專(zhuān)利名稱：一種山體滑坡監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控裝置，尤其涉及一種山體滑坡監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
山體滑坡是一種破壞力巨大、預(yù)測(cè)及防護(hù)困難的自然災(zāi)害。近年來(lái)， 滑坡引起的山體垮塌以及暴雨后形成的泥石流帶來(lái)的災(zāi)害損失也越來(lái)越嚴(yán) 重，已成為阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展、危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要因素之一。如果 能夠?qū)ι襟w滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)滑坡危害的早期預(yù)報(bào)，使相關(guān)區(qū)域的人員 和貴重物資提前撤離，就可以最大限度地減少和防止滑坡所造成的損失。 根據(jù)我國(guó)"預(yù)防為主、防治結(jié)合"的地質(zhì)災(zāi)害防治方針，山休滑坡的預(yù)報(bào) 問(wèn)題成為山體滑坡防治的重要環(huán)節(jié)。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于滑坡的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，是將室外現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)以 及理論分析有機(jī)地結(jié)合在一起。在理論分析和實(shí)驗(yàn)室研究中，國(guó)內(nèi)外已應(yīng) 用了多種方法，如用三重蠕變曲線的圖形分析方法、半對(duì)數(shù)曲線法和變形
逨度倒數(shù)法進(jìn)行邊坡發(fā)生時(shí)間預(yù)測(cè)等;使用測(cè)量地表破壞聲響反射的方法 量測(cè)地表、地下水運(yùn)動(dòng)。但這些方法都是離線式和非實(shí)時(shí)性的。
在實(shí)地應(yīng)用時(shí)，滑坡監(jiān)測(cè)的常用方法大致可分為人工法和儀器測(cè)定法兩 種。人工法主要是依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員在可能發(fā)生滑坡的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí) 地觀側(cè)，在此過(guò)程中，技術(shù)人員主要利用一些簡(jiǎn)單的工具如紙帶、木條等， 將其放置于滑坡地帶已出現(xiàn)的裂縫中做為標(biāo)示。過(guò)一段時(shí)間后觀察標(biāo)示物 是否發(fā)生移動(dòng)，以此判斷滑坡是否有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。這種方法簡(jiǎn)單易行， 但只能在滑坡進(jìn)人加速變形末期后進(jìn)行預(yù)報(bào)。且無(wú)法提供具體數(shù)據(jù)進(jìn)行未 來(lái)整體破壞時(shí)間預(yù)報(bào)，是一種較原始的定性監(jiān)測(cè)方法。
為了能夠?qū)ι刑幱诔跏甲冃坞A段和穩(wěn)定變形階段的滑坡進(jìn)行未來(lái)整體 破壞時(shí)間預(yù)報(bào)，必須借助于其它多種技術(shù)設(shè)備，即采用儀器測(cè)定法。但是 儀器測(cè)量法的缺點(diǎn)是若數(shù)據(jù)的采集不及時(shí)，很可能會(huì)遺漏掉滑坡發(fā)展的重 要信息。此外，儀器還很容易受破壞行為的影響或被動(dòng)物損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種山體滑坡監(jiān)控系統(tǒng)，它采用無(wú)線的、分 布式的通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)山體滑坡監(jiān)控進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及跟蹤預(yù)警。能夠有效降低山體滑坡監(jiān)控和預(yù)報(bào)中的誤報(bào)、漏報(bào)等現(xiàn)象，從而達(dá)到對(duì)山體滑坡實(shí)時(shí)的 監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確的報(bào)瞀，減小人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。
本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括測(cè)量?jī)x器、集中器、無(wú)線通訊模 塊、通信子系統(tǒng)、監(jiān)控主站與遠(yuǎn)程信息管理與控制中心。測(cè)量?jī)x器通過(guò)無(wú) 線通訊模塊與集中器連接，每個(gè)集中器上并聯(lián)多個(gè)測(cè)量?jī)x器，無(wú)線通訊校 塊之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)控主站與集中器之間通過(guò)有線纜連接，監(jiān)控 主站并聯(lián)多個(gè)集中器，監(jiān)控主站通過(guò)通信子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程信息管理與控制中
心連接。無(wú)線通訊模塊包括收發(fā)器、MAC網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)。收發(fā)器通過(guò)MAC網(wǎng)卡 與網(wǎng)絡(luò)連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，效率更高，容錯(cuò)性 能更好，適應(yīng)不同的地理環(huán)境以及成本要求，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活組合， 數(shù)據(jù)傳遞更加及時(shí)準(zhǔn)確，管理與控制更加方便，可以使監(jiān)測(cè)人員不必親臨 現(xiàn)場(chǎng)就可以得到相關(guān)數(shù)據(jù)，保障檢測(cè)人員的生命安全，測(cè)量?jī)x器是埋設(shè)在 土里，因此不易遭到破壞。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為無(wú)線通訊模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖中，1、遠(yuǎn)程信息管理與控制中心 2、通信子系統(tǒng) 3、監(jiān)控主 站4、集中器5、無(wú)線通訊模塊6、測(cè)量?jī)x器7、網(wǎng)絡(luò)8、 MAC網(wǎng)卡 9、收發(fā)器
