一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，包括以下步骤：根据隐患点现场情况，在需要监测的滑坡区域，分别沿着水平方向和垂直方向间隔设置多个监测点，每个监测点分别部署一个多传感智能监测仪；将多个多传感智能监测仪分别与主控服务器电连接。本发明专利技术通过在地灾滑坡、崩塌等位移面上部署多个多传感智能监测仪，形成对滑坡、崩塌等灾体的矩阵式面状监测，实现矩阵式监测下的任意方向的滑移或变化都能够被感知监测，通过软件实现对矩阵监测面的空间三维立体动态呈现，并且当监测数据达到一定等级时能同时进行预警告警。监测数据达到一定等级时能同时进行预警告警。监测数据达到一定等级时能同时进行预警告警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害防治工程
，具体为一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法。

技术介绍

[0002]地质灾害中最为常见的滑坡灾害，一旦爆发便会给当地居民带来难以预估的危险，对国家的经济建设也会造成重大损失。针对滑坡进行监测，实时监测给出滑坡预警，预测其变形趋势，可以保证居民在滑坡发生危险性较高的一段时间内临时撤离滑坡现场以保证生命安全。
[0003]目前在滑坡预警方面，专利号为ZL97199034.4的中国专利申请公开了一种使用无线遥测技术的地震检测系统技术，仅用于滑坡的检测，而不能对山体体滑坡进行检测和预警，且系统复杂、成本高；公告号为CN106327803的中国专利申请公开了一种基于均值
‑
标准差的加权马尔科夫滑坡预警方法，该方法利用均值
‑
标准差法确定位移速度集中各位移速度所属状态，使用加权马尔可夫链预测位移速度次日预测状态。当满足位移速度前日状态为异常状态、位移速度当日状态为异常状态且位移速度次日预测状态为异常状态时，发出滑坡预警信号。然而上述方法存在的不足是必须收集至少两日位移速度状态进行对比，才能够显示次日速度是否为异常状态，因此并不能十分精确的给出滑坡预警。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，包括以下步骤：
[0006]根据隐患点现场情况，在需要监测的滑坡区域，分别沿着水平方向和垂直方向间隔设置多个监测点，每个监测点分别部署一个多传感智能监测仪；
[0007]将多个多传感智能监测仪分别与主控服务器电连接；
[0008]多个多传感智能监测仪实时获取每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度，并将其送入主控服务器，主控服务器将收到的每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度与每个监测点的GPS坐标对应记录；
[0009]主控服务器将收到的每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度分别进行处理，并将其分别转化为X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量，并将每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量与每个监测点的GPS坐标对应记录；
[0010]利用每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量与每个监测点的GPS坐标，构建实时监测曲面；
[0011]主控服务器逐个比较实时监测曲面上的每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向
的位移量和Z轴方向的位移量，挑出某个方向的位移量最大的监测点，并将该监测点的最大位移量与阈值进行比较，当最大位移量超过阈值时，主控服务器发出报警信号。
[0012]优选的，所述主控服务器将收到的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度分别转化为X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量的方法相同。
[0013]优选的，主控服务器将收到的X轴方向的加速度转化为X轴方向的位移量包括以下步骤：
[0014]根据加速度定义公式，有
[0015][0016]其中，u(t)为t时刻对应的位移量，a(t)为t时刻对应的加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值；
[0017]假设式(1)为关于位移量u(t)的Π函数，
[0018][0019]其中，u(t)为t时刻对应的位移量，a(t)为t时刻对应的加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值，T1、T2为两个时间点；
[0020]将式(1)通过梯形法则离散，有
[0021][0022]其中，是一个(2k+1)阶的对角加权矩阵，除了第一个和最后一个元素等于所有对角元素都为1，a
k
为第k个插值节点加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值，Δt为固定时间段；
[0023]将某p点得到的加速度a
p
(u)，由中心有限差分法离散可得到公式：
[0024][0025]对于所有时间步，将(3)改写成矩阵形式：
[0026][0027]其中，
[0028]a为对应点的加速度分量，Δt为固定时间段；
[0029]将公式(4)代入公式(2)，化简为
[0030][0031]其中，L
