一種滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓電電纜、前端信號處理器、系統(tǒng)主機(jī)、現(xiàn)場警報裝置、無線傳輸裝置和監(jiān)控中心等部分。在邊坡土體內(nèi)埋設(shè)若干條壓電電纜作為傳感器，將得到的信號經(jīng)過處理分析，通過現(xiàn)場警報裝置現(xiàn)場實時發(fā)出預(yù)警提示，同時利用無線傳輸裝置將信息通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)送到監(jiān)控中心，并進(jìn)行處理分析和顯示。本發(fā)明主要應(yīng)用于滑坡穩(wěn)定性監(jiān)測，可實現(xiàn)現(xiàn)場實時預(yù)警、災(zāi)害信息遠(yuǎn)程無線傳輸、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)顯示等功能，具有設(shè)置簡單、成本低廉、實用性強(qiáng)等特點，可有效應(yīng)用于大面積的邊坡變形監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)報。
【專利說明】一種滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地質(zhì)災(zāi)害安全智能監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于壓電電纜傳感技術(shù)的災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r反映滑坡體穩(wěn)定情況，并能夠及時預(yù)警。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生。據(jù)粗略統(tǒng)計，全國共有較大型崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害點7000余處。近十多年來，每年的死亡人數(shù)近千人，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上百億元，其影響不容小覷。給人們帶來巨大生命財產(chǎn)損失的地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)引起政府有關(guān)部門的高度重視。一方面要積極開展地質(zhì)災(zāi)害治理工程，另一方面建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)也極為必要。
[0003]現(xiàn)有的滑坡監(jiān)測預(yù)警技術(shù)中，一種是采用全站儀、GPS定位來測量邊坡面某點的相對位移值。其中全站儀精度最高，同時成本也最高。GPS適用于大范圍滑坡體測量，精度較低，系統(tǒng)成本較高。另一種是布設(shè)雨量計、土壓力計、傾斜計、位移計等傳感器采集滑坡體的相關(guān)物性參數(shù)直接或間接的作為滑坡災(zāi)害預(yù)警判斷的依據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，但也有著布設(shè)傳感器點較多、價格昂貴、監(jiān)測面積不足等明顯缺點，難以涵蓋廣大災(zāi)害隱患地區(qū)，且儀器易受破環(huán)，穩(wěn)定性難以保證等因素制約其推廣運用。
[0004]當(dāng)前比較廣泛使用的傳統(tǒng)方法是GPS和位移傳感器對邊坡進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測。這兩種方法都存在一個問題:不論是GPS還是拉繩位移傳感器，測量都是點的測量，如果需要測量一個坡面需要布設(shè)很多這樣的點。對于某些滑坡的測量，精度的要求不高，只要能大致測量坡體變形即可。顯然傳統(tǒng)方法價格昂貴，不適合大面積情況的使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要解決上述滑坡預(yù)警的問題。本發(fā)明提供一種基于壓電電纜傳感技術(shù)的滑坡災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)滑坡表面的監(jiān)測(大范圍，平面測量)，還可大大降低監(jiān)測成本，有利于普及應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:采用壓電電纜作為一種線性壓電薄膜傳感器，將其埋入地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的公路、鐵路等邊坡坡體中。當(dāng)邊坡變形滑動時，壓電電纜被壓縮或拉伸，會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，產(chǎn)生正比于壓力的電荷或者電壓信號。經(jīng)過過前端信號處理器和系統(tǒng)主機(jī)的一系列信號處理分析，通過連接的現(xiàn)場警報裝置現(xiàn)場發(fā)出警報，并且通過無線傳輸裝置將監(jiān)測到的變形信息實時發(fā)送至監(jiān)控中心，經(jīng)過系統(tǒng)軟件分析處理后，直觀地以圖形和表格方式顯示出來。
[0007]本發(fā)明可實現(xiàn)實時大面積的平面災(zāi)害監(jiān)測，現(xiàn)場實時預(yù)警，同時具有遠(yuǎn)程無線信息傳輸、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)顯示等功能，降低了監(jiān)測成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
[0009]圖中:1、壓電電纜；2、前端信號處理器；3、系統(tǒng)主機(jī)；4、現(xiàn)場警報裝置；5、無線傳輸裝置；6、監(jiān)控中心。

【具體實施方式】
[0010]本滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)一般包含多條壓電電纜和相應(yīng)數(shù)量的前端信號處理器，系統(tǒng)連接參照附圖。下面結(jié)合附圖分別對本發(fā)明各組成部分進(jìn)一步說明。
