基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统与评价方法技术方案

本发明专利技术涉及地质灾害的监测和防治技术领域，具体涉及一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统与评价方法，包括检波器、数据采集仪和采集端数据传输设备，检波器用于检测地震波信号，通过钻孔的方式将检波器放置于20‑50米深的孔内，检波器通过线缆与孔外的数据采集仪连接；采用本发明专利技术技术方案的高陡岸坡稳定性监测系统与监测方法，对迭代神经网络的长短期记忆模型中引入了正则化退出机制，减少不同隐含层单元计算的复杂度，能够全面实时掌控高陡岸坡的稳定状态及发展趋势，提高岩体滑坡预警和风险管控水平，既能保证严格的数据同步采集、又能实时可靠的监测岩体状态，具有较高的工程应用价值。

Monitoring System and Evaluation Method of High and Steep Bank Slope Stability Based on Microseismic Technology

【技术实现步骤摘要】
基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统与评价方法
本专利技术涉及地质灾害的监测和防治
，具体涉及一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统与监测方法。
技术介绍
岩质坡体的监测历来是滑坡监测预警过程中的一个薄弱环节，现有的常规监测手段如地表位移、深部位移、孔隙水压力以及降雨量监测手段在应对岩质坡体变形监测及预警预报过程中存在着不足。中国专利CN107015269A公开了《一种基于无线网络的微地震压裂实时监测系统及监测方法》，系统主要由服务器、无线微震数据采集站、现场手持巡检终端和无线AP构成，系统间通过WIFI互联，采用UDP和FTP协议进行通信。该系统描述了采用STM32F207处理器做主控单元的无线网络传输系统的构建，没有涉及数据采集站的具体实施方式和微地震数据的处理、分析。中国专利CN107277064A公开了《一种基于流媒体技术的实时地震数据传输系统及传输方法》，主要由主控站、多个采集节点和多个无线中继站构成。采用WIFI或4G网络传输压缩后的大量现场采集的地震数据。该系统定义了RTMP协议的数据格式和滤波器，若采用4G网络传输地震数据，会产生昂贵的费用，且WIFI的组网方式不明确。中国专利CN1521518A公开了《监测山体滑移和矿震地质灾害的检测方法》，通过在监测区钻一定数量的内置钢套管和检查井，将带有推靠器的磁敏传感器放置于检查井中，监测山体滑移和矿震的微地震事件。该方法采用了5个传感器，对于小区域的监测是有效的，但对于大面积的监测精度会降低，且传输方式、采集参数等不明确。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统与评价方法，能够全面实时掌控高陡岸坡的稳定状态及发展趋势，提高岩体滑坡预警和风险管控水平，既能保证严格的数据同步采集、又能实时可靠的监测岩体状态，同时还具有较高的工程应用价值。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，包括数据采集站和数据处理传输中心，所述数据采集站有若干个且呈网格状排列均匀布设在滑坡体的两侧和上部，所述数据处理传输中心用于接收若干个所述数据采集站的数据；所述数据采集站包括检波器、数据采集仪和采集端数据传输设备，所述检波器用于检测地震波信号，通过钻孔的方式将所述检波器放置于20-50米深的孔内，上部用水泥浆浇灌，直至离井口1米处用土回填，保证检波器底部与基岩完全耦合，检波器通过线缆与孔外的数据采集仪连接，所述数据采集仪将检波器采集到的信号进行数字化处理并存储，若干个所述数据采集站通过各自的采集端数据传输设备将数据实时传输至数据处理传输中心进行信号微地震信号分析和事件的定位。工作原理如下：(1)当应力发生变化时，岩体在裂缝面发生破裂，产生裂缝，随着裂缝的变化，滑坡面和岩体分离，发生滑坡；(2)岩体破裂时产生的声信号被检波器接收并传输至数据采集仪，由模拟信号转换为数字信号；(3)数据采集站之间的距离为200-400米，不超过500米的间距呈网格状排列，均匀布设在滑坡体的两侧和上部，采集到的信号通过放大和功率匹配后传输给数据处理中心。