具體實(shí)施方式
如圖1所示，它包括測(cè)量?jī)x器6、集中器4、無(wú)線通訊模塊5、通信子系 統(tǒng)2、監(jiān)控主站3與遠(yuǎn)程信息管理與控制中心1，測(cè)量?jī)x器6通過(guò)無(wú)線通訊 模塊與5集中器連接，每個(gè)集中器4上并聯(lián)多個(gè)測(cè)量?jī)x器6,無(wú)線通訊模塊 5之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)控主站3與集中器4之間通過(guò)有線纜連接，監(jiān) 控主站3并聯(lián)多個(gè)集中器4，監(jiān)控主站3通過(guò)通信子系統(tǒng)2與遠(yuǎn)程信息管理 與控制中心1連接。無(wú)線通訊模塊5包括收發(fā)器9、 MAC網(wǎng)卡8和網(wǎng)絡(luò)7， 收發(fā)器9通過(guò)MAC網(wǎng)卡8與網(wǎng)絡(luò)7連接。
滑坡穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)涉及到一系列特定的參數(shù)及其隨時(shí)間的變化量，如降 雨量、土壤濕度、地下水位及移動(dòng)特征。其中最重要的兩個(gè)參數(shù)是移動(dòng)特 征和地下水位?；碌囊苿?dòng)特征則由滑動(dòng)面的深度、方向、移動(dòng)量和移動(dòng)速度來(lái)表征。在滑坡地帶的坡腳附近易形成應(yīng)力集中帶，是滑坡最易發(fā)生 變形和破壞的部位，因此將坡腳和坡肩作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位，適當(dāng)加大傳感 器的埋設(shè)密度。
在山體的不同部位放置不同類(lèi)型的量測(cè)儀器6。用來(lái)監(jiān)測(cè)滑坡內(nèi)的地下 水位，包括測(cè)量大氣壓和孔底壓力的水壓測(cè)量?jī)x。測(cè)量滑坡移動(dòng)量，包括 傾斜儀和斜度儀，測(cè)量滑坡移動(dòng)的方向和速度以及滑動(dòng)面的深度和延伸面 積。測(cè)量降雨量。這些量測(cè)儀器通過(guò)無(wú)線通信方式向集中器4發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù) 據(jù)。多個(gè)集中器4再通過(guò)GSM/GPRS通信方式，將數(shù)據(jù)匯總發(fā)送到監(jiān)控總站 3。監(jiān)控總站3通過(guò)GSM/GPRS方式發(fā)送數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程信息管理與控制中心1。 遠(yuǎn)程信息管理與控制中心1實(shí)時(shí)在線地檢測(cè)和分析信號(hào)，從而快速確定滑 坡中變形、應(yīng)力的大小，以及失效面的位置，真正實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)準(zhǔn)分布式測(cè)量。 并且將這些數(shù)據(jù)處理分析后，向監(jiān)控總站3發(fā)送新的指令，從而達(dá)到對(duì)滑 坡的實(shí)時(shí)監(jiān)控與快速預(yù)警。
每個(gè)集中器4采集多個(gè)山體測(cè)控點(diǎn)測(cè)量?jī)x器6的信息。監(jiān)控主站3同 時(shí)控制多個(gè)集中器4，向各個(gè)集中器4發(fā)送傳感器設(shè)置、采集參數(shù)、報(bào)警參 數(shù)等指令，監(jiān)控主站3的數(shù)據(jù)通過(guò)通信子系統(tǒng)2傳輸至遠(yuǎn)程信息管理與控 制中心1。
測(cè)量?jī)x器6包括變形監(jiān)控(外部變形及內(nèi)部變形)、滲壓監(jiān)測(cè)、滲流量 監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變量測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)(包括地下水位、氣溫、雨量等)，其 中最主要的是水、土壓力和位移監(jiān)測(cè)。對(duì)于一個(gè)具體的山體，應(yīng)該根據(jù)該 山體的水文、地質(zhì)、環(huán)境、山體本身隱患，選擇確定適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和布置上作優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于不同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，測(cè)量?jī)x器類(lèi)型及型 號(hào)很多，監(jiān)測(cè)方式各異，為使監(jiān)測(cè)有效可靠，應(yīng)從先進(jìn)性、環(huán)境適應(yīng)性、 長(zhǎng)期運(yùn)行、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集等方面，對(duì)傳感器進(jìn)行優(yōu)化選擇。
集中器4是終端通信的中心設(shè)備，任務(wù)是測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、并 發(fā)送到監(jiān)控主站3。主動(dòng)與每一終端傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，獲取地下水位信 息、滑動(dòng)面的深度、方向、位移和移動(dòng)速度等信息，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x 器6的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅?、以^集中器4向測(cè)量?jī)x器6發(fā)出各種控制指令 (如清零、復(fù)位等指令)，都是采用無(wú)線通信，從而克服了傳統(tǒng)布線方式復(fù) 雜以及線纜等設(shè)備容易受到外界損壞的弱點(diǎn)。集中器采用典型的分布式結(jié) 構(gòu)，帶有自動(dòng)實(shí)時(shí)路由功能模塊，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)中繼。各個(gè)集中器4之間以及集中器4和監(jiān)控主站3之間具有獨(dú)立性，可以在 主站停機(jī)的情況下自行采集和處理數(shù)據(jù)。
