基于MEMS传感技术的落石监测预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于MEMS传感技术的落石监测预警系统和方法，该方法包括如下步骤：确定对象：通过检查确定待监测的岩体对象；布设仪器：在被监测的岩体对象上布设MEMS微动传感器子机，在稳固安全的位置设置数据接收主机；测量数据：对岩体稳定性变化进行持续监测，测试数据传输并保存；数据分析：对取得的数据进行计算分析；分析结果：帮助判断道路是否可以通行，实行预警功能。相较于以往的技术手段而言，本发明专利技术的监测精度更高，实时性更好，同时，本发明专利技术的实施例通过采用连续监测和无线传输的技术，实现了远程监测，无需监测人员在现场监测采集数据，有效提高了监测质量和工作效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS传感技术的落石监测预警系统和方法


[0001]本专利技术属于边坡监测
，具体涉及一种基于MEMS传感技术的落石监测预警系统和方法。

技术介绍

[0002]落石，即山体或其它高处上大小不一的若干块石头从陡崖或沿着斜坡快速滚落至地面或低洼处。落石的规模大小不一，且时刻都在发生，是很平常的地质现象，也是地形地貌变化的常态。落石发生在人类活动的区域范围内，就会造成灾害，带来极大的财产损失和人员伤亡。因此，期望通过监测检查判断危岩落石，并预先安装防护设施和保护措施，以减少此类灾害的发生。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于MEMS传感技术的落石监测预警系统和方法，解决现有拦石墙占地面积大、抵抗冲落石冲击能力有限的问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，包括如下步骤：
[0006]确定对象：通过检查确定待监测的岩体对象；
[0007]布设仪器：在被监测的岩体对象上布设MEMS微动传感器子机，在稳固安全的位置设置数据接收主机；
[0008]测量数据：对岩体稳定性变化进行持续监测，测试数据传输并保存；
[0009]数据分析：对取得的数据进行计算分析；
[0010]分析结果：帮助判断道路是否可以通行，实行预警功能。
[0011]进一步的，所述确定对象，具体包括如下步骤：
[0012]根据现场勘查，标定坡面上所有不稳定岩石块体；
[0013]判断不稳定岩石块体是否可通过人力去除，将可通过人力去除的危岩块体先整体去除；
[0014]针对已经标定出的不稳定岩石块体，首先通过视觉判断其危险程度，无法通过视觉判断的，布设仪器进行进一步判断。
[0015]进一步的，所述布设仪器，具体包括如下步骤：
[0016]针对每块需要监测的危岩块体，将两组MEMS微动传感器子机分别安装在危岩块体上端及危岩块体基部处；两组MEMS微动传感器子机通过方向罗盘的指示水平固定，并进行防水保护；危岩块体与危岩块体基部的MEMS微动传感器子机空间距离不超过10m；
[0017]将数据接收主机布置在距离MEMS微动传感器子机2km以内的稳固安全地方，并进行防水保护；
[0018]布置太阳能模块，打开MEMS微动传感器子机和数据接收主机的开关，并同步MEMS微动传感器子机和数据接收主机的时间，设置采样开始时间以及采样频率。
[0019]进一步的，将MEMS微动传感器子机固定在危岩块体上端及危岩块体基部，具体包括如下步骤：
[0020]当安装在裸露的危岩块体上时，将MEMS微动传感器子机通过石膏固定在危岩块体上端、危岩块体基部；当危岩块体有土层时，尽可能的选择较为坚硬的土层埋设，安装完成后捣实周围土体。5.根据权利要求1所述基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，其特征在于，所述测量数据，具体包括如下步骤：
[0021]通过附近道路交通或锤击引起的振动作为振源；
[0022]由MEMS微动传感器子机测量微振动信号，将测试结果实时传输至数据接收主机；数据接收主机再通过云服务器将保存的数据发送至计算机分析模块。
[0023]进一步的，所述数据分析，具体包括如下步骤：
[0024]测量获得的振动数据通过计算机分析模块进行分析，主要指标有RMS速度振幅比、卓越频率和阻尼系数，根据各指标判断不稳定岩石块体的危险程度，如果出现险情，进行报警反馈并提示现场人员撤离；
[0025]进一步的，所述RMS速度振幅比计算如下式：
[0026][0027]式中：k为采样点数；V
浮石
为浮石的振动速度；V
基部
为基部振动速度。
