無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)，該方法包括步驟：在滑坡表層及深層合理布設(shè)巖土變形無線感知傳感器；其中，較優(yōu)地，巖土變形無線感知傳感器低功耗自供電，與監(jiān)測(cè)基站之間無線通訊，且不需供電及通訊線纜，體積小，安裝簡便，安裝后不需額外保護(hù)，價(jià)格低廉，可實(shí)現(xiàn)至少五年的長期獨(dú)立工作，徹底解決常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線纜易損壞的難題；當(dāng)滑坡發(fā)生變形時(shí)，根據(jù)各巖土變形無線感知傳感器獲取的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡整體變形以及滑塌、溜坍等局部變形進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)，當(dāng)變形量超出預(yù)設(shè)值時(shí)，安裝在滑坡附近的報(bào)警儀報(bào)警，及時(shí)、迅速疏散周邊人員到安全地帶，最大程度的消除和降低滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】
無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]滑坡災(zāi)害是指巖體或土體在重力作用下整體順坡下滑造成的災(zāi)害，其是一種斜坡失穩(wěn)現(xiàn)象?；聫V泛發(fā)生在山地、高原及丘陵地區(qū)，是阻礙山區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要自然災(zāi)害。
[0003]由于滑坡分布的廣泛性、滑坡災(zāi)害產(chǎn)生的突發(fā)性，以及現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)手段的局限性，所以現(xiàn)在國內(nèi)外還沒有較好的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法?，F(xiàn)有滑坡監(jiān)測(cè)儀器很多，并逐漸由人工監(jiān)測(cè)向遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，當(dāng)前眾多的野外巖土監(jiān)測(cè)儀器，都存在著野外安裝保護(hù)難題，供電電纜、測(cè)試電纜以及儀器本身容易受到人為或者巖土體變形的破壞，對(duì)于長期的無人值守以及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的實(shí)施造成極大的干擾，也容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的預(yù)警行為，造成不必要的應(yīng)對(duì)措施，這些問題嚴(yán)重制約現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)在滑坡災(zāi)害中大量推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能簡單、不受滑坡條件限制，且監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率高的無線式滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括步驟:
在滑坡表層和/或深層布設(shè)巖土變形無線感知傳感器；
當(dāng)滑坡發(fā)生變形時(shí)，根據(jù)所述巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算滑坡變形速度及變形加速度；當(dāng)所述滑坡變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)安裝在滑坡附近的報(bào)警儀報(bào)警。
[0006]進(jìn)一步地，提供至少一監(jiān)測(cè)基站，用以獲取所述監(jiān)測(cè)基站覆蓋范圍內(nèi)的各巖土變形無線感知傳感器測(cè)得的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置；所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線通訊。
[0007]進(jìn)一步地，所述巖土變形無線感知傳感器自供電獨(dú)立工作，以實(shí)現(xiàn)各巖土變形無線感知傳感器之間，以及所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線纜安裝。
[0008]進(jìn)一步地，所述巖土變形無線感知傳感器包括用以產(chǎn)生數(shù)據(jù)模擬信號(hào)的低功耗傳感芯片、用以將所述數(shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、用以對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的處理器、用以將所述數(shù)字信號(hào)傳輸給外界的數(shù)據(jù)傳輸模塊，以及用以供電的電池；
所述低功耗傳感芯片通過所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接所述處理器，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊連接所述處理器；
