本发明专利技术公开了一种基于UWB的位移监测系统，该系统中包括数据存储模块、若干基站和若干标记模块，监测区域分割成若干监测分区，每个监测分区中均固定连接有一个基站，所述基站均部署于每个监测分区地质结构稳定的位置，所述基站上配置有温度传感器和湿度传感器，用来记录监测区域中的环境温度和环境湿度，每个所述监测分区中设置有若干标记模块，每个标记模块标记一个特征标签，所述特征标签包括植被、裸露岩石，若干所述标记模块与基站通过无线方式传递信号，所述标记模块接受指令并发射UWB定位脉冲信号，其中通过UWB的位移监测技术分别观测裸露岩石的位移变化和植被面积变化情况，用于地质灾害的预警。用于地质灾害的预警。用于地质灾害的预警。
【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB的位移监测系统及工作方法
[0001]本专利技术涉及UWB(Ultra Wide Band，超宽带)
，具体涉及一种基于UWB的位移监测系统及工作方法。
技术介绍
[0002]超宽带技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，此外，采用UWB技术，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点，同时UWB技术具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内。与GPS提供绝对地理位置不同，超宽带无线电定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级，因此将UWB定位技术运用在对于山体等自然物质的检测，对地质灾害进行预警是具有十分重要的现实意义的。
[0003]但是，如何根据UWB定位技术，对目标的监测区域进行相关检测，避免出现山体滑坡等地质灾害的运用，还不够方便，如何判定山体出现异常，该针对性进行何种报警，方式不明；基于此，现提供一种技术方案。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于UWB的位移监测系统及工作方法，能够克服上述的技术问题，通过对各检测分区进行划分及标识，区域化地对植被情况进行监测，是一种结构简单且容易实现的系统及方法。
[0005]本专利技术的技术方案：一种基于UWB的位移监测系统，如附图所示，其特征在于它包括图像处理模块、图像模拟模块、数据存储模块、数据处理器、报警单元、基站、分区模块和标记模块；其中，所述分区模块用于对待监测区域进行区域分割，得到由至少2个监测分区构成的监测区域；所述基站模块不少于1个，安装在每个监测分区地质结构稳定的地方，其输入端与标记模块的输出端及分区模块的输出端呈信号传输连接，其输出端依次与图像模拟模块和图像存储模块；所述数据存储模块、数据处理器模块和报警模块依次呈串联数据连接；所述图像处理模块的输入端连接图像模拟模块的输出端，其输出端与报警模块连接。
[0006]所述基站上配置有温度传感器和湿度传感器，用于获取监测区域中的环境温度和环境湿度。
[0007]所述监测分区内分别设置有基站，所述基站均部署于每个监测分区地质结构稳定的位置。
[0008]所述标记模块设置在每个所述监测分区中，用于进行特征标签的标记。
[0009]所述特征标签包括植被和裸露岩石的信息。
[0010]所述标记模块与基站之间通过无线方式传递信号，所述标记模块用于接受指令并发射UWB定位脉冲信号。
[0011]所述分区模块用于对监测区域进行区域分割，具体分割方式为：
[0012]步骤一：获取待监测区域信息；
[0013]步骤二：以固定预设面积的方式对步骤一获取到的待监测区域进行矩形监测区域标定，矩形监测区域的标定数不少于2个，要求能够覆盖整个待监测区域；
[0014]步骤三：对步骤二得到的矩形监测区域的边缘不规则部分进行修剪调整，即：矩形监测区域的边缘替换成与其对应的不规则区域，得到与每个矩形监测区域对应的新的边缘区域，所有的边缘区域和与其对应的矩形监测区域共同构成监测区域；
[0015]步骤四：将边缘区域和矩形区域标记为监测分区；
[0016]一种基于UWB的位移监测系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：
[0017]S1：获取坐标信息组内的位置坐标信息；
[0018]S2：从步骤S1获取的位置坐标信息中任选一个位置坐标信息；
[0019]S3：对所选择位置坐标信息对应的位置，由位置标记模块设定时间间隔，即选择每隔P1时间获取一次位置坐标信息记录，得到坐标点Di(Xi，Yi，Zi)，其中i表示该天的第i次记录，且i＝1、2、3、4
……
；P1为预设值，具体可取值为10秒；
[0020]S4：在获取位置坐标信息的同时，由基站通过温度传感器和湿度传感器实时采集该基站所在监测分区的湿度信号Hi和温度信号Ti，且Hi和Ti与坐标点Di一一对应；
[0021]S5：当i大于等于2之后，通过连续两次得到的坐标位置信息即可计算得到位移检测值Li，如式(1)所示
[0022][0023]式中，Kt为修正系数，通过公式(2)计算得到：
[0024][0025]其中，Ti和Hi分别表示基站所在监测分区中第i次测量的温度和湿度，T0和H0分别表示基站所在监测区域的年平均温度和年平均湿度；
