一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统及方法技术方案

本发明专利技术属于滑坡体地质灾害监测技术领域，公开了一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统及方法，所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统包括：滑坡体监测模块、数据预处理模块、通信模块、中央控制模块、位移监测模块、稳定性评估模块、异常预警模块、供电模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明专利技术通过位移监测模块和稳定性评估模块，能够实现滑坡体长期自动监测，掌握滑坡体位移变化情况，用于滑坡体稳定性评估；通过通信模块结合滑坡监测点现场采集数据与监控中心接收数据的匹配概率，能够实现数据传输系统可靠性测试。本发明专利技术监测滑坡体的相对位移，能够足以反映滑坡体稳定性和变形阶段，能够为滑坡体防御决策提供重要依据。要依据。要依据。

【技术实现步骤摘要】
一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统及方法


[0001]本专利技术属于滑坡体地质灾害监测
，尤其涉及一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，滑坡是非常危险的事情，尤其是在盆地和丘陵地区。在雨季，滑坡很容易发生。一些山脉靠近居民区，山体滑坡会造成严重的经济损失，甚至造成生命损失，损失是无法估量的。现有的滑坡监测装置使用位移传感器和现场报警装置来对滑坡进行报警，存在一些缺点，即其在山体滑坡时才开始报警，不能对山体的滑坡进行预测，当山体滑坡出现在晚上或休息时段，极易给人们带来生命威胁。
[0003]在山体滑坡检测中，需要设置多个检测点，监测点分布范围广、数量大，距离远，通信方式有限，施工周期长，工作难度大，运行成本高，不便于大规模使用。目前用于滑坡体监测的技术方法主要有人工测量、GPS(全球定位系统)测量和地灾传感器测量。其中，人工测量存在自动化程度低、风险高、滑坡实时监测困难等缺点。GPS测量具有精度低、成本高等缺点。地面灾害传感器测量方法具有精度高、成本低、有效结合等特点。无线传输技术可以实现滑坡状态信息的实时、高精度采集，因而被广泛应用于滑坡体监测。但目前的数据采集终端还缺乏针对我国国情的专门设计，无法准确监测外部降雨、水位等信息，不利于指挥员准确掌握地理信息，发生灾害时，要及时、认真地安排，做好防洪减灾工作。而且，目前的监测技术的准确度不高，后期维护困难。因此，亟需一种新的多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)现有的山体滑坡监测装置，在山体滑坡时才开始报警，不能对山体的滑坡进行预测，当山体滑坡出现在晚上或休息时段，极易给人们带来生命威胁。
[0006](2)现有的山体滑坡检测中，需要设置多个检测点，数量多、距离远，采用有限通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用。
[0007](3)人工手动测量的缺点是自动化程度低、风险高以及难以实时监测滑坡。GPS测量具有精度低，成本高的缺点。然而，地面灾害传感器的测量方法具有精度高，成本低的特点。
[0008](4)目前，尚未针对我国的国情专门设置数据收集终端。它可以对外部降雨量，水位和其他信息进行高精度，准确的监视，这不利于指挥官在发生灾难时准确掌握地理信息，及时、谨慎地安排防洪和减灾工作。
[0009](5)目前的监测技术的准确度不高，后期维护困难。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统及方法。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统包括：
[0012]滑坡体监测模块、数据预处理模块、通信模块、中央控制模块、位移监测模块、稳定性评估模块、异常预警模块、供电模块、数据存储模块、更新显示模块。
[0013]滑坡体监测模块，与中央控制模块连接，用于通过两套呈90度交叉设置的监测装置进行滑坡体的实时监测，并获取滑坡体的原始监测数据消息；
[0014]数据预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的所述滑坡体的原始监测数据消息进行预处理，获取滑坡体监测数据集；
[0015]通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线数据收发装置获取天气状况数据，完成降雨规律性分析，并将预处理后的滑坡体监测数据集发送至中央处理器；
[0016]中央控制模块，与滑坡体监测模块、数据预处理模块、通信模块、位移监测模块、稳定性评估模块、异常预警模块、供电模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过基于DSP和FPGA的双核控制器协调控制所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统各个模块的正常运行；
[0017]位移监测模块，与中央控制模块连接，用于通过位移监测装置对滑坡体的位移变化情况进行实时监测；
[0018]稳定性评估模块，与中央控制模块连接，用于通过稳定性评估程序根据滑坡体的位移变化情况进行滑坡体稳定性的评估；
[0019]异常预警模块，与中央控制模块连接，用于通过声光预警装置对异常的滑坡体位移变化情况进行预警通知；
[0020]供电模块，与中央控制模块连接，用于通过供电装置对所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统进行供电；
[0021]数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云数据库服务器存储获取的滑坡体的原始监测数据消息、滑坡体监测数据集、滑坡体的位移变化情况、滑坡体的稳定性评估信息以及异常预警通知信息；
[0022]更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对获取的滑坡体的原始监测数据消息、滑坡体监测数据集、滑坡体的位移变化情况、滑坡体的稳定性评估信息以及异常预警通知信息的实时数据进行更新显示。
[0023]进一步，通信模块中，所述通过无线数据收发装置获取天气状况数据，完成降雨规律性分析，包括：