所述處理器包括處理器本體和時(shí)鐘單元，所述時(shí)鐘單元由所述電池持續(xù)供電，所述時(shí)鐘單元控制所述電池以設(shè)定時(shí)間間隔交替開啟或關(guān)閉對(duì)所述傳感芯片、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、處理器本體和數(shù)據(jù)傳輸模塊的電力供應(yīng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述巖土變形無線感知傳感器安裝在滑坡表層時(shí)，其底端連接有一根錨桿，所述巖土變形無線感知傳感器監(jiān)測(cè)滑坡表層變形。
[0010]進(jìn)一步地，所述巖土變形無線感知傳感器安裝在滑坡深層時(shí)，其以一定間隔安裝在滑坡中鉆孔內(nèi)，用以監(jiān)測(cè)滑坡深層變形；
其中，所述鉆孔內(nèi)設(shè)一測(cè)斜管、多個(gè)巖土變形無線感知傳感器間隔安裝在所述測(cè)斜管內(nèi)，所述多個(gè)巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置發(fā)送至所述監(jiān)測(cè)基站。
[0011]進(jìn)一步地，提供一后臺(tái)服務(wù)器，與所述監(jiān)測(cè)基站無線通訊，根據(jù)所述各巖土變形無線感知傳感器獲取的的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算其變形速度及變形加速度，當(dāng)所述變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。
[0012]進(jìn)一步地，在滑坡附近提供一報(bào)警儀，與所述后臺(tái)服務(wù)器無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，所述后臺(tái)服務(wù)器控制所述報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警。
[0013]本發(fā)明還提供一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括:
多個(gè)巖土變形無線感知傳感器的布設(shè)在滑坡表層和/或深層；
至少一監(jiān)測(cè)基站，所述監(jiān)測(cè)基站通過無線通訊方式獲取所述監(jiān)測(cè)基站覆蓋范圍內(nèi)的各巖土變形無線感知傳感器測(cè)得的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，并向外傳輸；
后臺(tái)服務(wù)器，與所述監(jiān)測(cè)基站無線通訊，根據(jù)所述各巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算其變形速度及變形加速度，當(dāng)所述變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警；
報(bào)警儀，與所述后臺(tái)服務(wù)器無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，所述后臺(tái)服務(wù)器控制所述報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警。
[0014]進(jìn)一步地，所述巖土變形無線感知傳感器自供電獨(dú)立工作，以實(shí)現(xiàn)所述各巖土變形無線感知傳感器之間，以及所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線纜安裝。
[0015]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:
本發(fā)明中巖土變形無線感知傳感器獲取地表和深度的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，并通過無線傳輸實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)基站，并經(jīng)監(jiān)測(cè)基站傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)定的預(yù)設(shè)值與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)經(jīng)后臺(tái)服務(wù)器計(jì)算得出的變形速度及變形加速度進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警，同時(shí)還可供供管理及技術(shù)人員實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況；報(bào)警儀因與后臺(tái)服務(wù)器無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，后臺(tái)服務(wù)器可直接控制報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)疏散人員，減少損失。