[0028]进一步的，包括MEMS微动传感器子机、数据接收主机、计算机分析模块和报警模块；
[0029]在每块待监控的危岩块体上端及危岩块体基部分别设置一组所述MEMS微动传感器子机；
[0030]所述数据接收主机设置在所有MEMS微动传感器子机的无线通信范围内，数据接收主机与MEMS微动传感器子机之间通过无线通信连接；
[0031]所述计算机分析模块和报警模块均与数据接收主机连接，报警模块设置在落石监测现场和落石监测后台。
[0032]进一步的，所述数据接收主机包括相互连接的系统时钟同步模块、温度检测模块、LoRa无线通讯模块、数据处理模块、太阳能模块和蓄电池模块。
[0033]进一步的，所述MEMS微动传感器子机包括相互连接的MEMS加速度传感器、数据采集模块、系统时钟同步模块、温度检测模块、LoRa无线通讯模块、太阳能模块和蓄电池模块。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术的一个具体实施例监测精度更高，实时性更好，同时，本专利技术的实施例通过采用连续监测和无线传输的技术，实现了远程监测，无需监测人员在现场监测采集数据，有效提高了监测质量和工作效率。
[0036]当然地，实施本专利技术的各技术方案并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0038]图1为本专利技术实施例的仪器布设示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例的MEMS微动传感器子机布设细节示意图；
[0040]图3为本专利技术实施例的MEMS微动传感器子机的结构框图；
[0041]图4为本专利技术实施例的数据接收主机的结构框图；
[0042]图5为本专利技术实施例的施工流程图；
[0043]图中，1
‑
MEMS微动传感器子机，2
‑
数据接收主机，3
‑
云服务器，4
‑
计算机分析模块，5
‑
危岩块体，6
‑
危岩块体基部，7
‑
报警模块。
具体实施方式
[0044]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0045]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：确定对象：通过检查确定待监测的岩体对象；布设仪器：在被监测的岩体对象上布设MEMS微动传感器子机，在稳固安全的位置设置数据接收主机；测量数据：对岩体稳定性变化进行持续监测，测试数据传输并保存；数据分析：对取得的数据进行计算分析；分析结果：帮助判断道路是否可以通行，实行预警功能。2.根据权利要求1所述基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，其特征在于，所述确定对象，具体包括如下步骤：根据现场勘查，标定坡面上所有不稳定岩石块体；判断不稳定岩石块体是否可通过人力去除，将可通过人力去除的危岩块体先整体去除；针对已经标定出的不稳定岩石块体，首先通过视觉判断其危险程度，无法通过视觉判断的，布设仪器进行进一步判断。3.根据权利要求1所述基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，其特征在于，所述布设仪器，具体包括如下步骤：针对每块需要监测的危岩块体，将两组MEMS微动传感器子机分别安装在危岩块体上端及危岩块体基部处；两组MEMS微动传感器子机通过方向罗盘的指示水平固定，并进行防水保护；危岩块体与危岩块体基部的MEMS微动传感器子机空间距离不超过10m；将数据接收主机布置在距离MEMS微动传感器子机2km以内的稳固安全地方，并进行防水保护；布置太阳能模块，打开MEMS微动传感器子机和数据接收主机的开关，并同步MEMS微动传感器子机和数据接收主机的时间，设置采样开始时间以及采样频率。4.根据权利要求3所述基于MEMS传感技术的落石监测预警方法，其特征在于，将MEMS微动传感器子机固定在危岩块体上端及危岩块体基部，具体包括如下步骤：当安装在裸露的危岩块体上时，将MEMS微动传感器子机通过石膏固定在危岩块体上端、危岩块体基部；当危岩块体有土层时，尽可能的选择较为坚硬的土层埋设，安装完成后捣实周围土体。5.根据权利要求1所述基于MEMS传感技术的落石监...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金山，田士军，刘先锋，王通，袁胜洋，邵珠杰，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：