【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质灾害监测，特别是涉及一种地质灾害自动监测装置及监测方法。
技术介绍
1、地质灾害监测技术是一门集地质学、测量学、物理学以及电子技术等多学科与技术为一体的综合性技术体系，地质灾害监测、预警预报与防治工作在国民经济建设中已经占据了不可忽视的地位。为了适应地质灾害监测预警的迫切需要，必须开展地质灾害监测新技术研究，采用先进的技术及仪器对地质灾害体实施监测，将监测数据经过分析处理后用于地质灾害预警预报。
2、滑坡精准预测预报是防灾减灾的前提,也是亟待突破的世界性科学难题，目前的监测技术往往是对单一测量物理量的监测，如岩石应力、地下水位、图像检测等，不能有效的判断滑坡发生的，由于滑坡的孕育与发展过程是一个很漫长的过程，尤其在滑坡的蠕变阶段，因此亟需一种有效的应对滑坡灾害的自动监测方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种本专利技术采取以下技术方案：
2、一方面，本专利技术提供一种地质灾害自动监测装置，用于滑坡区域的监测和预警，所述装置包括：电信号监测模块、光信号监测模块、信号分析模块、无线通信模块、预警器以及远程终端设备。
3、所述电信号监测模块包括垂直埋设于目标监测区域土层中的至少3组同轴电缆线，所述同轴电缆线与tdr测量仪相连，接收信号源发射的脉冲信号在同轴电缆线中的反射信号。
4、所述光信号监测模块包括架设于目标监测区域上方的光信号设备，所述光信号设备包括光信号发生源、光信号接收器，以及至少1个透射棱镜。
5、所述光信号设备设置在所述同轴电缆线的正上方，所述tdr测量仪和所述光信号接收器分别与所述信号分析模块相连。
6、所述信号分析模块根据接收的信号数据根据预设的运算模型生成信号分析结果，并将所述信号数据和所述信号分析结果通过所述无线通信模块传送至所述远程终端设备。
7、进一步地，所述信号分析模块还与预警器相连接，所述预警器设置在所述目标监测区域的周围，所述信号分析模块预设有变形量阈值和路径偏移量阈值，当所述信号分析结果超出阈值时，所述预警器自动生成预警信息。
8、进一步地，所述同轴电缆线通过固定杆固定，所述固定杆为金属圆管，所述同轴电缆线通过绑带束缚在圆管外侧。所述同轴电缆线的埋深最少应超过最深滑移带底部3米，且所述同轴电缆线的长度不小于5米，所述固定杆漏出地面部分不大于1.5米。
9、进一步地，所述固定杆的上端连接光信号设备，光信号发生源、光信号接收器，以及至少1个透射棱镜分别连接不同的固定杆以形成光信号传输监测路径。
10、所述光信号发生源在信号采集时段发射激光束，所述激光束通过所述透射棱镜折射后被所述光信号接收器捕获，所述光信号接收器。
11、调整所述光信号设备，使得所述发生源发射的激光束被光信号接收器接收窗口的正中心捕获，此时经光电转换产生初始电流信号强度，根据t时刻电流信号强度和初始电流信号强度计算得出t时刻的光信号路径偏移量。
12、进一步地，所述信号分析模块基于所述tdr测量仪和所述光信号接收处理器采集的数据进行监测分析。
13、所述tdr测量仪测量同轴电缆时刻的反射电压幅值，所述信号分析模块根据反射电压幅值计算得出同轴电缆的变形量。
14、
15、其中，z为同轴电缆沿正向传播，无挤压变形时的特征阻抗，为脉冲信号的衰减常数，为脉冲信号的相常数，为初始时刻的反射电压幅值，l为同轴电缆线的长度，为形变处的电压反射系数，k为常数，取0.257。
16、进一步地，所述光信号接收器采集时刻光信号偏移所述光信号接收器中心的偏移距离，所述信号分析模块根据偏移距离计算得出光信号路径偏移量。
17、，
18、其中为时刻光信号偏移所述光信号接收器中心的偏移距离，r为光信号接收器接收窗口半径。
19、进一步地，所述信号分析模块预设有变形量阈值m和路径偏移量阈值n，其中m取1-10毫米，n取0.5-5毫米，采样时间间隔为60-240分钟。
20、当所述变形量小于阈值m，或光信号路径偏移量小于阈值n时，不进行预警。
21、当所述变形量大于等于阈值m，且光信号路径偏移量大于等于阈值n时，自动发出预警。
22、进一步地，所述装置还包括：供电模块，所述供电模块包含辅助电源和主电源，所述主电源用于向电信号监测模块、光信号监测模块、信号分析模块和预警器供电，所述辅助电源用于向所述无线通信模块供电，并通过所述无线通讯模块与所述远程终端设备连接，通过所述无线通讯模块接收所述远程终端设备的指令以控制所述主电源工作或者休眠。
23、进一步地，所述预警器包含显示屏和声光提醒单元，所述显示屏用于显示警示文字，所述声光提醒单元用于发出光信号和/或警报蜂鸣声。
24、另一方面，本专利技术提供一种地质灾害自动监测方法，用于滑坡区域的监测和预警，所述方法包括以下步骤：
25、步骤s1，在目标监测区域设置至少3组同轴电缆线和光信号设备，所述同轴电缆线通过固定杆垂直埋设并穿透滑移带，所述光信号设备设置在所述固定杆的上端。
26、步骤s2，测量同轴电缆的反射电压幅值和光信号设备接收的电流信号强度，计算得同轴电缆的变形量和出光信号路径偏移量。
27、步骤s3，根据同轴电缆的变形量和出光信号路径偏移量与预设阈值进行比较，判断是否发出预警。
28、进一步地，步骤s1中，所述同轴电缆线通过固定杆固定，所述固定杆为金属圆管，所述同轴电缆线通过绑带束缚在圆管外侧。所述同轴电缆线的埋深最少应超过最深滑移带底部3米，且所述同轴电缆线的长度不小于5米，所述固定杆漏出地面部分不大于1.5米。所述固定杆的上端连接光信号设备，所述光信号发生源、光信号接收器，以及至少1个透射棱镜分别连接不同的固定杆以形成光信号传输监测路径。
29、进一步地，步骤s2中，同轴电缆时刻的反射电压幅值，根据反射电压幅值计算得出同轴电缆的变形量。