(4)数据采集站将采集的数据通过5GHz的WIFI实时传输到数据处理中心。(5)数据处理中心主要实现数据采集站的指令控制、微地震监测信号的接收、处理、分析和处理结果的传输与通讯联络。岩石变形、滑坡、地震等活动在发生前会产生由地应力变化而引起岩石破裂，这是产生微地震信号的条件。与常规监测相比，本监测系统直接监测的是岩体的破坏，是对岩体破坏本质的监测，因而对岩体破坏的捕捉效率更高；此外，采用微地震监测技术通过布设适当的检波器，长期实时的对一定区域面积内岩石破裂的空间位置、强度等时空演变过程监测，一方面可降低监测成本，另一方面可定量描述岩石内部的破裂机制，提高地质灾害预警预报的准确性。作为优选方案，为了实现给野外监测系统的供电，所述数据采集站还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板分别给所述检波器、所述数据采集仪和所述数据传输设备供电。太阳能电池板输出的电源线分别给检波器、数据采集仪和采集端数据传输设备供电，通过双屏蔽电缆线相连，避免地面噪声和电压噪声对检波器的影响，太阳能电池板通过双屏蔽信号线分别连接检波器、数据采集仪和采集端数据传输设备。作为优选方案，所述检波器采用三分量检波器，三分量检波器采用三通道加速度传感器，灵敏度为250V/m/s，动态范围110dB，采样频率可设置为200Hz或500Hz，频带范围0.03Hz-100Hz。作为优选方案，所述数据采集仪内置GPS用于给所述检波器定位和授时。作为优选方案，所述采集端数据传输设备包括局域网网桥设备，所述局域网网桥设备的天线为定向天线，且该定向天线采用蝶形天线，所述定向天线的最远通讯距离为1000m，采用5GHz通讯频率，天线增益30dBi，最大功耗为50W，通信协议采用802.11ac。定向天线能增加辐射功率的有效利用率，增加保密性，定向天线抗干扰能力强，经由它发射出去的微波信号传输距离比较长，而且传输信号稳定。具体的，蝶形天线的底座用0.5m×0.5m×0.5m的水泥墩固定，内径直径80mm的空心钢管固定于水泥墩中间，蝶形天线的支撑杆插入空心钢管中，用铁丝呈三角形固定。作为优选方案，所述数据处理中心包括中心端数据传输设备和计算机工作站，所述中心端数据传输设备包括广域网网桥设备、功率放大器和路由器，所述广域网网桥设备与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述路由器连接，所述路由器与所述计算机工作站连接。局域网网桥设备采用定向天线网桥，功率0.2W，采用5GHz通讯频率，增益16dBi，最大功耗为8W，采用24V电源和0.5A电流连接。广域网网桥设备采用大功率天线接收来自数据采集站采集的微地震信号，具体的采用12米气动升降杆天线，设定为收发双工模式，天线增益18dBi，最大功率400W。经过功率放大器对大功率天线信号放大后传输给路由器，并经路由器转发给计算机工作站，数据传输线采用8芯超五类双绞线。作为优选方案，所述太阳能电池板由72片多晶体太阳能光伏电池构成，最大输出功率120W，输出电压为12V和24V可调节。具体的，太阳能电池板需安装于无遮挡空旷区域，太阳能电池板底座用0.5m×0.5m×0.3m的水泥墩固定。作为优选方案，所述计算机工作站包括处理单元和存储单元，所述存储单元由阵列磁盘构成，所述阵列磁盘分为原始数据存储区、数据区和系统区，所述原始数据存储区用于存储来自数据采集站的数据，所述处理单元通过软件控制阵列磁盘的系统区，从原始数据存储区内提取数据之后进行分析并生成监测结果信息。本专利技术还提供一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、数据采集站的安装设置：按要求正确安装数据采集站并设置相关的初始参数，开始记录监测数据；S2、数据采集站传输数据：所述检波器检测地震波信号并传输给数据采集仪，所述数据采集仪将检波器采集到的信号进行数字化处理并存储在数据采集仪的本地磁盘中，之后将采集到的信号通过放大和功率匹配后通过所述采集端数据传输设备传输给数据处理传输中心；S3、数据处理传输中心接收数据：中心端数据传输设备接收来自数据采集站采集的微地震信号，经过所述功率放大器对信号放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：包括数据采集站和数据处理传输中心，所述数据采集站有若干个且呈网格状排列均匀布设在滑坡体的两侧和上部，所述数据处理传输中心用于接收若干个所述数据采集站的数据；所述数据采集站包括检波器、数据采集仪和数据传输设备，所述检波器通过钻孔的方式将所述检波器放置于20‑50 