专利名称：一种基于mesh网络的滑坡、泥石流预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于MESH网络监测系统，特别是涉及一种滑坡、泥石流预警系统，属于监控技术领域。
背景技术：
滑坡、泥石流是沟谷或山坡上的大量泥沙、石块等固体物质在暴雨作用下形成的特殊洪流，是山区特有的一种自然地质现象和自然灾害，其特点是规模大、危害严重、活动频繁、危及面广。植被破坏较严重的山体一旦受到强降雨爆发滑坡，发生泥石流的危险性就很高。2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲县由于强降雨，致使县城北面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄，造成大量的人员伤亡和财产损失。滑坡、泥石流多发生于地质构造复杂、断裂褶皱发育、新构造活动强烈及地震烈度较高的地区，其发生受暴雨、洪水的影响，具有一定的周期性。泥石流的运动过程介于山崩、滑坡和洪水之间，是各种自然因素和人为因素综合作用的结果，对泥石流实施有效的监控预报，是维护社会稳定和保障人民生命财产安全的客观需要。
发明内容
为了解决滑坡、泥石流的监测问题，保证对滑坡、泥石流进行实时高效的监控，本发明提供一种基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统。本发明的技术方案为该基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，包括设置于各监控点、与MESH基站无线连接的多个监测单元，设置于泥石流易发生区域的多个无线MESH 基站，以及与MESH基站无线连接的终端监控系统。监测单元和无线MESH基站的数量根据监测区域的实际情况确定。所述每个监测单元包括用来监测监控区域内降雨情况的翻斗式雨量计1、用于监测空隙水压力变化情况光纤压力传感器3、用于监控土层移动的深层位移计6、用来监测裂缝变化情况的滑坡预警伸缩仪7、DSP数据处理模块2、无线数据传送模块5和供电装置4， 翻斗式雨量计1、光纤压力传感器3、地下深层位移计6、滑坡预警伸缩仪7的信息输出端与 DSP数据处理模块2的输入端相连，无线数据传送模块5的输入端与DSP数据处理模块2的输出端相连。供电装置4为普通太阳能或风能供电装置、或两者的结合，它与各模块和器件的电源输入端相连，为整个监测单元提供电力。所述滑坡预警伸缩仪安装在滑坡、崩塌变形最明显、裂缝最发育的地段(如后缘的拉张裂缝两侧的环形裂缝及前缘崩塌处)，用来监测滑坡、坍塌地面裂缝变化情况。翻斗式雨量计布置在监控区域内，在强对流气候情况下，同步实时监测区域内降雨情况。光纤压力传感器(多个)布置在监控区域内，以监测土壤压力变化(泥石流发生前，土壤会渐进饱和且引起空隙水压力增大、抗剪强度降低)。位移计设置在监测点地下深层，以监控覆盖层的移动情况(受重力的影响，土质疏松的地表会在一定的情况下向下移动)。所述终端监控系统包括无线接收模块8、交换机9、DSP数据处理模块10、监控主机11、报警器12，无线接收模块8经交换机9与DSP数据处理模块10输入端相连，报警器12 经监控主机11与DSP数据处理模块10输出端相连。DSP数据处理模块10为普通带有硬盘、具有数据分析和存储功能的数据处理模块，如小型计算机。所述无线MESH基站设置在监控区域内，各无线MESH基站之间形成空中无线监控组网(无线网桥)，每个基站都支持多个基站之间的空中无线组网。为了避免在滑坡、泥石流发生时对基站和主要监测设备的破坏，以及灾后对监测点的大规模重建，基站的选址时优先考虑植被生长完好、地质结构坚硬且靠近山顶的地方，并将监测的核心设备也设在该处。本发明所用各模块、器件和装置，均为普通市售产品。无线数据传送模块5和无线接收模块8均为普通MESH无线收发模块。本系统安装使用时，需要实地勘察确定山区内泥石流易发生的区域，并研究历史上滑坡、泥石流多发地带，再根据勘察情况设置监测点，使各个监测点呈网状分布，以保证监测效果。在设置监控点的同时，测量其所在的经纬度和海拔高度，将其和监控点编号一并录入终端监控系统(监控中心)的监控主机内，方便后期的查询和实施应急处理。本系统监测单元把采集的信息送入DSP数据处理模块进行数据处理，然后通过无线数据传送模块和无线MESH网络把监测信息发送给监控中心。当滑坡预警伸缩仪测量结果达到预警值时，监控主机就会命令报警器报警，使工作人员尽早做好准备工作。因为持续降雨是滑坡、泥石流的主要诱因，所以在翻斗式雨量计结果显示达到预警值时就发出警报， 使工作人员加紧对该区域进行监控；此时，若光纤压力传感器显示压力呈上升趋势且深层位移计结果表明土层在渐渐移动，就说明滑坡、泥石流可能发生，监控主机就会命令报警器报警，同时通知相关部门进行相关应急处理。