30、
31、其中，z为同轴电缆沿正向传播，无挤压变形时的特征阻抗，为脉冲信号的衰减常数，为脉冲信号的相常数，为初始时刻的反射电压幅值，l为同轴电缆线的长度，为形变处的电压反射系数，k为常数，取0.257。
32、进一步地，光信号接收器采集时刻光信号偏移所述光信号接收器中心的偏移距离，根据偏移距离计算得出光信号路径偏移量。
33、，
34、其中为时刻光信号偏移所述光信号接收器中心的偏移距离，r为光信号接收器接收窗口半径。
35、进一步地，步骤s3中，预设阈值包括：变形量阈值m和路径偏移量阈值n，其中m取1-10毫米，n取0.5-5毫米，采样时间间隔为60-240分钟。
36、当所述变形量小于阈值m，或光信号路径偏移量小于阈值n时，不进行预警。
37、当所述变形量大于等于阈值m，且光信号路径偏移量大于等于阈值n时，自本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地质灾害自动监测装置，用于滑坡区域的监测和预警，其特征在于，所述装置包括：电信号监测模块、光信号监测模块、信号分析模块、无线通信模块、预警器以及远程终端设备；
2.根据权利要求1所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述同轴电缆线通过固定杆固定，所述固定杆为金属圆管，所述同轴电缆线通过绑带束缚在圆管外侧；所述同轴电缆线的埋深最少应超过最深滑移带底部3米，且所述同轴电缆线的长度不小于5米，所述固定杆漏出地面部分不大于1.5米。
3.根据权利要求2所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述固定杆的上端连接光信号设备，光信号发生源，光信号接收器，以及至少1个透射棱镜分别连接不同的固定杆以形成光信号传输监测路径；
4.根据权利要求1所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述信号分析模块基于所述TDR测量仪和所述光信号接收器采集的数据进行监测分析；
5.根据权利要求1-4任一项所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述装置还包括：供电模块，所述供电模块包含辅助电源和主电源，所述主电源用于向电信号监测模块、光信号监测模块、信号分
6.根据权利要求5所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述预警器包含显示屏和声光提醒单元，所述显示屏用于显示警示文字，所述声光提醒单元用于发出光信号和/或警报蜂鸣声。
7.一种地质灾害自动监测方法，用于滑坡区域的监测和预警，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的地质灾害自动监测方法，其特征在于，步骤S1中，所述同轴电缆线通过固定杆固定，所述固定杆为金属圆管，所述同轴电缆线通过绑带束缚在圆管外侧；所述同轴电缆线的埋深最少应超过最深滑移带底部3米，且所述同轴电缆线的长度不小于5米，所述固定杆漏出地面部分不大于1.5米；所述固定杆的上端连接光信号设备、光信号发生源、光信号接收器，以及至少1个透射棱镜分别连接不同的固定杆以形成光信号传输监测路径。
9.根据权利要求8所述的地质灾害自动监测方法，其特征在于，步骤S2中，同轴电缆时刻的反射电压幅值，根据反射电压幅值计算得出同轴电缆的变形量；
10.根据权利要求9所述的地质灾害自动监测方法，其特征在于，步骤S3中，预设阈值包括：变形量阈值m和路径偏移量阈值n，其中m取1-10毫米，n取0.5-5毫米，采样时间间隔为60-240分钟；
...【技术特征摘要】
1.一种地质灾害自动监测装置，用于滑坡区域的监测和预警，其特征在于，所述装置包括：电信号监测模块、光信号监测模块、信号分析模块、无线通信模块、预警器以及远程终端设备；
2.根据权利要求1所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述同轴电缆线通过固定杆固定，所述固定杆为金属圆管，所述同轴电缆线通过绑带束缚在圆管外侧；所述同轴电缆线的埋深最少应超过最深滑移带底部3米，且所述同轴电缆线的长度不小于5米，所述固定杆漏出地面部分不大于1.5米。
3.根据权利要求2所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述固定杆的上端连接光信号设备，光信号发生源，光信号接收器，以及至少1个透射棱镜分别连接不同的固定杆以形成光信号传输监测路径；
4.根据权利要求1所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述信号分析模块基于所述tdr测量仪和所述光信号接收器采集的数据进行监测分析；
5.根据权利要求1-4任一项所述的地质灾害自动监测装置，其特征在于，所述装置还包括：供电模块，所述供电模块包含辅助电源和主电源，所述主电源用于向电信号监测模块、光信号监测模块、信号分析模块和预警器供电，所述辅助电源用于向所述无线通信模块供电，并通过所述无线通讯模块与所述远程终端设备连接，通过所述无线通讯模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张伟，舒建冬，李松，朱磊，黄卫宏，唐霖辉，
申请(专利权)人：四川省华地建设工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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