专利名称：地质灾害物联网群测群防系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地质灾害监测系统，特别涉及一种地质灾害物联网群测群防系统。
技术背景 地质灾害是指在自然因素或者人为因素的作用下所形成的、对人类生命财产及生存环境造成破坏的地质作用，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等。近年来，随着极端气候的肆虐和人类生产生活规模的不断扩大，世界各地区遭遇的地质灾害越加频繁。现有技术提供的地质灾害监测系统是利用全球定位系统(global Positioning System, GPS)对地质灾害易发地区进行卫星遥感监测。具体地是利用合成孔径雷达干涉技术从卫星上获取高分辨率地面反射影像，通过对影像的分析判断监测点是否发生地质灾害，该监测系统结构复杂、成本高且实时性差；因此很难做到灾情早发现、早处理，使得地质灾害防治工作变得十分被动。目前，传统的监测装置只是监测当裂缝出现较大变化异常状态，无法具体监测裂缝变化的动态过程，并且当出现较大变化异常状态时还需要维护人员前往监测节点进行实地实时勘测地质状况，这样不仅耗费人力，也无法实时对潜在隐患进行预警，效果并不理
本巨
ο因此急需一种利用无线传感器网络的监测系统对滑坡区域监测节点进行自动监测，并及时将监测信息传送给管理系统。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用无线传感器网络的监测系统对滑坡区域监测节点进行自动监测，并及时将监测信息传送给管理系统。整个过程完全自动并实时进行，提高了监测效率以及准确性。本实用新型的目的是提出一种地质灾害物联网群测群防系统。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型提供的地质灾害物联网群测群防系统，包括监测系统和监测数据管理系统；所述监测系统设置于滑坡区域监测节点，所述监测系统用于实时采集监测节点所在地的灾害体裂缝状态；当所述灾害体裂缝状态出现异常时，则将监测到的异常灾害体裂缝状态数据上传给监测数据管理系统。进一步，所述监测系统包括拉线式裂缝监测器，所述拉线式裂缝监测器包括拉线开关模块、处理器、通信模块和电源模块；所述拉线开关模块设置于滑坡区域待监测节点用于实时监控监测节点所在地的现场裂缝位移信息，所述拉线开关模块的拉线开关固定于所述现场裂缝一侧，所述拉线开关模块的拉线固定于所述现场裂缝另一侧；所述处理器用于处理拉线开关模块采集到的现场裂缝位移信息，当监测节点的灾害体裂缝状态出现异常时，则触发处理器进入工作状态并将监测到的数据通过通信模块上传给监测数据管理系统；所述电源模块分别拉线开关模块与监测模块和处理器连接。进一步，所述拉线开关模块包括根据现场裂缝位移信息预设长度的预警拉线开关、报警拉线开关和报警器；所述报警拉线开关预设长度大于预警拉线开关的预设长度； 所述报警拉线开关和预警拉线开关分别触发处理器工作，并上传数据；所述报警拉线开关启动时触发报警器工作，所述报警拉线开关和预警拉线开关未启动时，则处理器定时上传设备状态信号。进一步，所述通信模块定期将监测数据通过GPRS或短信发送到监测数据管理系统。进一步，所述监测系统还包括裂缝位移自动监测器，所述裂缝位移自动监测器用于自动监测现场裂缝位移信息，并定期将采集到的裂缝信息数据上传至监测数据管理系统，所述上传速率与裂缝值的变化速率相关，所述处理器每隔预设时间段就分析判断灾害体裂缝状态变化是否超过设定阈值，如果是则唤醒通信模块上传数据。进一步，所述监测数据管理系统包括管理服务器和基于B/S架构的监测数据网络发布平台；所述 管理服务器用于对所有监测设备自动进行日常监测与数据管理；所述基于 B/S架构的监测数据网络发布平台用于实时的查询滑坡区域的监测数据。