a
是一个(2k+1)阶的对角加权矩阵，除了第一个和最后一个元素等于所有对角元素都为1，所有对角元素都为1，所有对角元素都为1，为加速度测量值，Δt为固定时间段；
[0032]利用正则化技术，增加附加条件，有
[0033][0034]其中，Π
E
(u)表示关于位移量u的一个函数，u为计算位移量，u
st
为静态位移量，r为一个任意的确定的极小值，||u
‑
u
st
||2为差函数的平方范数，用来刻画两个函数u与u
st
的逼近程度；
[0035]改写式(6)为
[0036][0037]其中，Π
E
(u)表示关于位移量u的一个函数，u为计算位移量，r为一个任意的确定的极小值；
[0038]将正则条件方程作为罚函数施加于原极小化问题式(5)，得到式(8)，
[0039][0040]其中，L
a
是一个(2k+1)阶的对角加权矩阵，除了第一个和最后一个元素等于所有对角元素都为1，
[0041]u为计算位移量，λ为最优正则化因子；
[0042]求解式(8)得到位移量的解析解，
[0043][0044]其中，L＝L
a
·
L
c
，L
a
是一个(2k+1)阶的对角加权矩阵，除了第一个和最后一个元素等于所有对角元素都为1，所有对角元素都为1，u为计算位移量，λ为最优正则化因子，
[0045]令前三项为C，将式(9)简化为
[0046][0047]其中，C＝(L
T
L+λ2I)
‑1L
T
L
a
,为加速度测量值，Δt为固定时间段；
[0048]在式(10)中代入任何一点某固定时间段加速度测量值得到该点位移量。
[0049]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0050]1、本专利技术通过在地灾滑坡、崩塌等位移面上部署多个多传感智能监测仪，形成对滑坡、崩塌等灾体的矩阵式面状监测，实现矩阵式监测下的任意方向的滑移或变化都能够
被感知监测，通过软件实现对矩阵监测面的空间三维立体动态呈现，并且当监测数据达到一定等级时能同时进行预警告警；
[0051]2、本专利技术通过热成像测温特点，收集数据时间跨度小的矩阵式面状监测数据进行检测预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：根据隐患点现场情况，在需要监测的滑坡区域，分别沿着水平方向和垂直方向间隔设置多个监测点，每个监测点分别部署一个多传感智能监测仪；将多个多传感智能监测仪分别与主控服务器电连接；多个多传感智能监测仪实时获取每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度，并将其送入主控服务器，主控服务器将收到的每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度与每个监测点的GPS坐标对应记录；主控服务器将收到的每个监测点的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度分别进行处理，并将其分别转化为X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量，并将每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量与每个监测点的GPS坐标对应记录；利用每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量与每个监测点的GPS坐标，构建实时监测曲面；主控服务器逐个比较实时监测曲面上的每个监测点的X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量，挑出某个方向的位移量最大的监测点，并将该监测点的最大位移量与阈值进行比较，当最大位移量超过阈值时，主控服务器发出报警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，其特征在于：所述主控服务器将收到的X轴方向的加速度、Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度分别转化为X轴方向的位移量、Y轴方向的位移量和Z轴方向的位移量的方法相同。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感智能检测仪的滑坡监测预警方法，其特征在于：所述主控服务器将收到的X轴方向的加速度转化为X轴方向的位移量包括以下步骤：根据加速度定义公式，有其中，u(t)为t时刻对应的位移量，a(t)为t时刻对应的加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值；假设式(1)为关于位移量u(t)的Π函数，其中，u(t)为t时刻对应的位移量，a(t)为t时刻对应的加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值，T1、T2为两个时间点；将式(1)通过梯形法则离散，有
其中，是一个(2k+1)阶的对角加权矩阵，除了第一个和最后一个元素等于所有对角元素都为1，a
k
为第k个插值节点加速度理论值，为t时刻测得的加速度实际值，Δt为固定时间段；将某p点得到的加速度a
p
(u)，由中心有限差分法离散可得到公式：对于所有时间步，将(3)改写成矩阵形式：其中，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马君伟，王莹莹，熊宇，王波，胡义锋，
申请(专利权)人：深圳市地质环境研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：