【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡监测，具体涉及一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统。
技术介绍
1、近年来，由于浅层易采资源的减少，大规模露天矿山逐渐过渡到深凹露天采矿，这已成为全球露天矿业的主要发展趋势。然而，随着露天矿山边坡的高度和角度增加，滑坡和安全事故的风险也显著升高。为了降低这些风险对安全和财产的威胁，大多数矿山已引入一套完整的位移监测和报警系统。当前的位移监测预警流程包括传感器数据采集、数据传输通过传输接口、控制器、中继器到达基站，然后再传输至云服务器等终端进行数据分析和报警预警。然而，这一流程存在复杂性高、容错性低的问题，而且一旦滑坡发生，可能导致基站受损，进而使设备无法继续执行位移监测预警，无法有效防止二次滑坡。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统。
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，包括设置于目标边坡上的多个监测杆和5g基站，每个所述杆上均设置有rtk监测模块、采集模块、处理模块、评估模块、预警模块、传输模块，所述rtk监测模块与处理模块、传输模块连接，所述采集模块用于收集除其所在监测杆之外的监测杆载波相位信号，并将其采集的信息传输给处理模块，所述处理模块根据接收到载波相位信号计算出其所在监测杆的位移，根据基站或除其所在监测杆之外的监测杆传输的载波相位信号实现差分定位，所述评估模块根据处理模块的计算结果以及采集模块收集的除其所在监测杆之外的监测杆位移信息，确定
3、进一步的，所述rtk监测模块包括两个接收机、发射电台和接收电台，所述两个接收机一个接收机作为基准站，另一个作为流动站，所述基准站在无信号时通过传输模块将信号传给除其所在监测杆之外的监测杆，作为其所在监测杆之外的监测杆的基准站，所述流动站则通过接收电台接收5g基站的电台信息和北斗定位系统发射的卫星信号。
4、进一步的，所述评估模块采用孤立森林算法，构造孤立树评估其所在监测杆的位移信息，确定异常位移值。
5、进一步的，所述评估模块进行评估包括以下步骤：
6、步骤1：通过北斗卫星载波相位差分原理，计算得到当前传感器位置信息:
7、{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),…,(xn，yn，zn)}
8、以及前一时刻传感器位置信息：
9、{(x1′，y1′，z1′)，(x2′，y2′，z2′)，…，(xn′，yn′，zn′)}
10、其中n为监测杆数目。
11、步骤2：计算每个监测杆的位移信息：(xi,yi,zi)
12、其中xi＝xi′-xi，yi＝yi′-yi，zi＝zi′-zi，(i＝1,2,…,n)，整合成数据集d
13、d＝{(x1，y1，z1)，…，(xn-1，yn-1，zn-1)，…，(xn，yn，zn)}
14、步骤3：数据整理，对数据进行z-score标准化处理：
15、xi′＝(xi-e(x))/var(x),
16、yi′＝(yi-e(y))/var(y),
17、zi′＝(zi-e(z))/var(z)
18、此时数据集d′第i个数据点为(xi,yi,zi)。
19、步骤4：构建多棵孤立树，每棵树都是一个二叉树。树的构建过程与二维特征空间相同。
20、步骤5：计算路径长度，对于第i数据点，在孤立树中计算其路径长度即从树的根节点到达数据点所需的边数，表示为hi＝h(xi′,yi′,zi′)。
21、步骤6：计算孤立指数，遍历每棵孤立树，计算数据点i在每棵树中的深度，孤立指数iso_i可表示为：
22、
23、其中c(n)＝e(h(xi′,yi′,zi′))
24、步骤7：计算异常评分，通过将孤立指数进行标准化，得到异常评分1/iso_i。
25、步骤8：设定阈值，异常分数实际处置输出范围为[-0.5,0.5]
26、步骤9：做出判断，根据上一步骤中的异常分数实际处置输出范围，做出以下判断：
27、1)若返回的异常分数在[-0.5,-0.2]之间，则该点为异常样本；
28、2)若返回的异常分数在[0.2,0.5]之间，则认为其是正常样本；
29、3)若所有样本返回的异常分数在(-0.2,0.2)之间，则说明整个数据集没有明显的异常值，视为异常点。
30、进一步的，所述评估模块进行评估的步骤4中，构建树的步骤为：