巖土變形無線感知傳感器埋入巖土體內(nèi)部，隱蔽性好，安裝簡單便捷，而且整個(gè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)不需線纜連接，即便在野外環(huán)境下幾乎不能被發(fā)現(xiàn)和損壞，較徹底解決現(xiàn)有野外監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)易遭破壞、難以保護(hù)的問題和無法大量推廣應(yīng)用的困境，即使是在發(fā)生較大變形或劇烈破壞時(shí)，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)也能持續(xù)不斷工作，記錄傳輸結(jié)構(gòu)或巖土體整個(gè)變形破壞過程，真正達(dá)到及時(shí)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警的目的。各巖土變形無線感知傳感器間組建了局域無線傳輸系統(tǒng)，在地質(zhì)災(zāi)害及安全施工預(yù)警領(lǐng)域，從巖土變形無線感知傳感器到監(jiān)測(cè)基站首次實(shí)現(xiàn)真正的“無線”監(jiān)測(cè)，推動(dòng)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，有效解決了工程實(shí)踐中遇到的監(jiān)測(cè)儀器成本高昂，監(jiān)測(cè)儀器自身及供電、通信電纜易受破壞而無法大量推廣應(yīng)用等難題。
[0016]同時(shí)，巖土變形無線感知傳感器采用低功耗設(shè)計(jì)，獨(dú)立工作，不需要布設(shè)供電線纜及通信線纜，達(dá)到野外環(huán)境獨(dú)立工作要求，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)免維護(hù)可持續(xù)工作3?5年時(shí)間，同時(shí)所用的巖土變形無線感知傳感器體積小、造價(jià)低、安裝簡單便捷、不易損壞、性能穩(wěn)定、靈敏度高、精度高可以高精度感知微小變形，實(shí)現(xiàn)了高精度感知結(jié)構(gòu)及巖土體微小變形，整個(gè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)使用期間免維護(hù)，大量節(jié)約人工，與人工監(jiān)測(cè)費(fèi)用3?5年期相比降低成本30%左右。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明巖土變形無線感知傳感器布設(shè)在滑坡表層示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明巖土變形無線感知傳感器布設(shè)在滑坡深層示意圖。
[0019]圖3A是本發(fā)明巖土變形無線感知傳感器深層布設(shè)時(shí)變形前的示意圖。
[0020]圖3B是本發(fā)明巖土變形無線感知傳感器深層布設(shè)時(shí)變形后的示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)示意圖。
[0022]圖5是本發(fā)明監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)氖疽鈭D。
[0023]圖6是本發(fā)明監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的步驟流程圖。
[0024]圖7是本發(fā)明滑坡的表層布設(shè)巖土變形無線感知傳感器的示意圖。
[0025]圖8是本發(fā)明滑坡的深層布設(shè)巖土變形無線感知傳感器的示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明如下:2、巖土變形無線感知傳感器；3、錨桿；4、測(cè)斜管；5、天線；6、監(jiān)測(cè)基站；7、后臺(tái)服務(wù)器；8、報(bào)警儀；9、巖土體；61、電池模塊；62、控制模塊；63、通訊模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0027]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0028]如圖1至圖8所示，本發(fā)明提供了一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括多個(gè)巖土變形無線感知傳感器2、監(jiān)測(cè)基站6、后臺(tái)服務(wù)器7和報(bào)警儀8。
[0029]多個(gè)巖土變形無線感知傳感器2的布設(shè)在滑坡表層和/或深層；布設(shè)在滑坡表層的巖土變形無線感知傳感器2，用于監(jiān)測(cè)滑坡地表變形；布設(shè)在滑坡深層的巖土變形無線感知傳感器2，用于監(jiān)測(cè)滑坡深層變形；當(dāng)滑坡發(fā)生變形時(shí)，巖土變形無線感知傳感器2獲取的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置。
[0030]其中，布設(shè)在滑坡表層巖土變形無線感知傳感器2包括設(shè)置其底端的錨桿3，錨桿3置于滑坡中與滑坡一起變形；巖土變形無線感知傳感器2置于滑坡表層，在野外環(huán)境中僅天線5露出，不易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)滑坡變形時(shí)，布設(shè)在滑坡表層的巖土變形無線感知傳感器2可以直接感知滑動(dòng)區(qū)域滑坡變形的起始時(shí)間、變形位置和范圍、變形的程度、變形的趨勢(shì)，有效起到監(jiān)測(cè)預(yù)警作用。