进一步，还包括无线图像实时监测设备，所述无线图像实时监测设备包括图像采集设备、图像处理器、SD存储器、太阳能供电装置和支架；所述图像采集设备、图像处理器和太阳能供电装置分别设置于支架上，所述图像采集设备用于采集滑坡区地质灾害体状态信息，所述图像处理器用于分析处理图像采集设备采集的信息，并上传设备状态信息和采集到的地质状态信号，所述图像采集设备、图像处理器和通信模块分别与太阳能供电装置连接，所述图像采集设备与通信模块分别与图像处理器连接，所述通信模块与监测数据管理系统通信，所述通信模块用于向通信模块传递指令和向监测数据管理系统返回经过图像处理器处理后的由图像采集设备获取的图像信息，所述SD存储器用于存储经过图像处理器处理的图像信息。本实用新型的优点在于本实用新型采用主要运用物联网技术，通过群测群防终端采集灾害点的信息，经无线GPRS/CDMA网络传输到地质灾害信息管理平台，实现了灾害点数据的信息化管理、快速查询和更新；采取裂缝传感器与GPRS技术和现场灾害体裂缝状态图像拍摄相结合，通过无线网络传输监测数据，确保监测信息的有效和可靠；并且将日常监测数据进行自动分析处理，根据分析处理结果实施预警短信的分级告警，使得地质灾害防治工作变被动为主动，做到灾情早发现，早处理；极大的提高了地质灾害监测管理工作效率，提高地质灾害防治与管理的能力和水平，切实保障人民群众生命财产安全，有效维护社会和谐稳定。整个装置在没有接收到触发信号的状态处于低功耗待机状态，只有在预设时间内和接收到触发信号时，才启动监测装置，因此整个装置能耗低，成本低。本实用新型的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中图I为本实用新型实施例提供的地质灾害物联网群测群防系统原理框图；图2为本实用新型实施例提供的拉线式裂缝监测器示意图；图3为本实用新型实施例提供的裂缝位移自动监测器示意图；图4为本实用新型实施例提供的无线图像实时监测设备示意图； 图5为本实用新型实施例提供的无线图像实时监测设备原理框图；图6为本实用新型实施例提供的地质灾害物联网监测方法流程图。图中，I表示拉线式无线自动检测器箱体、2表示裂缝、3表示预警拉线开关、4表示报警拉线开关、5表示拉线固定物。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。图I为本实用新型实施例提供的地质灾害物联网群测群防系统原理框图；图2为本实用新型实施例提供的拉线式裂缝监测器示意图；图3为本实用新型实施例提供的裂缝位移自动监测器示意图，如图所示本实用新型提供的地质灾害物联网群测群防系统，包括监测系统和监测数据管理系统；所述监测系统设置于滑坡区域监测节点，所述监测系统用于实时采集监测节点所在地的灾害体裂缝状态；当所述灾害体裂缝状态出现异常时，则将监测到的异常灾害体裂缝状态数据上传给监测数据管理系统。所述监测系统包括拉线式裂缝监测器、裂缝位移自动监测器、无线图像实时监测设备和用于定时报警的报警器；所述拉线式裂缝监测器包括拉线开关模块、处理器、通信模块和电源模块；所述拉线开关模块设置于滑坡区域待监测节点用于实时监控监测节点所在地的现场裂缝位移信息，所述拉线开关模块的拉线开关固定于所述现场裂缝一侧，所述拉线开关模块的拉线固定于所述现场裂缝另一侧；拉线式裂缝监测器是简易的裂缝监测设备，降低了传感器部分的成本，通过增设拉线数量将监控分为多级监控，实现裂缝的多级监测。在安装拉线式裂缝监测器时每一根拉线的预设值在安装时自行设定，比如可分别预留5_、lcm，预留值最大的一根拉线称为报警拉线，其他称为预警拉线。当裂缝逐渐扩大时，预留值最小的拉线最先被拉出，直到预留值最大的报警拉线被拉出。所述报警拉线开关和预警拉线开关分别触发处理器工作，并上传数据；所述拉线开关模块包括根据现场裂缝2位移信息预设长度的预警拉线开关3、报警拉线开关4和用于定时报警的报警器；所述预警拉线开关3和报警拉线开关4通过拉线固定物5固定在裂缝2的一侧，拉线式无线自动检测器箱体I固定在裂缝2的另一侧，所述报警拉线开关4预设长度大于预警拉线开关3的预设长度；所述报警拉线开关4和预警拉线开关3分别触发处理器工作，并上传数据，所述报警拉线开关和预警拉线开关未启动时，则处理器定时上传设备状态信号。