一种地质灾害的监测与预警方法、装置及终端设备制造方法及图纸

本发明专利技术适用于地质灾害预警领域，涉及一种地质灾害的监测与预警方法、装置及终端设备。该地质灾害的监测与预警方法包括：获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，所述响应信号为利用加速度计对所述被测体进行测量获得的加速度信号；对加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；对静态加速度信号和磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；基于动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；基于静态倾角和动态位移获得被测体的地质灾害预警结果。上述地质灾害的监测与预警方法可以实现传感器和被测体的各轴上的倾角和微小位移的测量，更准确、及时地对地质灾害进行预警。

【技术实现步骤摘要】
一种地质灾害的监测与预警方法、装置及终端设备
本专利技术属于地质灾害预警领域，尤其涉及一种地质灾害的监测与预警方法、装置及终端设备。
技术介绍
地质灾害具有临界突发性、破坏力巨大等特点。在近几千年里，随着人类工程活动的日趋频繁，地质灾害也变得越来越频发，造成的损失也越来越大，甚至有些重大工程建设所引发的滑坡问题具有很强的隐蔽性，不借助先进的监测仪器设备很难发现其存在的安全隐患。为了有效避免或减轻地质灾害所带来的损失，国内外学者对滑坡进行了大量试验和实践性研究，并在滑坡的认知、发现、监测、预报、防治等方面取得了一系列的显著成果。开展滑坡监测仪器的研发、监测方法的探索以及监测数据的应用研究具有重大的科研和工程意义。随着MEMS传感器的飞速发展，集成化的MEMS加速度计，多轴测量的IMU(惯性测量单元，包括加速度计、陀螺仪和磁力计)已经开始应用与滑坡崩塌监测等场景，但是很多应用仅仅是对于MEMS测量应用的传统测量方法。例如MEMS加速度计及IMU单元的传统应用领域是惯性导航、姿态测量、导航制导等，其测量的特点主要是测量被测体的机动性包括其位置、速度、加速度、俯仰角、航向角、翻滚角等；对于地质灾害的监测与预警重点应在于临灾监测，此时被测体并未发生明显变形或者正在发生着缓慢的变形，因此采用MEMS加速度计或者IMU这种仅对被测体进行简单的运动状态测量的方式是不能满足预警需求的。同时，在采用3轴线性加速度元件或者双轴倾角传感器测量倾角的方案中，都会存在测量数据不完全的问题，由于加速度传感器对于绕竖直方向轴线的转动不敏感，当传感器和被测体发生绕xyz直角坐标系中的z轴的转动时无法测量，因此也存在缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种地质灾害的监测与预警方法、装置及终端设备，以解决现有技术中传感器和被测体的各轴转动角度测量不全面的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种地质灾害的监测与预警方法，包括：获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，所述响应信号为利用加速度计对所述被测体进行测量获得的线性加速度信号；对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；基于所述静态倾角和所述动态位移获得所述被测体的地质灾害监测与预警结果。本专利技术实施例的第二方面提供了一种地质灾害的监测与预警装置，包括：数据获取单元，用于获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，所述响应信号为利用加速度计对所述被测体进行测量获得的线性加速度信号；信息处理单元，用于对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；静态倾角计算单元，用于对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；动态位移计算单元，用于基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；通信预警单元，用于基于所述静态倾角和所述动态位移获得所述被测体的地质灾害监测与预警结果。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面所述地质灾害的监测与预警方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述地质灾害的监测与预警方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例首先获取被测体的线性加速度信号和磁力信号；然后对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；接着对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；最后基于所述静态倾角和所述动态位移获得所述被测体的地质灾害监测与预警结果。上述计算方法可以根据被测体的线性加速度信号和磁力信号计算出被测体在各轴上的转动倾角和位移，因此本专利技术实施例可以实现传感器和被测体的各轴上的转动倾角和微小位移的测量，更准确及时地对地质灾害进行预警，降低地质灾害对各方面的不利影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本专利技术一实施例提供的地质灾害的监测与预警方法的实现流程示意图；图2是本专利技术一实施例提供的地质灾害的监测与预警装置的示意框图；图3是本专利技术一实施例提供的终端设备的示意框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1是本专利技术一实施例提供的地质灾害的监测与预警方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。如图1所示，该地质灾害的监测与预警方法可以包括以下步骤：步骤101，获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，响应信号为利用加速度计对被测体进行测量获得的线性加速度信号。本专利技术实施例提供了一种地质灾害的监测与预警系统，该系统包括终端设备、加速度计和磁力计，磁力计和加速度计分别与终端设备连接，本实施例提供的地质灾害的监测与预警方法的执行主体为终端设备中的处理器。其中，被测体可以包括建筑物和自然结构，例如地面、坡面、岩体等多种结构都可适用。响应信号为加速度计获得的线性加速度信号，磁力信号为磁力计测得的数据。在实际应用中，加速度计可以选用6轴敏感单元来检测被测体的3轴线性加速度，例如可以选用微机电系统(MEMS)传感器的变容型加速度计或者数字型加速度计，响应频率可以为0-1KHZ，低频响应应当到0HZ，高频响应可以根据应用场景不同选择，例如对于土体测量高频响应可以到1KHZ以下，对于岩体测量可以适当选用频带更宽的传感器。步骤102，对线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，所述监测与预警方法包括：/n获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，所述响应信号为利用加速度计对所述被测体进行测量获得的线性加速度信号；/n对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；/n对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；/n基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；/n基于所述静态倾角和所述动态位移获得所述被测体的地质灾害监测与预警结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，所述监测与预警方法包括：
获取被测体的响应信号和磁力信号，其中，所述响应信号为利用加速度计对所述被测体进行测量获得的线性加速度信号；
对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号；
对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角；
基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移；
基于所述静态倾角和所述动态位移获得所述被测体的地质灾害监测与预警结果。


2.根据权利要求1所述的地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，所述对所述线性加速度信号进行分解，获得静态加速度信号和动态加速度信号包括：
对所述线性加速度信号进行高通滤波获得动态加速度信号；
对所述线性加速度信号进行低通滤波获得静态加速度信号，或，计算所述线性加速度信号的滑动平均值，将所述滑动平均值作为所述加速度信号的静态加速度信号。


3.根据权利要求2所述的地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，所述对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角包括：
基于预设的静态倾角计算公式对所述静态加速度信号和所述磁力信号进行融合解算，获得所述被测体的静态倾角，其中，所述静态倾角计算公式包括：



其中，θx，θy，θz表示被测体在xyz直角坐标系下绕xyz各轴转动的角度；
其中，aj表示静态加速度信号，其中，ajx，ajy和ajz表示静态加速度信号在xyz直角坐标系下在xyz各轴方向上的分量；
其中，Mxh表示倾斜校正后的磁力信号在xyz直角坐标系下在x轴的分量，Myh表示倾斜校正后的磁力信号在xyz直角坐标系下在y轴的分量。


4.根据权利要求3所述的地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，计算所述倾斜校正后的磁力信号在xyz直角坐标系下在x轴和y轴的分量包括：
基于预设的磁力信号校正公式对磁力信号进行倾斜校正，获得倾斜校正后的磁力信号在xyz直角坐标系下在x轴和y轴的分量，其中，所述磁力信号校正公式包括：



其中，Mx，My，Mz表示磁力信号在xyz直角坐标系下在xyz各轴的分量。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的地质灾害的监测与预警方法，其特征在于，所述基于所述动态加速度信号获得所述被测体的动态位移包括：
对动态加速度信号进行二次积分运算，其中，所述二次积分运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广远，王新敏，王迪，严世强，赵维刚，于天琦，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13