[0031]巖土變形無線感知傳感器2布設(shè)在滑坡深層時(shí)，其以一定間隔安裝在滑坡中鉆孔內(nèi)，用以監(jiān)測(cè)滑坡深層變形；優(yōu)選地，鉆孔內(nèi)設(shè)一測(cè)斜管4、多個(gè)巖土變形無線感知傳感器2間隔固定安裝在測(cè)斜管4內(nèi)，多個(gè)巖土變形無線感知傳感器2獲取的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置(監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù))發(fā)送至監(jiān)測(cè)基站6。優(yōu)選地，測(cè)斜管4垂直置于滑坡中，測(cè)斜管4中每隔兩米設(shè)置一個(gè)限位螺栓(未標(biāo)出)，每個(gè)巖土變形無線感知傳感器2均設(shè)置在輔助固定裝置(未標(biāo)出)上，該輔助固定裝置置于限位螺栓上，以保證每個(gè)巖土變形無線感知傳感器2間隔的距離。同樣地，在野外環(huán)境中也設(shè)有露出滑坡的天線5，便于隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)滑坡變形時(shí)，通過測(cè)斜管4內(nèi)的巖土變形無線感知傳感器2獲取的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置可以得出變形位移曲線，深層布設(shè)的變形無線感知傳感器2可以直接感知滑動(dòng)區(qū)域滑坡變形的起始時(shí)間、變形面的深度、變形位移量、變形的趨勢(shì)，有效起到監(jiān)測(cè)預(yù)警作用。
[0032]請(qǐng)參閱圖3，具體介紹巖土變形無線感知傳感器2布設(shè)在滑坡深度時(shí)，滑坡深層位移量的計(jì)算過程。以圖3的視圖方向?yàn)閰⒄?，按從下至上的順序，發(fā)生角度傾斜的各巖土變形無線感知傳感器2各自的傾角變化量分別為Λ Θ1νΔ Θ2、Λ 03和厶Θ 4，每相鄰兩個(gè)巖土變形無線感知傳感器2的間隔分別為Lp L2, L3, L4?；律顚訋r土體9各處的水平位移變化量Λ Cl1 (i=l，2，3，4……)根據(jù)以下公式計(jì)算:
Δ Ci1=L1 X sin Δ θ 1；
Δ d2=L2X sin Δ θ 2；
Δ d3=L3X sin Δ θ 3；
Δ d4=L4X sin Δ θ 4D
[0033]依次類推，根據(jù)巖土變形無線感知傳感器2的傾角變化量Λ Θ ^1=1,2,3,4......)
及其與相鄰巖土變形無線感知傳感器2的間隔L1 (i=l，2，3，4……)即可分段計(jì)算得到該分段的深層水平位移量，通過連續(xù)地對(duì)各分段進(jìn)行計(jì)算，可得到深層巖土體9最大水平位移量。
[0034]假設(shè)最底部為不動(dòng)參考點(diǎn)后，第η個(gè)測(cè)點(diǎn)的水平位移量即為各分段水平位移量之和，其計(jì)算方式為:Δ S=L1 X sin Λ Θ !+L2X sin Δ Θ 2+L3X sin Δ θ 3+...?+LnX sin Δ Θ n。
[0035]按上述方式獲得滑坡深層巖土體9最大水平位移量后，進(jìn)一步進(jìn)行預(yù)警，該預(yù)警方法具體為:計(jì)算滑坡深層巖土體9不同位置處的水平位移量是否超出設(shè)定值，若超出，則預(yù)警，同時(shí)預(yù)警對(duì)應(yīng)的深度；并且根據(jù)水平位移速率是否超出設(shè)定值，若超出，則預(yù)警，同時(shí)預(yù)警對(duì)應(yīng)的深度。
[0036]監(jiān)測(cè)基站6，通過無線通訊方式獲取監(jiān)測(cè)基站6覆蓋范圍內(nèi)的巖土變形無線感知傳感器2發(fā)出的滑坡變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，并向外傳輸；優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)基站6還包括用于自供電的太陽能板，以及避雷針；優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)基站6是多個(gè)的，監(jiān)測(cè)基站6的數(shù)量直接影響到監(jiān)測(cè)的范圍大小。
[0037]監(jiān)測(cè)基站6大致包括電池模塊61、用以與巖土變形無線感知傳感器2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂颇K62和用以將接收到的巖土變形無線感知傳感器2的獲得的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置向外傳輸?shù)耐ㄓ嵞K63，控制模塊62連接通訊模塊63。電池模塊61用以為監(jiān)測(cè)基站6本身供電。通訊模塊63為無線通訊模塊，例如GPRS模塊等，通過無線傳輸?shù)姆绞较蚝笈_(tái)服務(wù)器7傳輸由巖土變形無線感知傳感器2發(fā)送過來的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置。監(jiān)測(cè)基站6對(duì)其覆蓋范圍內(nèi)的各巖土變形無線感知傳感器2的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行收集，并統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)至后臺(tái)服務(wù)器7。
