基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其包括若干监测点和若干基准站，所述监测点安装在容易滑坡处，所述基准站安装在不易滑坡处，所述监测点内部配置超宽带空间测距模块以及高精度惯性导航MEMS芯片，将所述监测点和基准站之间构建成网状的无线传输网络，基于各个监测点和基准站之间的距离变化和姿态变化信息实现监测。利用无线测距加上惯性导航传感数据融合，实现对滑坡带的实时在线监测。组建监测点与基准站集空间定位、测距、智能传感、传输为一体的智能监测网络。不依赖公网，低功耗低成本，建设成本低，利于大面积投入使用，安装方便，无线测距MEMS参数受外接环境影响小。MEMS参数受外接环境影响小。MEMS参数受外接环境影响小。

【技术实现步骤摘要】
基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统


[0001]本专利技术涉及结构健康监测
，具体涉及一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统。

技术介绍

[0002]结构健康在线监测系统，目前都需要测量沉降、滑坡等常规监测手段。通常情况下，受建设成本投入的制约，都是采用以点带面方式。对可能存在滑坡的重点区域，铺设较少数量监测设备。通过无线/有线的方式将监测数据上传到监控平台。
[0003]其一，滑坡带的变化通常分为蠕动阶段、挤压阶段、爬坡阶段以及剧滑阶段。由于铺设设备数量较少，基本上只能监测到滑坡阶段以及剧滑阶段，此时进行决策性撤离时间上已经较晚；
[0004]其二，因为监测设备，通常布置在滑坡带的易滑位置，除了采集数据容易风、雨、温度等外界环境的干扰，同时很难捕捉到监测整个区域的缓慢变化趋势，即不能准确判定监测区域的安全性能；
[0005]其三，同时每个监测点相对独立，没有在终端传感之间建立数据的关联性，无法做到终端设备的智能判断，所有的决策行为依赖监控平台，同时需要借助网络传输，响应时间较长；
[0006]其四，常规的沉降、滑坡监测手段如GNSS，静力水准仪，光纤光栅需铺设光缆，激光测距等需要较大的成本投入，安装点位需要浇筑水泥墩，不便于批量投放与大面积使用。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统用于解决至少上述技术问题之一。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于超宽带与高精度MEMS 组成的网状分布式滑坡监测系统，其包括若干监测点和若干基准站，所述监测点安装在容易滑坡处，所述基准站安装在不易滑坡处，所述监测点内部配置超宽带空间测距模块以及高精度惯性导航MEMS芯片，将所述监测点和基准站之间构建成网状的无线传输网络，基于各个监测点和基准站之间的距离变化和姿态变化信息实现监测。
[0009]根据本专利技术的以上技术方案，还可以作出以下改进：
[0010]可选的，获取监测点与基准站之间的初始数据，初始数据包括距离和MEMS芯片参数值；将获取的初始数据输入系统，并同步系统启动后产生的数据信息到基准站。
[0011]可选的，所述监测点与基准站之间的关系为一对一、一对多或多对一的形式，且所述监测点与监测点，以及基准站与基准站之间均形成对应关系，当监测点与监测点形成对应关系或基准站与基准站形成对应关系时，该对应关系中的其中一个作为监测点，而另一个作为基准站。
[0012]可选的，定义(x，y)为基准站坐标，(y
i，Tj
)为监测点i，在T
j
时刻的坐标，在二
维平面中，监测点与基准站之间的距离的计算公式为：
[0013][0014]i＝1,2,3...n，j＝1,2,3...N，
[0015]当有n个监测点，N个采样时间间隔将组成一个二维距离矩阵；
[0016]结合姿态四元素，构建多维的传感器、空间位置矩阵。
[0017]可选的，基于构建的多维的传感器、空间位置矩阵，比较监测站与监测站之间的距离矩阵，以及监测站与基准站之间的距离矩阵存在数据的相关性，通过对相关性进行综合分析以及数据清洗，获得更为准确的形变趋势估计。
[0018]可选的，所述相关性包括滑坡时，距离基准站由远及近的监测点与监测点和基准站之间的距离变化规律，一旦产生滑坡移动，越靠近滑坡点的监测点，其变化角度，位移变化量越大；利用这个规律，沿滑坡带，靠近易滑点的地方铺设的多个监测点，形成传感器变化量呈递增趋势。如果某一台监测点的传感器采集的数据受噪声干扰产生异动，可以利用相邻两台监测点的传感数据，对这台监测点的数据进行修正校准，此外还可以通过多个基准点与该台监测点之间的相对位移变化量，对其数据进行拟合，达到对传感器数据清洗的目的。
[0019]本专利技术提供一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，具有以下有益效果：利用无线测距加上惯性导航传感数据融合，实现对滑坡带的实时在线监测。通过在滑坡带铺设一定数量的监测点，并在稳定点进行基准站铺设，组建监测点与基准站集空间定位、测距、智能传感、传输为一体的智能监测网络。该监测方案不依赖公网，低功耗低成本，建设成本低，利于大面积投入使用，安装方便，无线测距MEMS参数受外接环境影响小。
附图说明
[0020]图1为本专利技术提供的一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统的监测点与基准站的布局示意图。
[0021]图2为本专利技术提供的一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统的滑坡点与基准站之间的变化趋势示意图。
[0022]图3为本专利技术提供的一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统的对4个监测点的分布举例示意图。
[0023]图4为本专利技术提供的一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统的各监测点的各监测点的距离表达式。
[0024]图5为本专利技术提供的一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统的各监测点的姿态矩阵示意图。
具体实施方式
[0025]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]如图1和图2所示：
[0029]本实施例提供了一种基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其包括若干监测点和若干基准站，所述监测点安装在容易滑坡处，所述基准站安装在不易滑坡处，所述监测点内部配置超宽带空间测距模块以及高精度惯性导航MEMS芯片，将所述监测点和基准站之间构建成网状的无线传输网络，基于各个监测点和基准站之间的距离变化和姿态变化信息实现监测。
[0030]可以理解的是，在本实施例中，提供一种基于超宽带与高精度 MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，利用无线测距加上惯性导航传感数据融合，实现对滑坡带的实时在线监测。通过在滑坡带铺设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其特征在于，其包括若干监测点和若干基准站，所述监测点安装在容易滑坡处，所述基准站安装在不易滑坡处，所述监测点内部配置超宽带空间测距模块以及高精度惯性导航MEMS芯片，将所述监测点和基准站之间构建成网状的无线传输网络，基于各个监测点和基准站之间的距离变化和姿态变化信息实现监测。2.根据权利要求1所述的基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其特征在于，获取监测点与基准站之间的初始数据，初始数据包括距离和MEMS芯片参数值；将获取的初始数据输入系统，并同步系统启动后产生的数据信息到基准站。3.根据权利要求2所述的基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其特征在于，所述监测点与基准站之间的关系为一对一、一对多或多对一的形式，且所述监测点与监测点，以及基准站与基准站之间均形成对应关系，当监测点与监测点形成对应关系或基准站与基准站形成对应关系时，该对应关系中的其中一个作为监测点，而另一个作为基准站。4.根据权利要求3所述的基于超宽带与高精度MEMS组成的网状分布式滑坡监测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧荣霄，段中伟，谌洪舟，
申请(专利权)人：重庆甲虫网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：