[0026]S6：根据公式(1)计算得到的Li值进行警报判定，即：
[0027]当L
i
大于等于X1，且之后连续5次均出现L
i
大于等于X1的情况，此时将启动报警单元发出三级报警；
[0028]S7：改变位置标记模块的时间间隔，记为P2，P2为预设值，重复步骤S5，当再次出现连续5次L
i
均大于等于X1的情况，由报警单元发出二级报警；
[0029]所述步骤S7中位置标记模块的时间间隔P2比步骤S3中的时间间隔P1小，即缩短了获取位置坐标信息的时间间隔，实施例中取值为5秒。
[0030]S8：继续改变位置标记模块的时间间隔，记为P3，P3为预设值，重复步骤S5，当出现连续10次L
i
均大于等于5cm的情况，报警单元则发出一级报警；X1具体取值为10cm；
[0031]所述步骤S8中位置标记模块的时间间隔P3比步骤S3中的时间间隔P1小，实施例中取值为1s。
[0032]S9：从步骤S1获取的位置坐标信息中任选另一个位置坐标信息，重复步骤S3
‑
S8，直到对所有的位置坐标信息处理完毕；
[0033]S10：当经过步骤S3
‑
S9后产生报警的监测分区的个数占监测分区总数的比例超过
X2时，将由报警单元发出特级警报信号。
[0034]所述步骤S10中的X2为预设值，实施例中取35％。
[0035]S11：将步骤S6
‑
S10得到的警报信号融合成警报信息。
[0036]本专利技术的工作原理：标记模块自动获取特征标签的位置坐标信息，并将位置坐标信息上传至基站；基站接收所有的标记模块传输的位置坐标信息，得到坐标信息组，并将坐标信息组传输至数据存储模块，数据处理器模块则结合数据存储模块对坐标信息组进行计算处理，并根据计算处理结果通过报警单元进行报警，以通知管理人员。
[0037]待监测区域分割成若干监测分区，每个监测分区中均固定连接有一个基站，所述基站均部署于每个监测分区地质结构稳定的位置，所述基站上配置有温度传感器和湿度传感器，用来记录监测区域中的环境温度和环境湿度，每个所述监测分区中设置有若干标记模块，每个标记模块标记一个特征标签，所述特征标签包括植被、裸露岩石，将检测区域进行网格化划分，每个标记模块负责检测一处特征标签，检本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于它包括图像处理模块、图像模拟模块、数据存储模块、数据处理器、报警单元、基站、分区模块和标记模块；其中，所述分区模块用于对待监测区域进行区域分割，得到由至少2个监测分区构成的监测区域；所述基站模块不少于1个，安装在每个监测分区地质结构稳定的地方，其输入端与标记模块的输出端及分区模块的输出端呈信号传输连接，其输出端依次与图像模拟模块和图像存储模块；所述数据存储模块、数据处理器模块和报警模块依次呈串联数据连接；所述图像处理模块的输入端连接图像模拟模块的输出端，其输出端与报警模块连接。2.根据权利要求1所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述基站上配置有温度传感器和湿度传感器，用于获取监测区域中的环境温度和环境湿度。3.根据权利要求1所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述监测分区内分别设置有基站，所述基站均部署于每个监测分区地质结构稳定的位置。4.根据权利要求1所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述标记模块设置在每个所述监测分区中，用于进行特征标签的标记。5.根据权利要求4所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述特征标签包括植被和裸露岩石的信息。6.根据权利要求1所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述标记模块与基站之间通过无线方式传递信号，所述标记模块用于接受指令并发射UWB定位脉冲信号。7.根据权利要求1所述一种基于UWB的位移监测系统，其特征在于所述分区模块用于对监测区域进行区域分割，具体分割方式为：步骤一：获取待监测区域信息；步骤二：以固定预设面积的方式对步骤一获取到的待监测区域进行矩形监测区域标定，矩形监测区域的标定数不少于2个，要求能够覆盖整个待监测区域；步骤三：对步骤二得到的矩形监测区域的边缘不规则部分进行修剪调整，即：矩形监测区域的边缘替换成与其对应的不规则区域，得到与每个矩形监测区域对应的新的边缘区域，所有的边缘区域和与其对应的矩形监测区域共同构成监测区域；步骤四：将边缘区域和矩形区域标记为监测分区。8.一种基于UWB的位移监测系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：S1：获取坐标信息组内的位置坐标信息；S2：从步骤S1获取的位置坐标信息中任选一个位置坐标信息；S3：对所选择位置坐标信息对应的位置，由位置标记模块设定时间间隔，即选择每隔P1时间获...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵磊，陈浩男，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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