一种基于无线信号的危岩监测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于无线信号的危岩监测方法，应用于地质灾害防治领域里的危岩监测。危岩状态分为稳定状态和崩塌状态，其中，崩塌状态显著特征是落石。由稳定状态到崩塌状态的转变是渐进的，可观测的过程。本方法通过对WIFI无线信号的测量，判断危岩当前状态。危岩稳定状态下，WIFI无线传输信号的RSS值在特定范围内变化，通过大量监测数据可以求得危岩稳定状态下WIFI信号的RSS值特征。当危岩变得不稳定，开始滚落石头时，此时采集到的WIFI信号的RSS值必定与平时采集到的值有较大变化，以此判断危岩稳定状态。

A monitoring method for critical rock based on wireless signal

The invention provides a dangerous rock monitoring method based on wireless signals, which is applied to the monitoring of dangerous rock in the field of geological disaster prevention and control. The state of dangerous rock is divided into stable state and collapse state. The transition from steady state to collapse is a gradual, observable process. This method determines the current state of dangerous rock by measuring the WIFI wireless signal. Under the stable state of the critical rock, the RSS value of the WIFI wireless transmission signal varies in a certain range. Through a large number of monitoring data, the RSS value of the WIFI signal in the stable state of the critical rock can be obtained. When the rock becomes unstable and begins to roll down the rock, the RSS value of the WIFI signal collected at this time must be changed greatly with the value collected at ordinary times, in order to judge the stable state of the dangerous rock.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线信号的危岩监测方法
本专利技术属于无线网络技术与模式识别技术，适用于地质灾害防治领域。
技术介绍
边坡危岩块体的稳定性研究是地质灾害防治的重要课题之一。从地质灾难事件的经验与教训中不难看出，地质灾难事件虽然存在着不可抗拒的自然因素，但防灾减灾管理意识薄弱、科学技术主动支撑不足，以致未能及时减轻、缩小和阻止灾难发生等问题依然存在。通过认真调研我国不同层面应急管理的客观需求，正确应用科学技术方法，建立一套非接触式远程快速监测预警的边坡危岩块体稳定评价体系，就一定会使我国地质灾害应急响应水平跃上一个新高度。目前对危岩体的监测大多停留在理论分析，往往是通过传统力学模型、数值分析和流变模型等方法进行定性或定量评价，很少有实时监控手段或设备，这是地质灾害防治领域里亟待解决的重大问题。无线行为识别技术是一种刚开始发展的技术,依托信号处理技术的进步，使用泛在的窄带无线信号完成行为识别。信号发射机产生的无线信号在空间传播的过程中，遇到障碍物会被阻挡，发生反射、散射或者衍射。因此在接收端接收到的信号，是经由直射、反射、散射、衍射等多条路径传播，形成的多径叠加信号。当环境中的障碍物移动，会对信号传输路径产生影响。也就是说，多径叠加信号受其传播物理空间的影响，携带反映环境特征的信息；提取环境中特定行为产生的叠加无线信号的特征模式；通过识别和解释这些模式，就能够实现行为识别。基于无线信号的定位技术与行为识别技术有一定的关联，当定位的精度非常高，足以跟踪肢体的运动轨迹时，那么定位技术可以看成是识别行为的一种手段。室内定位系统常使用接收信号强度RSS、OFDM信道状态信息CSI、天线阵列、RFID标签。这些系统可以达到不同的精度(从米级到厘米级)，通过动作指纹数据库匹配(机器学习)等方法，识别用户行为。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于无线信号的危岩监测方法，解决了现有技术的技术问题。本方法利用无线WIFI信号在岩体处被阻挡、反射或散射，形成特定的传播路径，岩体掉落的动作使得该路径呈现不同的特点，监测无线信号在传播中的变化，就能判断出危岩体的稳定状态。