[0024](1)获取不同强度降雨下滑坡位移以及地下水位监测数据；
[0025](2)根据不同强度降雨下滑坡位移以及地下水位监测数据，绘制降雨
‑
地下水位
‑
滑坡位移曲线；
[0026](3)根据降雨
‑
地下水位
‑
滑坡位移曲线完成降雨规律性分析。
[0027]进一步，所述根据不同强度降雨下滑坡位移、地下水位监测数据，绘制降雨
‑
地下水位
‑
滑坡位移曲线，包括：
[0028][0029]其中，R是降雨量曲线与滑坡位移的局部相关性系数，ω
t+1
‑
ω
t
为t到t+1时刻降的雨量，s
t+1
‑
s
t
为t到t+1时刻的滑坡位移，max(Δω)、max(Δs)为一个时间周期内的降雨和滑坡位移因子单位时间的最大变幅，R越趋近于1表明降雨量与滑坡位移相关性越强，完成降雨规律性分析。
[0030]进一步，通信模块中，所述通过无线数据收发装置将预处理后的滑坡体监测数据集发送至中央处理器，包括：
[0031](1)计算数据传输成功概率，长度为N个北斗数据包的长报文一次传输成功率P
N
的理论计算值如下式：
[0032][0033]其中，表示北斗数据包的传输成功率，定义如下：
[0034][0035]其中，S
eff
表示发送的有效北斗数据包总数，R
eff
表示接收的有效北斗数据包总数；
[0036](2)计算数据传输延时，北斗短报文通信平均传输延时由下式计算：
[0037][0038]其中，n表示集中收发北斗数据包的总个数，T
1i
表示第i个北斗数据包的发送时间，T
2i
表示第i个北斗数据包的接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，其特征在于，所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统包括：滑坡体监测模块，与中央控制模块连接，用于通过两套呈90度交叉设置的监测装置进行滑坡体的实时监测，并获取滑坡体的原始监测数据消息；数据预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的所述滑坡体的原始监测数据消息进行预处理，获取滑坡体监测数据集；通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线数据收发装置获取天气状况数据，完成降雨规律性分析，并将预处理后的滑坡体监测数据集发送至中央处理器；中央控制模块，与滑坡体监测模块、数据预处理模块、通信模块、位移监测模块、稳定性评估模块、异常预警模块、供电模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过基于DSP和FPGA的双核控制器协调控制所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统各个模块的正常运行；位移监测模块，与中央控制模块连接，用于通过位移监测装置对滑坡体的位移变化情况进行实时监测；稳定性评估模块，与中央控制模块连接，用于通过稳定性评估程序根据滑坡体的位移变化情况进行滑坡体稳定性的评估；异常预警模块，与中央控制模块连接，用于通过声光预警装置对异常的滑坡体位移变化情况进行预警通知；供电模块，与中央控制模块连接，用于通过供电装置对所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统进行供电；数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云数据库服务器存储获取的滑坡体的原始监测数据消息、滑坡体监测数据集、滑坡体的位移变化情况、滑坡体的稳定性评估信息以及异常预警通知信息；更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对获取的滑坡体的原始监测数据消息、滑坡体监测数据集、滑坡体的位移变化情况、滑坡体的稳定性评估信息以及异常预警通知信息的实时数据进行更新显示。2.如权利要求1所述的多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，其特征在于，所述的通信模块中通过无线数据收发装置来获取天气状况数据，完成降雨规律性分析，具体包括：(1)获取不同强度降雨下滑坡位移以及地下水位监测数据；(2)根据不同强度降雨下滑坡位移以及地下水位监测数据，绘制降雨
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地下水位
‑
滑坡位移曲线；(3)根据降雨
‑
地下水位
‑
滑坡位移曲线完成降雨规律性分析。3.如权利要求2所述的多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，其特征在于，所述根据不同强度降雨下滑坡位移、地下水位监测数据，绘制降雨
‑
地下水位
‑
滑坡位移曲线，包括：
其中，R是降雨量曲线与滑坡位移的局部相关性系数，ω
t+1
‑
ω
t
为t到t+1时刻降的雨量，s
t+1
‑
s
t
为t到t+1时刻的滑坡位移，max(Δω)、max(Δs)为一个时间周期内的降雨和滑坡位移因子单位时间的最大变幅，R越趋近于1表明降雨量与滑坡位移相关性越强，完成降雨规律性分析。4.如权利要求1所述的多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，其特征在于，通信模块中，所述通过无线数据收发装置将预处理后的滑坡体监测数据集发送至中央处理器，包括：(1)计算数据传输成功概率，长度为N个北斗数据包的长报文一次传输成功率P
N
的理论计算值如下式：其中，表示北斗数据包的传输成功率，定义如下：其中，S
eff
表示发送的有效北斗数据包总数，R
eff
表示接收的有效北斗数据包总数；(2)计算数据传输延时，北斗短报文通信平均传输延时由下式计算：其中，n表示集中收发北斗数据包的总个数，T
1i
表示第i个北斗数据包的发送时间，T
2i
表示第i个北斗数据包的接收时间。5.如权利要求1所述的多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统，其特征在于，中央控制模块中，所述通过基于DSP和FPGA的双核控制器协调控制所述多状态触发的滑坡体远程自动监测预警系统各个模块的正常运行，包括：(1)通过主处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱海军，聂闻，杜驰，杨冬冬，刘子敬，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：