[0038]后臺(tái)服務(wù)器7，與監(jiān)測(cè)基站6無線通訊，根據(jù)各巖土變形無線感知傳感器2獲取的的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算滑坡變形速度及變形加速度，當(dāng)變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警，實(shí)時(shí)發(fā)出滑坡滑坡預(yù)警。
[0039]報(bào)警儀8，與后臺(tái)服務(wù)器7無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，后臺(tái)服務(wù)器7控制報(bào)警儀8進(jìn)行報(bào)警。
[0040]其中，巖土變形無線感知傳感器2包括:用以產(chǎn)生角度變化數(shù)據(jù)模擬信號(hào)的變形感知芯片模塊、用以將角度變化數(shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、用以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理控制模塊、用以將數(shù)字信號(hào)向外傳輸?shù)臒o線通信模塊，以及用以供電的低功耗供電模塊；
變形感知芯片模塊通過信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接數(shù)據(jù)處理控制模塊，無線通信模塊連接數(shù)據(jù)處理控制模塊；其中，數(shù)據(jù)處理控制模塊包括本體和時(shí)鐘單元，時(shí)鐘單元由低功耗供電模塊持續(xù)供電，時(shí)鐘單元控制低功耗供電模塊以設(shè)定時(shí)間間隔交替開啟或關(guān)閉對(duì)變形感知芯片模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理控制模塊和無線通信模塊的電力供應(yīng)。該巖土變形無線感知傳感器2采用微機(jī)電技術(shù)和無線通信技術(shù)，可安裝于滑坡表層或工程結(jié)構(gòu)表層或內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了高精度感知結(jié)構(gòu)及巖土體微小變形，靈敏度高。此外，該巖土變形無線感知傳感器2外殼具有防潮、防水、耐腐蝕功能；且造價(jià)低，體積小，隱蔽性好，安裝簡單便捷；巖土變形無線感知傳感器2低功耗在特點(diǎn)使其工作時(shí)間更長，節(jié)約了成本。
[0041]參閱圖5，巖土變形無線感知傳感器2采集到的變形量大小及對(duì)應(yīng)位置通過局域網(wǎng)無線傳輸系統(tǒng)至監(jiān)測(cè)基站6，并經(jīng)監(jiān)測(cè)基站6以互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)傳輸至后臺(tái)服務(wù)器7，供管理及技術(shù)人員實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。本發(fā)明的整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用短距離無線通信技術(shù)，簡單的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使數(shù)據(jù)傳輸更為高效，定時(shí)測(cè)量發(fā)送在網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制使數(shù)據(jù)傳輸更為穩(wěn)定，變形量大小及對(duì)應(yīng)位置從巖土變形無線感知傳感器2直接傳輸?shù)紾PRS模塊(監(jiān)測(cè)基站6)，最終由GPRS模塊將變形量大小及對(duì)應(yīng)位置遠(yuǎn)程傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器7，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、造價(jià)較低。優(yōu)選地，局域網(wǎng)無線傳輸基于433 MHz頻段的短距離無線通信技術(shù)，即便在野外復(fù)雜植被環(huán)境下，有效通信距離可達(dá)5公里；在高速鐵路、地鐵基坑等長距離應(yīng)用環(huán)境下，可通過多設(shè)基站，擴(kuò)大無線局域通信范圍。
[0042]同時(shí)，因本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不需要線纜連接，野外環(huán)境下幾乎不能被發(fā)現(xiàn)肯損壞，解決了現(xiàn)有野外監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)易遭破壞、難以保護(hù)的問題和無法大量推廣應(yīng)用在困難，即使是在發(fā)生較大變形或劇烈破壞時(shí)，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)也能持續(xù)不斷工作，記錄傳輸巖土體整個(gè)變形破壞過程，真正達(dá)到及時(shí)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警在目的。
[0043]本發(fā)明還包括一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法。包括如下步驟:
步驟SI，在滑坡表層和/或深層布設(shè)多個(gè)巖土變形無線感知傳感器2，用以獲得滑坡變形量及對(duì)應(yīng)位置，并無線傳輸至監(jiān)測(cè)基站6。巖土變形無線感知傳感器2全部埋入巖土體內(nèi)部，隱蔽性好。