所述报警器与处理器连接，所述报警拉线开关启动时触发报警器工作，所述报警拉线开关和预警拉线开关未启动时，则处理器定时上传设备状态信 号。所述处理器用于处理拉线开关模块采集到的现场裂缝位移信息，当监测节点的地质状况出现异常时，则触发处理器进入工作状态并将监测到的数据通过通信模块上传给监测数据管理系统；拉线未被拉出时使拉线开关连通，一旦拉线被拉出，此开关断开，触发电平变化。 常规情况下低功耗处理器处于低功耗待机状态，电平变化出现的脉冲会激活处理器，让其进入工作状态并触发数据上传流程。进入上传流程后处理器按照程序设计，启动通信模块， 通信模块尝试与服务器所在IP地址建立TCP/IP链接，如网络正常、链接成功建立，就将当前拉线号码及预警时间等打包交给通信模块，模块利用TCP/IP协议将数据无线上传至后台服务器；如无法建立TCP/IP链接，先确认当前覆盖的GPRS网络信号强度是否过低，如果过低，则关闭通信模块，设备进入低功耗待机状态，半小时后启动，再尝试传输数据；如覆盖的GPRS网络信号强度正常则利用短信进行数据上传，确保数据上传的实时性、可靠性。所述电源模块分别拉线开关模块与监测模块和处理器连接。本实用新型提供的电源模块采用的是2500mah的锂电池。在安装完成后打开开关，处理器会启动并开始进行自检，然后上传一次基本信息，完毕后蜂鸣器长鸣一次提示开机正常，然后系统关闭通信模块，处理器进入低功耗待机状态，等待拉线触发或者例行上报时间到达。每次数据上传时，会链接TCP/IP，如果连接不通，自动退避I分钟再进行连接，最多可重试3次，如果不通则转换到短信模式，发送数据短信。数据发送完成后，电源模块会关闭通信模块，使得处理器进入低功耗待机状态。处理器选用的是超低功耗处理器，低功耗待机状态加上外围电路的基本能耗，电流在ImA左右(3. 7v供电电压)。设备留有充电口， 可直接接入太阳能板持续供电，也可定期人工充电(2个月左右一次)，人工充电时正面的充电指示灯会亮起，充满后系统会自动切断充电电源保护电池，该灯也会自动熄灭，提示完成充电。所述拉线开关模块包括根据现场裂缝位移信息预设长度的报警拉线开关和预警拉线开关；所述报警拉线开关预设长度大于预警拉线开关的预设长度。所述通信模块定期将监测数据通过GPRS或短信发送到监测数据管理系统。当报警拉线被拉开后，要在数据发送出去后，打开蜂鸣器，进行现场报警，提醒居民注意安全。即使拉线未被拉出，设备也会在设定的时间到达时，启动设备自检，获取设备基本状态、电池剩余能量、设备温度等信息，然后打包上传，具体上传流程与上面介绍的一样。所述裂缝位移自动监测器使用位移传感器作为采用裂缝位移信号的另一个装置，所述裂缝位移自动监测器包括位移传感器、处理器、通信模块和电源模块；所述裂缝位移自动监测器用于自动监测现场裂缝位移信息，所述处理器定期将采集到的裂缝信息数据通过通信模块上传至监测数据管理系统，所述上传速率与裂缝值的变化速率相关，所述处理器每隔预设时间段就分析判断灾害体裂缝状态变化是否超过设定阈值，如果是则唤醒通信模块上传数据，所述裂缝位移自动监测器可以与拉线式裂缝监测器共同使用处理器和通信模块以及电源模块，也可以将位移传感器、处理器、通信模块和电源模块集成在一起构成可以单独使用的监测装置。裂缝位移自动监测器可以实现更加准确的裂缝数据采集，数据精度可以达到0.01_，但成本高于拉线式裂缝监测器。裂缝位移自动监测器与拉线式裂缝监测器的工作原理略有不同，裂缝位移自动监测器采用的是定期数据上传+自动(手动)调整上传间隔的模式，而非拉线式裂缝监测器的触发报警模式。裂缝位移自动监测器与拉线式裂缝监测器的内部结构一样，只是传感器不一样；安装完成后，开机会自动上传一次当前数值与基本状态数据，此数值数据库会将其默认为初始位移值。开机完成后系统关闭通信模块，处理器进入低功耗待机状态。