度幻影成像模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使三维立体模型运动；还用于根据接收的控制命令进行三维立体模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的三维模型中插入一些各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；所述仿真分析模块通过循环执行仿真分析算法或仿真分析方法，将结果反馈给给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据；专家评估模块，用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，用于将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；内设一网络爬虫进程，用于在网络中查找与所接收的地质环境数据相关的网页或文档，并将查询结果发送到显示屏；显示屏，用于显示地质环境结果、专家评估结果以及网络相关数据查询结果，并基于地质环境结果输出表征地质环境的二维结果图、三维结果图。...

【技术特征摘要】
1.一种地质环境监测系统，其特征在于，包括人机操作模块，用于各种控制命令和数据调用命令的输入；数据采集模块，包括传感器模块、GNSS基准站子系统和地表形变监测装置，用于实时获取待监测地质环境数据，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；视频数据采集模块，用于通过架设在待监测地质环境内的摄像头进行地质环境的视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；监控中心，用于将接收到的北斗模块发送的地质环境数据和视频数据用其对应的北斗定位数据标记后发送给地质情况评估模块，并储存于数据库内；用于将接收到的环境数据和视频数据转换为360度幻影成像模块所能识别的格式发送到360度幻影成像模块；用于接收人机操作模块输入的数据调用命令，在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到对应的模块；地质情况评估模块，用于根据预设的算法对接收到的数据进行计算评估，得出地质环境评估结果，并将所得地质环境评估结果发送到显示屏进行显示，发送到对应的数据库进行储存；360度幻影成像模块，由立体模型场景、造型灯光系统、应用幻影成像膜作为成像介质的光学成像系统、影视播放系统、计算机多媒体系统、音响系统、控制系统及素材数据库组成，用于根据监控中心所发送的数据和控制命令从素材数据库中调用相应的素材数据生成各种三维立体模型；仿真分析模块，用于与360度幻影成像模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使三维立体模型运动；还用于根据接收的控制命令进行三维立体模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在所建立的三维模型中插入一些各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；所述仿真分析模块通过循环执行仿真分析算法或仿真分析方法，将结果反馈给给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据；专家评估模块，用于储存各类典型的地质环境数据以及其所可能带来的地质灾害情况，用于将接收到的地质环境数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；内设一网络爬虫进程，用于在网络中查找与所接收的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗奇斌，王倩雯，邓吉强，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61