31、a.随机选择一个特征：从x′,y′,z′三个特征中随机选择一个特征，例如x′；
32、b.随机选择一个分割值：从x的最小值和最大值之间随机选择一个值作为分割阈值。
33、c.将数据点分割成两个子集：根据选择的特征分割阈值x′，将数据点(x′,y′,z′)划分成两个子集，一个子集包含小于阈值的数据点，另一个子集包含大于阈值的数据点。
34、d.递归构建树：重复上述步骤，递归地划分子集，直到树达到了最大深度。
35、本专利技术通过在评估模块采用孤立树算法，构造孤立树评估设备位移信息，确定异常位移值，使边坡位移信息更加准确；通过将rtk监测模块设置的连个接收机，其中一个接收机充当基准站，在无信号时通过传输模块将信号传给其他设备，充当其他设备的基准站。而流动站则通过接收电台接收5g基站的电台信息和北斗定位系统发射的卫星信号，使在一次滑坡造成基站受损基站无法进行传输时，本系统依旧可以正常进行滑坡监测预警，可有效预警二次滑坡等。
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1.一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，包括设置于目标边坡上的多个监测杆和5G基站，其特征在于，每个所述杆上均设置有RTK监测模块、采集模块、处理模块、评估模块、预警模块、传输模块，所述RTK监测模块与处理模块、传输模块连接，所述采集模块用于收集除其所在监测杆之外的监测杆载波相位信号，并将其采集的信息传输给处理模块，所述处理模块根据接收到载波相位信号计算出其所在监测杆的位移，根据基站或除其所在监测杆之外的监测杆传输的载波相位信号实现差分定位，所述评估模块根据处理模块的计算结果以及采集模块收集的除其所在监测杆之外的监测杆位移信息，确定异常位移值并将信息传输给预警模块，所述预警模块根据其接收的信息做出预警处理，所述传输模块将其所在的监测杆的位移信息传输除其所在监测杆之外的监测杆。
2.一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，其特征在于，所述RTK监测模块包括两个接收机、发射电台和接收电台，所述两个接收机一个接收机作为基准站，另一个作为流动站，所述基准站在无信号时通过传输模块将信号传给除其所在监测杆之外的监测杆，作为其所在监测杆之外的监测杆的基准站，所述流动站则通过接收
3.根据权利要求1所述的一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，其特征在于，所述评估模块采用孤立森林算法，构造孤立树评估其所在监测杆的位移信息，确定异常位移值。
4.根据权利要求3所述的一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，其特征在于，所述评估模块进行评估包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，其特征在于，所述评估模块进行评估的步骤4中，构建树的步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统，包括设置于目标边坡上的多个监测杆和5g基站，其特征在于，每个所述杆上均设置有rtk监测模块、采集模块、处理模块、评估模块、预警模块、传输模块，所述rtk监测模块与处理模块、传输模块连接，所述采集模块用于收集除其所在监测杆之外的监测杆载波相位信号，并将其采集的信息传输给处理模块，所述处理模块根据接收到载波相位信号计算出其所在监测杆的位移，根据基站或除其所在监测杆之外的监测杆传输的载波相位信号实现差分定位，所述评估模块根据处理模块的计算结果以及采集模块收集的除其所在监测杆之外的监测杆位移信息，确定异常位移值并将信息传输给预警模块，所述预警模块根据其接收的信息做出预警处理，所述传输模块将其所在的监测杆的位移信息传输除其所在监测杆之外的监测杆。
2.一种基于单模多端定位的边坡监测预警系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵向荣，张建武，刘杨晋，姚德龙，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团矸石山治理建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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