米深的孔内，上部用水泥浆浇灌，直至离井口1米处用土回填，保证检波器底部与基岩完全耦合，检波器通过线缆与孔外的数据采集仪连接，所述数据采集仪将检波器采集到的信号进行数字化处理并存储，若干个所述数据采集站通过各自的采集端数据传输设备将数据实时传输至数据处理传输中心进行微地震信号分析和岩石破裂事件的定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：包括数据采集站和数据处理传输中心，所述数据采集站有若干个且呈网格状排列均匀布设在滑坡体的两侧和上部，所述数据处理传输中心用于接收若干个所述数据采集站的数据；所述数据采集站包括检波器、数据采集仪和数据传输设备，所述检波器通过钻孔的方式将所述检波器放置于20-50米深的孔内，上部用水泥浆浇灌，直至离井口1米处用土回填，保证检波器底部与基岩完全耦合，检波器通过线缆与孔外的数据采集仪连接，所述数据采集仪将检波器采集到的信号进行数字化处理并存储，若干个所述数据采集站通过各自的采集端数据传输设备将数据实时传输至数据处理传输中心进行微地震信号分析和岩石破裂事件的定位。2.根据权利要求1所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述数据采集站还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板分别给所述检波器、所述数据采集仪和所述数据传输设备供电，所述太阳能电池板由多片多晶体太阳能光伏电池构成，最大功率120W，输出电压为12V和24V可调节。3.根据权利要求2所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述检波器采用三分量检波器，三分量检波器采用三通道加速度传感器，灵敏度为250V/m/s，动态范围110dB，采样频率可设置为200Hz或500Hz，频带范围0.03Hz-100Hz。4.根据权利要求3所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述数据采集仪内置GPS用于给所述检波器定位和授时。5.根据权利要求3所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述采集端数据传输设备包括局域网网桥设备，所述局域网网桥设备的天线为定向天线，且该定向天线采用蝶形天线，所述定向天线的最远通讯距离为1000m，采用5GHz通讯频率，天线增益30dBi，最大功耗为50W，通信协议采用802.11ac。6.根据权利要求5所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述数据处理传输中心包括中心端数据传输设备和计算机工作站，所述中心端数据传输设备包括广域网网桥设备、功率放大器和路由器，所述广域网网桥设备与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述路由器连接，所述路由器与所述计算机工作站连接。7.根据权利要求6所述的一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性监测系统，其特征在于：所述计算机工作站包括处理单元和存储单元，所述存储单元由阵列磁盘构成，所述阵列磁盘分为原始数据存储区、数据区和系统区，所述原始数据存储区用于存储来自数据采集站的数据，所述处理单元通过软件控制阵列磁盘的系统区，从原始数据存储区内提取数据之后进行分析并生成监测结果信息。8.一种基于微地震技术的高陡岸坡稳定性的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、数据采集站的安装设置：按要求安装数据采集站并设置相关的初始参数，开始记录监测数据；S2、数据采集站传输数据：所述检波器检测地震波信号并传输给数据采集仪，所述数据采集仪将检波器采集到的信号进行数字化处理并...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洪，谢庆明，陈立川，刘洪，陈柏林，梁丹，苏德桂，廖蔚茗，
申请(专利权)人：重庆地质矿产研究院，
类型：发明
国别省市：重庆,50