[0044]步驟S2，監(jiān)測(cè)基站6將獲取的滑坡變形量及對(duì)應(yīng)位置實(shí)時(shí)無線傳輸至后臺(tái)服務(wù)器I。
[0045]步驟S3，后臺(tái)服務(wù)器7根據(jù)滑坡表層及深度巖土體的變形量，計(jì)算滑坡變形速度及變形加速度。
[0046]步驟S4，當(dāng)滑坡變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，后臺(tái)服務(wù)器7發(fā)出預(yù)警，同時(shí)安裝在滑坡附近的報(bào)警儀8報(bào)警。
[0047]其中，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，滑坡表層布設(shè)方式圍繞在深度布設(shè)方式的周邊，使得深度布設(shè)方式的數(shù)量明顯少于表層布設(shè)方式，節(jié)約了成本。
[0048]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，巖土變形無線感知傳感器2在與滑坡變形方向一致的縱向斷面布設(shè)，以及與縱向斷面垂直的橫向斷面的位置布設(shè)。縱向斷面和橫向斷面均為監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)斷面在布設(shè)應(yīng)穿過滑坡在不同變形地段；進(jìn)一步地，當(dāng)需要在多個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上布設(shè)時(shí)，可根據(jù)地質(zhì)條件、滑坡在高度等設(shè)定主要監(jiān)測(cè)斷面和次要監(jiān)測(cè)斷面，主要監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)應(yīng)多于次要監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)，次要監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)當(dāng)平行主要監(jiān)測(cè)斷面。以上布設(shè)可以直接感知滑坡變形的起始時(shí)間、變形位置和范圍、變形的程度、變形的趨勢(shì)，有效起到監(jiān)測(cè)預(yù)警作用。
[0049]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，在滑坡變形嚴(yán)重地段和對(duì)整個(gè)滑坡穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用的塊體位置布設(shè)巖土變形無線感知傳感器2 ;進(jìn)一步地，在變形范圍以外在穩(wěn)定巖土體上布設(shè)巖土變形無線感知傳感器2，以便查清滑坡變形范圍。
[0050]巖土變形無線感知傳感器2的布設(shè)根據(jù)滑坡的地質(zhì)條件、坡高及變形范圍進(jìn)行，既要顧及監(jiān)測(cè)范圍，又要滿足一定在布設(shè)密度，便于有效反映滑坡整體變形及局部變形。本發(fā)明的布設(shè)可采用多種布設(shè)方法聯(lián)合監(jiān)測(cè)，以達(dá)到了解和掌握滑坡體松動(dòng)變形在范圍與滑坡體變形在動(dòng)態(tài)，進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡深層滑動(dòng)變形以及溜坍、滑塌等局部變形進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行及時(shí)預(yù)警減害的目的。
[0051]本發(fā)明無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)可用于地質(zhì)災(zāi)害或安全施工領(lǐng)域，通過后臺(tái)服務(wù)器對(duì)周邊家庭或工程部門發(fā)布預(yù)警，發(fā)出警報(bào)，起到減災(zāi)、免災(zāi)的效果。在安全施工領(lǐng)域中，通過實(shí)時(shí)高精度感知結(jié)構(gòu)或巖土體不同部位的變形，預(yù)測(cè)如地鐵基坑、高速鐵路、隧道、(古)建筑物、滑坡、滑坡等的變形情況和發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而及時(shí)作出預(yù)警。
[0052]雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，包括步驟: 在滑坡表層和/或深層布設(shè)巖土變形無線感知傳感器； 當(dāng)滑坡發(fā)生變形時(shí)，根據(jù)所述巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算滑坡變形速度及變形加速度；當(dāng)所述滑坡變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)安裝在滑坡附近的報(bào)警儀報(bào)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，提供至少一監(jiān)測(cè)基站，用以獲取所述監(jiān)測(cè)基站覆蓋范圍內(nèi)的各巖土變形無線感知傳感器測(cè)得的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置；所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線通訊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，所述巖土變形無線感知傳感器自供電獨(dú)立工作，以實(shí)現(xiàn)各巖土變形無線感知傳感器之間，以及所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線纜安裝。