监控点和终端监控系统之间通过无线MESH网络进行信息传输；无线MESH基站与数据发送和接收模块之间形成无线网桥，将终端监控系统(监控中心)与各个监控单元(点)相连接，通过无线MESH网络接收各个监控点翻斗雨量计、滑坡预警伸缩仪、深层位移计和光纤压力传感器器所采集到的实时信息，并对接收到的信息进行分析，确定是否有滑坡、泥石流发生。本发明采用无线MESH网络，该网络由包括一组呈网状分布的无线AP构成，AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联。MESH网络具有自配置、自愈合、搞宽带和兼容性等优点。无线MESH网络采用太阳能电池、蓄电池和铺设电线等进行建设，基站设备的工作频段是802. lla/b/g技术的免费开放频段，节约成本。另外各个监控点和监控中心相距较远， 位置相对分散，且监控点地形多是陡峭的山地，利用无线基站形成的无线网桥技术，将各个监测点与监控中心连接起来，可以在较短的时间内建立起无线网络链路。IEEE802. lla/b/ g的无线网络产品支持ll、22/54Mbps及更高的网络带宽，完全能够保证采集的信息稳定可靠且快速地进行传输，实现远程无线网络的实时监控。根据各个监控点各方面的采集信息， 可实现对滑坡、泥石流进行科学准确的预测。各个监控单元(监控点)和终端监控系统(监控中心)通过无线网络进行通信连接，保证在灾害发生时不影响对灾情信息的传输，方便管理者对滑坡、泥石流活动进行监控。当确定滑坡、泥石流将要发生时就做出相应的应急方案。 另外，各个监测信息在传送到监控中后会保存在硬盘内，方便后期的研究和查阅。本发明基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，采用了无线MESH网络进行信息传输，实现了对滑坡、泥石流形成过程进行实时高效的监控。可以实时有效的对陡峭山坡的地表、对流天气、孔隙水压力和底边裂缝等的变化情况进行观测研究，以便对滑坡、泥石流的发生进行科学的预测，避免不必要的人员伤亡和财产损失。具有监测系统工作可靠、实用性强、不受环境和气候影响，可实时预警和监控泥石流发生情况等优点。
图1为本发明系统原理框图； 图2为本发明监控单元原理示意图3为本发明终端监控系统原理示意图 图4为本发明发电装置安装实施示意图。图中1、翻斗式雨量计；2、DSP处理模块；3、光纤压力感器；4、供电装置；5、无线发送模块，6、滑地下深层位移计，7、坡预警伸缩仪；8、无线接收模块；9、交换机；10、DSP处理模块；11、监控主机；12、报警器；13、发电模块装置阵列；14、发电装置安置点；15、地面。
具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本发明做进一步阐述，但本发明的保护范围并不限于所述内容。实施例1 :参见图1，本基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，包括设置于各监控点、与MESH基站无线连接的35个监测单元，设置于泥石流易发生区域的5个无线MESH 基站，以及与MESH基站无线连接的终端监控系统。参见图2，每个监测单元包括用来监测监控区域内降雨情况的翻斗式雨量计1、用于监测空隙水压力变化情况光纤压力传感器3、用于监控土层移动的深层位移计6、用来监测裂缝变化情况的滑坡预警伸缩仪7、DSP数据处理模块2、无线数据传送模块5和供电装置4，翻斗式雨量计1、光纤压力传感器3、地下深层位移计6、滑坡预警伸缩仪7的信息输出端与DSP数据处理模块2的输入端相连，无线数据传送模块5的输入端与DSP数据处理模块2的输出端相连。供电装置4为普通太阳能或风能供电装置、或两者的结合，它与各模块和器件的电源输入端相连，为整个监测单元提供电力。滑坡预警伸缩仪安装在滑坡、崩塌变形最明显、裂缝最发育的地段(后缘的拉张裂缝两侧的环形裂缝及前缘崩塌处)，翻斗式雨量计布置在监控区域内开阔地段，在每个监控点布置3个光纤压力传感器，深层位移计布置在监测点地下深层。参见图3，终端监控系统包括无线接收模块8、交换机9、DSP数据处理模块10、监控主机11、报警器12，无线接收模块8经交换机9与DSP数据处理模块10输入端相连，报警器12经监控主机11与DSP数据处理模块10输出端相连。DSP数据处理模块10为普通带有硬盘、具有数据分析和存储功能的小型计算机。无线MESH基站设置在监控区域内，各无线MESH基站之间形成空中无线监控组网 (无线网桥)，每个基站都支持其它基站之间的空中无线组网。为了避免在滑坡、泥石流发生时对基站和主要监测设备的破坏，以及灾后对监测点的大规模重建，基站选址在监测区域内植被生长完好、地质结构坚硬且靠近山顶的地方，监测的核心设备也设在该处。