無(wú)線通訊模塊5匯集了收發(fā)與轉(zhuǎn)發(fā)功能的無(wú)線通訊模塊是設(shè)重要的單 元，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。它嵌入到每一個(gè)終端測(cè)量?jī)x器6和集中器屮4。 由于無(wú)線通訊模塊5都具有轉(zhuǎn)發(fā)功能，因此無(wú)需獨(dú)立的中繼設(shè)備就使得傳 輸距離可以大大增長(zhǎng)。各個(gè)模塊之間可以自動(dòng)組網(wǎng)相互通信，克服了以往 由上而下的結(jié)構(gòu)帶來(lái)的同級(jí)間通信手段和內(nèi)容匱乏和單一的毛病。最后， 山于相應(yīng)硬件的減少，使得整個(gè)采集子系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，效率更 高，容錯(cuò)性能更好。
通信子系統(tǒng)2是利用多種通信信道，把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端控制屮心1的系 統(tǒng)。為了適應(yīng)不同的環(huán)境條件以及成本要求，通信子系統(tǒng)2的構(gòu)成有多種 方案。
測(cè)量?jī)x器6與集中器4之間是無(wú)線連接，這樣就克服f傳統(tǒng)方法必須將 電纜線埋在地下，并且要時(shí)刻注意防水和防破壞的局限性；集中器4與監(jiān) 控主站3之間、監(jiān)控主站3與遠(yuǎn)程信息處理中心1之間，可以靈活采用多 種方式如無(wú)線方式，如GSM/GPRS/CDMA/3G/WLAN;或者專(zhuān)用無(wú)線通信系統(tǒng)， 如水文部門(mén)專(zhuān)用水文通信系統(tǒng)；以及有線方式，如光纖、web、電話網(wǎng)、DDN 數(shù)據(jù)專(zhuān)線通信。
監(jiān)控主站3的作用是對(duì)各個(gè)集中器4進(jìn)行管理和控制、發(fā)送和接收釆集 的信號(hào)、評(píng)價(jià)安全狀況、報(bào)警、向遠(yuǎn)程信息中心發(fā)送數(shù)據(jù)。監(jiān)控主站3包 括監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)軟件、工控微機(jī)(包括掃描、打印機(jī)等輸入輸出設(shè)備)、 微波(或總線電纜)及通信模塊、Modem、電話線路、報(bào)警指^燈、防雷裝 置等。
遠(yuǎn)程信息管理與控制中心1是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的最上層。接收監(jiān)控主站3 收集的所有測(cè)量?jī)x器6的監(jiān)控參數(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，管理人員利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行匯總和分析，隨時(shí)分析了解山體坡體各項(xiàng)參數(shù)現(xiàn)狀，以便做出相應(yīng)的決 策，還可直接向下級(jí)集中器4或測(cè)量?jī)x器6傳感器發(fā)出指令，進(jìn)行遠(yuǎn)程的 安全評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。
權(quán)利要求1、一種山體滑坡監(jiān)控裝置，包括測(cè)量?jī)x器、集中器、無(wú)線通訊模塊、通信子系統(tǒng)、監(jiān)控主站與遠(yuǎn)程信息管理與控制中心，其特征是測(cè)量?jī)x器通過(guò)無(wú)線通訊模塊與集中器連接，每個(gè)集中器上并聯(lián)多個(gè)測(cè)量?jī)x器，無(wú)線通訊模塊之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)控主站與集中器之間通過(guò)有線纜連接，監(jiān)控主站并聯(lián)多個(gè)集中器，監(jiān)控主站通過(guò)通信子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程信息管理與控制中心連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的山體滑坡監(jiān)控裝置，其特征是所述無(wú)線通訊模塊包括收發(fā)器、MAC網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)，收發(fā)器通過(guò)MAC網(wǎng)卡與網(wǎng)絡(luò)連接。
專(zhuān)利摘要一種山體滑坡監(jiān)控裝置，包括測(cè)量?jī)x器、集中器、無(wú)線通訊模塊、通信子系統(tǒng)、監(jiān)控主站、遠(yuǎn)程信息管理與控制中心，測(cè)量?jī)x器通過(guò)無(wú)線通訊模塊與集中器連接，每個(gè)集中器上并聯(lián)多個(gè)測(cè)量?jī)x器，監(jiān)控主站與集中器之間通過(guò)線纜連接，監(jiān)控主站并聯(lián)多個(gè)集中器，監(jiān)控主站通過(guò)通信子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程信息管理與控制中心連接，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容錯(cuò)性能更好，適應(yīng)不同的地理環(huán)境以及成本要求，數(shù)據(jù)傳遞及時(shí)準(zhǔn)確，管理與控制方便，可以使監(jiān)測(cè)人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)就得到相關(guān)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G08C17/00GK201142127SQ20072030031
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者曾長(zhǎng)清, 楠 楊, 鄒文生, 鵬 黎 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)