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于:所述巖土變形無線感知傳感器包括用以產(chǎn)生數(shù)據(jù)模擬信號(hào)的低功耗傳感芯片、用以將所述數(shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、用以對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的處理器、用以將所述數(shù)字信號(hào)傳輸給外界的數(shù)據(jù)傳輸模塊，以及用以供電的電池； 所述低功耗傳感芯片通過所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接所述處理器，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊連接所述處理器； 所述處理器包括處理器本體和時(shí)鐘單元，所述時(shí)鐘單元由所述電池持續(xù)供電，所述時(shí)鐘單元控制所述電池以設(shè)定時(shí)間間隔交替開啟或關(guān)閉對(duì)所述傳感芯片、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、處理器本體和數(shù)據(jù)傳輸模塊的電力供應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于:所述巖土變形無線感知傳感器安裝在滑坡表層時(shí)，其底端連接有一根銷桿，所述巖土變形無線感知傳感器監(jiān)測(cè)滑坡表層變形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于:所述巖土變形無線感知傳感器安裝在滑坡深層時(shí)，其以一定間隔安裝在滑坡中鉆孔內(nèi)，用以監(jiān)測(cè)滑坡深層變形； 其中，所述鉆孔內(nèi)設(shè)一測(cè)斜管、多個(gè)巖土變形無線感知傳感器間隔安裝在所述測(cè)斜管內(nèi)，所述多個(gè)巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置發(fā)送至所述監(jiān)測(cè)基站。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于:提供一后臺(tái)服務(wù)器，與所述監(jiān)測(cè)基站無線通訊，根據(jù)所述各巖土變形無線感知傳感器獲取的的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算其變形速度及變形加速度，當(dāng)所述變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于:在滑坡附近提供一報(bào)警儀，與所述后臺(tái)服務(wù)器無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，所述后臺(tái)服務(wù)器控制所述報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警。9.一種無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個(gè)巖土變形無線感知傳感器的布設(shè)在滑坡表層和/或深層； 至少一監(jiān)測(cè)基站，所述監(jiān)測(cè)基站通過無線通訊方式獲取所述監(jiān)測(cè)基站覆蓋范圍內(nèi)的各巖土變形無線感知傳感器測(cè)得的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，并向外傳輸； 后臺(tái)服務(wù)器，與所述監(jiān)測(cè)基站無線通訊，根據(jù)所述各巖土變形無線感知傳感器獲取的巖土體變形量大小及對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算其變形速度及變形加速度，當(dāng)所述變形速度及變形加速度超出預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警； 報(bào)警儀，與所述后臺(tái)服務(wù)器無線通訊，在滿足報(bào)警條件時(shí)，所述后臺(tái)服務(wù)器控制所述報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線纜、可長期獨(dú)立工作的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述巖土變形無線感知傳感器自供電獨(dú)立工作，以實(shí)現(xiàn)所述各巖土變形無線感知傳感器之間，以及所述巖土變形無線感知傳感器與所述監(jiān)測(cè)基站之間無線纜安裝。
【文檔編號(hào)】G08B21/10GK106033637SQ201510113278
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日
【發(fā)明人】王建松, 劉慶元, 廖小平, 朱本珍, 熊晉
【申請(qǐng)人】中鐵西北科學(xué)研究院有限公司深圳南方分院