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于无线信号的危岩监测方法，包括如下步骤：S1：在待监测危岩体四周，选取特定的位置部署若干无线WIFI发射和接收装置，具体选择位置需要根据各种状态特征值的提取、软件算法等因素决定，WIFI发射装置需根据实际情况在发射功率和安装数量上进行选择，数据接收装置可以选用通用计算机或是特定的嵌入式设备，它除了接收WIFI数据外，还需完成对环境参数(温度、湿度、风速、光照、雨量、图像、视频等)的测量和数据联网传输功能；S2：训练各种状态特征值，所述状态特征值包括：晴天空状态、雨天空状态、风天空状态、雪天空状态、飞鸟干扰状态、模拟落石状态，然后建立状态特征值数据库，根据环境变化，实时采集数据并更新状态特征值库；模拟落石状态训练完成后，不轻易进行更改；以晴天空状态特征值训练为例，详细讲解训练过程：在危岩体稳定状态下，采集当前温度、湿度、风速、光照、图像信息，可采用1次/秒的频率，连续24小时不间断采集WIFI无线信号RSS数据，对这些数据进行异常剔除、求平均值M，再对数据使用[M-C，M+C]范围进行过滤，其中C为常数，由中心极限定理可知:大量随机变量都服从或近似服从正态分布，所以C的值可以由高斯滤波模型确定，将过滤后的数据进行分组求标准方差，建立天空状态特征值，按照上述步骤，随着时间的推移，采集的数据越来越多，可以建立起该状态特征值数据库；S3：利用融合算法(综合温度、湿度、风速、光照、雨量、图像采集值，计算当前危岩稳定状态)，对被检测的危岩进行实时监测；对采集到的实时数据进行分析，将分析结果与模拟落石状态特征值进行比对，符合落石条件则发布灾害预警信息，不符合条件则继续采集数据；S4：实时发布危岩状态数据，利用运行在接收装置上的程序，提供对危岩监测数据的实时上传或查询。上述的一种基于无线信号的危岩监测方法，作为优选方案，所述的无线信号不限于WIFI信号。上述的一种基于无线信号的危岩监测方法，作为优选方案，所述位置根据各种状态特征值的提取、软件算法因素决定。上述的一种基于无线信号的危岩监测方法，作为优选方案，所述数据接收装置选用通用计算机或特定的嵌入式设备。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于无线信号的危岩监测方法，运用无线信号设备对待观测危岩区域进行全天候的实时监测，这类设备造价低、易安装和使用，降低了监测成本。同时采用特定算法能实时、便捷的对危岩进行监测，有效解决了监测准确性有限的问题，为地质灾害危岩防治提供了一种经济有效的监测方法和手段。附图说明图1为本专利技术一种基于无线信号的危岩监测方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种基于无线信号的危岩监测方法，包括如下步骤：S1：在待监测危岩体四周，选取特定的位置部署若干无线WIFI发射和接收装置。具体选择位置需要根据各种状态特征值的提取、软件算法等因素决定。WIFI发射装置需根据实际情况在发射功率和安装数量上进行选择。数据接收装置可以选用通用计算机或是特定的嵌入式设备，它除了接收WIFI数据外，还需完成对环境参数(温度、湿度、风速、光照、雨量、图像、视频等)的测量和数据联网传输功能。S2：训练各种状态特征值，所述状态特征值包括：晴天空状态、雨天空状态、风天空状态、雪天空状态、飞鸟干扰状态、模拟落石状态，然后建立状态特征值数据库，根据环境变化，实时采集数据并更新状态特征值库；模拟落石状态训练完成后，不轻易进行更改；以晴天空状态特征值训练为例，详细讲解训练过程：在危岩体稳定状态下，采集当前温度、湿度、风速、光照、图像信息，可采用1次/秒的频率，连续24小时不间断采集WIFI无线信号RSS数据，对这些数据进行异常剔除、求平均值M，再对数据使用[M-C，M+C]范围进行过滤，其中C为常数，由中心极限定理可知:大量随机变量都服从或近似服从正态分布，所以C的值可以由高斯滤波模型确定。将过滤后的数据进行分组求标准方差，建立天空状态特征值。按照上述步骤，随着时间的推移，采集的数据越来越多，可以建立起该状态特征值数据库。S3：利用融合算法(综合温度、湿度、风速、光照、雨量、图像采集值，计算当前危岩稳定状态)，对被检测的危岩进行实时监测；对采集到的实时数据进行分析，将分析结果与模拟落石状态特征值进行比对，符合落石条件则发布灾害预警信息，不符合条件则继续采集数据；S4：实时发布危岩状态数据。利用运行在接收装置上的程序，提供对危岩监测数据的实时上传或查询。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线信号的危岩监测方法，其特征在于：将无线信号的行为监测引入地质灾害防治，在硬件和软件的配合下，能实时监控危岩稳定状态；具体包括如下步骤：S1：在待监测危岩体四周，选取特定的位置部署若干无线WIFI发射和接收装置，WIFI发射装置根据实际情况在发射功率和安装数量上进行选择，数据接收装置具有接收WIFI数据功能，并且完成对环境参数(如温度、湿度、风速、光照、雨量、图像、视频)的测量和数据联网传输功能；S2：训练各种状态特征值，所述状态特征值包括：晴天空状态、雨天空状态、风天空状态、雪天空状态、飞鸟干扰状态、模拟落石状态，然后建立状态特征值数据库，根据环境变化，实时采集数据并更新状态特征值库；模拟落石状态训练完成后，不轻易进行更改；S3：利用融合算法(综合温度、湿度、风速、光照、雨量、图像采集值，计算当前危岩稳定状态)，对被检测的危岩进行实时监测；对采集到的实时数据进行分析，将分析结果与模拟落石状态特征值进行比对，符合落石条件则发布灾害预警信息，不符合条件则继续采集数据；S4：实时发布危岩状态数据，利用运行在接收装置上的程序，提供对危岩监测数据的实时上传及查询。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线信号的危岩监测方法，其特征在于：将无线信号的行为监测引入地质灾害防治，在硬件和软件的配合下，能实时监控危岩稳定状态；具体包括如下步骤：S1：在待监测危岩体四周，选取特定的位置部署若干无线WIFI发射和接收装置，WIFI发射装置根据实际情况在发射功率和安装数量上进行选择，数据接收装置具有接收WIFI数据功能，并且完成对环境参数(如温度、湿度、风速、光照、雨量、图像、视频)的测量和数据联网传输功能；S2：训练各种状态特征值，所述状态特征值包括：晴天空状态、雨天空状态、风天空状态、雪天空状态、飞鸟干扰状态、模拟落石状态，然后建立状态特征值数据库，根据环境变化，实时采集数据并更新状态特征值库；模拟落石状态训练完成后，不轻易进行更改；S3：利用融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45