每一个小时，设备会唤醒一次处理器，处理器会给传感器供电，然后读取一次数值，将该数值与前一小时的读取数据比较，看位移的变化速度，如超过预设阈值，则马上打开通向模块，上传当前位移值；如果位移值正常，每过一段时间，本实用新型提供的实施例中采取时间为每隔3 天上传一次设备参数，例行上传当前数值到服务器。所述监测数据管理系统包括管理服务器和基于B/S架构的监测数据网络发布平台；所述管理服务器用于对所有监测设备自动进行日常监测与数据管理；所述基于B/S架构的监测数据网络发布平台用于实时的查询滑坡区域的监测数据；数据传输到服务器后，服务器按照数据协议进行数据解包，获取信息含义，如是正常信息则直接导入数 据库储存，等待网页程序调用，网页会每30秒读取一次数据库，然后刷新网页；如有报警或者预警数据，同样进行储存，但同时会调用短信收发程序将异常情况通过短信发送至预设的联系人手机上，从拉线断开到联系人收到短信时间不超过2分钟， 通常I分钟，网页发现报警或者预警信息后，同样会显示，并将该报警信息标红(预警标橙) 作为警示。基于B/S架构的发布平台可以采用地图模式或者列表模式显示当前存在的监测点。监测点界面可以显示该点基本信息和下属所有传感器拉线式裂缝监测器数据以列表形式显示；裂缝位移自动监测器以曲线形式显示数值变化；摄像头采用图像预览模式显示，可点击放大。图4为本实用新型实施例提供的无线图像实时监测设备示意图，图5为本实用新型实施例提供的无线图像实时监测设备原理框图，如图所示，所述无线图像实时监测设备包括图像采集设备、图像处理器、SD存储器、太阳能供电装置和支架；本实用新型提供的实施例中图像采集设备采用摄像头，所述图像采集设备用于采集滑坡区地质灾害体状态信息，所述图像处理器用于分析处理图像采集设备采集的信息，并上传设备状态信息和采集到的地质状态信号，所述图像采集设备、图像处理器和太阳能供电装置分别设置于支架上， 所述图像采集设备、图像处理器和通信模块分别与太阳能供电装置连接，所述图像采集设备与通信模块分别与图像处理器连接，所述通信模块与监测数据管理系统通信，所述通信模块用于向通信模块传递指令和向监测数据管理系统返回经过图像处理器处理后的由图像采集设备获取的图像信息，所述SD存储器用于存储经过图像处理器处理的图像信息。图6为本实用新型实施例提供的地质灾害物联网监测方法流程图，如图所示为本实用新型提供的基于无线传感器的地质灾害物联网监测方法，包括以下步骤SI :将裂缝传感器设置于滑坡区域监测节点；[0056]S2 :实时采集滑坡区域监测节点所在地的灾害体裂缝状态；S3 :判断灾害体裂缝状态是否出现异常，如果否，则返回继续监测；S4 :如果是，则处理灾害体裂缝状态信息，具体包括以下步骤S41 :如果是拉线式裂缝监测器，则通过拉线的拉断来触发唤醒处理器，触发通信模块与服务器链接，并启动报警器；当拉线没有拉断时，则定时上传设备参数；S42:如果是裂缝位移自动监测器，则按预设时间定时上传设备参数和传感器读数；S5 :启动无线图像实时监测设备采集滑坡区域监测节点的图像信息；S6 :将监测到的异常灾害体裂缝状态和图像信息上传给监测数据管理系统；S7 :判断数据是否上传完毕，如果是，返回步骤S2进入监测状态。所述监测数据管理系统中的管理服务器将数据按照数据协议显示在基于B/S架构的监测数据网络发布平台上。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于包括监测系统和监测数据管理系统； 所述监测系统设置于滑坡区域监测节点，所述监测系统用于实时采集监测节点所在地的灾害体裂缝状态；当所述灾害体裂缝状态出现异常时，则将监测到的异常灾害体裂缝状态数据上传给监测数据管理系统。