[0011]1、壓電電纜
[0012]壓電電纜[I]是用壓電薄膜制做而成的電纜，將壓電聚合體加工成同軸電纜(壓電材料位于芯線和屏蔽線之間)，壓電電纜超過其它傳感器的優(yōu)點之一是感測沖擊或振動，當(dāng)電纜受到壓力或被拉伸，便會產(chǎn)生電壓信號。壓電電纜的高機(jī)械強(qiáng)度和良好的線性輸出，高靈敏度使低電平振動信號的檢測變的容易，具有動態(tài)范圍廣、靈敏度高、無需供電、易安裝等特點，用于智能監(jiān)測領(lǐng)域。
[0013]本系統(tǒng)將若干條壓電電纜[I]按一定位置關(guān)系(如平行陣列)埋入邊坡土地內(nèi)一定深度，當(dāng)邊坡土體發(fā)生滑動變形時，不同位置的壓電電纜受到壓力或被拉伸就會產(chǎn)生電壓信號。布設(shè)完畢后設(shè)置前端信號處理器[2]、系統(tǒng)主機(jī)[3]和監(jiān)控中心[6]的環(huán)境參數(shù)。
[0014]2、前端信號處理器
[0015]前端信號處理器[2]包含邏輯門電路、電壓轉(zhuǎn)換模塊、濾波器等，與壓電電纜[I]相連，將收到的微弱的信號進(jìn)行放大、整形、濾波，經(jīng)一系列處理后，得到數(shù)字信號。前端壓電電纜將振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并傳送到信號處理器，信號處理器將接收到的微弱信號進(jìn)行放大、整形、濾波等一系列處理后，再經(jīng)過一定的算法處理，判斷是否輸出報警信號。如果超過設(shè)定的報警閾值則繼電器動作，輸出報警信號。報警信號通過專用饋線連接到報警主機(jī)上完成報警。將壓電電纜產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理，判斷，輸出干接點信號。
[0016]3、系統(tǒng)主機(jī)
[0017]系統(tǒng)主機(jī)[3]設(shè)有多個信號接口，與前端信號處理器[2]相連，采用蓄電池或太陽能電池板供電，包含RS232/RS485通信模塊、數(shù)字信號分析模塊、斷電保護(hù)模塊、防雷模塊等部件。系統(tǒng)主機(jī)接收各個前端信號處理器發(fā)出的信號，進(jìn)行一定的算法分析處理。儲存后，邊坡變形信息傳輸至無線傳輸裝置[5]，同時自動判斷是否超過設(shè)定閾值，如果超過，則觸發(fā)現(xiàn)場警報裝置[4]。
[0018]4、現(xiàn)場警報裝置
[0019]現(xiàn)場警報裝置[4]由警報燈和喇叭組成，與系統(tǒng)主機(jī)相連，設(shè)置在人可以看見的顯著位置。當(dāng)觸發(fā)后發(fā)出聲光警報，及時預(yù)警。
[0020]5、無線傳輸裝置
[0021]無線傳輸裝置[5]包含GSM模塊，將邊坡變形信息以網(wǎng)絡(luò)或短信的形式發(fā)送到監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)發(fā)送頻率可根據(jù)需要設(shè)置。
[0022]6、監(jiān)控中心
[0023]監(jiān)控中心[6]安裝有相關(guān)的系統(tǒng)軟件，接收并處理由無線傳輸裝置[5]發(fā)來的信息，將邊坡變形信息直觀地在顯示屏上顯示出來。系統(tǒng)軟件采用的是客戶機(jī)/服務(wù)器的架構(gòu)，包含數(shù)據(jù)通信、存儲、數(shù)據(jù)再現(xiàn)、圖形顯示等功能，可直接顯示邊坡狀態(tài)信息。
[0024]創(chuàng)新之處
[0025]本項發(fā)明專利為一種滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，它采用了較廉價的壓電電纜作為傳感器，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)GPS和傳感器監(jiān)測方法監(jiān)測面積小和成本過高的不足，并充分考慮到簡潔性和實用性。當(dāng)滑坡體發(fā)生變形達(dá)到預(yù)警值時，通過現(xiàn)場的警報器或增設(shè)的GSM無線傳輸裝置遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，使人快速準(zhǔn)確地獲得滑坡災(zāi)害信息，極大方便了群眾，系統(tǒng)設(shè)置容易，實現(xiàn)周期短，成本較低，實用性強(qiáng)，極具推廣價值。
【權(quán)利要求】
1.一種滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，該預(yù)警系統(tǒng)包括壓電電纜、前端信號處理器、系統(tǒng)主機(jī)、現(xiàn)場警報裝置、無線傳輸裝置和監(jiān)控中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的壓電電纜均埋設(shè)于邊坡土體內(nèi)部不同位置，并與前端信號處理器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)滑坡體發(fā)生一定量的滑動變形時，不同位置的各條壓電電纜將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)前端信號處理器處理，再通過系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)一步分析判斷后，現(xiàn)場警報裝置便會根據(jù)滑坡體的變形程度的不同發(fā)出相應(yīng)的警報，同時利用無線傳輸裝置將坡體變形信息通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，保存在服務(wù)器中進(jìn)行處理分析和顯示。
【文檔編號】G08B25/10GK104183093SQ201310200402
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】章文杰, 李曉 申請人:天津星通聯(lián)華物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司, 北京星通聯(lián)華科技發(fā)展有限公司