供电装置为普通太阳能供电装置，太阳能发电装置阵列置于被监控地区制高点(参见图4)，并通过蓄电池存储电能，以保证晚间设备正常工作。本发明所用各模块、器件和装置，均为普通市售产品。无线数据传送模块5和无线接收模块8均为普通MESH无线收发模块。本发明监控中心通过无线网桥与各个监控点进行通信，接收到的信息通过交换机 9传送到DSP处理模块10和监控主机11，DSP对接收到的信息进行处理后一方面在监控主机11上显示降雨量、空隙压力、地表移动和发生裂缝张开移动情况，根据该信息确定监控点的实时状况；另一方面把各个监测点的监测信息存储在DSP数据处理模块的硬盘内。翻斗式雨量计1、光纤压力传感器3、地下深层位移计6和滑坡预警伸缩仪7采集的信息将会在监控主机11上得到显示，并且监控主机会根据长期观测研究得到的滑坡、泥石流发生的相对参数对实时信息进行分析，当达到预警值时主机命令报警器进行报警，如亮警告灯、 发出“滑坡、泥石流将至”等声音。使监控人员从得到信息出发采取相应的应急措施，同时通知群众安全撤离。实施例2 :参见图1，本基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，包括设置于各监控点、与MESH基站无线连接的25个监测单元，设置于泥石流易发生区域的4个无线MESH 基站，以及与MESH基站无线连接的终端监控系统。采用普通风能与太阳能供电装置联合为每个中继无线收发监测系统供电，并配有备用蓄电池，整个系统其它部分与实施例1 一致。
权利要求
1.一种基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是包括设置于各监控点、与 MESH基站无线连接的多个监测单元，设置于泥石流易发生区域的多个无线MESH基站，以及与MESH基站无线连接的终端监控系统。
2.根据权利要求1所述的基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是各监控点内的每个监测单元包括用于监测空隙水压力变化情况光纤压力传感器(3)、用于监控土层移动的深层位移计(6)、用于监测裂缝变化情况的滑坡预警伸缩仪(7)、DSP数据处理模块(2)、无线数据传送模块(5)和供电装置(4)，光纤压力传感器(3)、地下深层位移计(6)、 滑坡预警伸缩仪(7)的信息输出端与DSP数据处理模块(2)的输入端相连，无线数据传送模块(5)的输入端与DSP数据处理模块(2)的输出端相连，供电装置(4)与各模块和器件的电源输入端相连。
3.根据权利要求2所述的基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是每个监测单元中还设有与DSP数据处理模块(2)相连、用于监测监控区域内降雨情况的翻斗式雨量计(1)。
4.根据权利要求2或3所述的基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是供电装置(4)为普通太阳能或风能供电装置、或两者的结合。
5.根据权利要求1所述的基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是终端监控系统包括无线接收模块(8)、交换机(9)、DSP数据处理模块(10)、监控主机(11)、报警器 (12)，无线接收模块(8)经交换机(9)与DSP数据处理模块(10)输入端相连，报警器(12) 经监控主机(11)与DSP数据处理模块(10)输出端相连。
6.根据权利要求5所述的基于MESH网络的滑坡、泥石流预警系统，其特征是DSP数据处理模块(10)为带有硬盘、具有数据分析和存储功能的数据处理模块。
全文摘要
本发明涉及一种基于MESH网络监测系统，特别是涉及一种滑坡、泥石流预警系统，属于监控技术领域。在泥石流易发区域设置监控点，在监控区域架设无线MESH基站，每个监控点翻斗式雨量计、光纤压力感器、地下深层位移计和滑坡预警伸缩仪，采集信息送入DSP处理模块，处理分析后经无线MESH网络发送给监控中心，根据历史数据和预警值对实时信息作出分析判断和报警。本发明基于MESH网络进行信息传输，实现了对滑坡、泥石流形成过程进行实时高效的监控，可以实时有效的对陡峭山坡的地表、对流天气、孔隙水压力和底边裂缝等的变化情况进行观测研究，具有系统工作可靠、实用性强、不受环境和气候影响、可避免不必要的人员伤亡和财产损失等优点。
文档编号G08B25/10GK102354432SQ20111029753
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者刘增力, 孙继鑫 申请人:昆明理工大学