2.根据权利要求I所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于所述监测系统包括拉线式裂缝监测器，所述拉线式裂缝监测器包括拉线开关模块、处理器、通信模块和电源模块；所述拉线开关模块设置于滑坡区域待监测节点用于实时监控监测节点所在地的现场裂缝位移信息，所述拉线开关模块的拉线开关固定于所述现场裂缝一侧，所述拉线开关模块的拉线固定于所述现场裂缝另一侧；所述处理器用于处理拉线开关模块采集到的现场裂缝位移信息，当监测节点的灾害体裂缝状态出现异常时，则触发处理器进入工作状态并将监测到的数据通过通信模块上传给监测数据管理系统； 所述电源模块分别拉线开关模块与监测模块和处理器连接。
3.根据权利要求2所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于所述拉线开关模块包括根据现场裂缝位移信息预设长度的预警拉线开关、报警拉线开关和报警器；所述报警拉线开关预设长度大于预警拉线开关的预设长度；所述报警拉线开关和预警拉线开关分别触发处理器工作，并上传数据；所述报警拉线开关启动时触发报警器工作，所述报警拉线开关和预警拉线开关未启动时，则处理器定时上传设备状态信号。
4.根据权利要求3所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于所述通信模块定期将监测数据通过GPRS或短信发送到监测数据管理系统。
5.根据权利要求4所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于所述监测系统还包括裂缝位移自动监测器，所述裂缝位移自动监测器用于自动监测现场裂缝位移信息，并定期将采集到的裂缝信息数据上传至监测数据管理系统，所述上传速率与裂缝值的变化速率相关，所述处理器每隔预设时间段就分析判断灾害体裂缝状态变化是否超过设定阈值，如果是则唤醒通信模块上传数据。
6.根据权利要求5所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于所述监测数据管理系统包括管理服务器和基于B/S架构的监测数据网络发布平台；所述管理服务器用于对所有监测设备自动进行日常监测与数据管理；所述基于B/S架构的监测数据网络发布平台用于实时的查询滑坡区域的监测数据。
7.根据权利要求6所述的地质灾害物联网群测群防系统，其特征在于还包括无线图像实时监测设备，所述无线图像实时监测设备包括图像采集设备、图像处理器、SD存储器、太阳能供电装置和支架；所述图像采集设备用于采集滑坡区地质灾害体状态信息，所述图像处理器用于分析处理图像采集设备采集的信息，并上传设备状态信息和采集到的地质状态信号，所述图像采集设备、图像处理器和太阳能供电装置分别设置于支架上，所述图像采集设备、图像处理器和通信模块分别与太阳能供电装置连接，所述图像采集设备与通信模块分别与图像处理器连接，所述通信模块与监测数据管理系统通信，所述通信模块用于向通信模块传递指令和向监测数据管理系统返回经过图像处理器处理后的由图像采集设备获取的图像信息，所述SD存储器用于存储经过图像处理器处理的图像信息。
专利摘要本实用新型公开了一种地质灾害物联网群测群防系统，包括拉线开关模块、处理器、通信模块、电源模块、监测数据管理系统、图像采集设备和太阳能供电装置；拉线开关模块实时采集监测节点所在地的灾害体裂缝状态；触发处理器进入工作状态并将监测到的数据上传给监测数据管理系统；本实用新型采用物联网技术，通过裂缝传感器采集灾害点的信息，经无线GPRS网络传输，实现了灾害点数据的信息化管理、快速查询和更新、自动分析处理，根据分析处理结果实施预警短信的分级告警，使得地质灾害防治工作变被动为主动，做到灾情早发现，早处理；极大的提高了地质灾害监测管理工作效率、防治与管理的能力和水平，整个装置能耗低，成本低。
文档编号G08B21/10GK202486923SQ20122009748
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者唐树名, 李大华, 杨建国, 杨静, 罗斌, 饶枭宇, 黄河 申请人:招商局重庆交通科研设计院有限公司, 重庆地质矿产研究院