一种泥石流预警器以及预警方法与流程

本发明涉及用于感测泥石流的设备，具体涉及一种泥石流预警器以及预警方法。

背景技术：

泥石流灾害是我国地质灾害的重要类型之一，与崩塌、滑坡并列为三大地质灾害。泥石流是暴雨或淫雨使沙土石达到水饱和并达到液化状态，在重力的作用下，液化时的泥沙石会开始移位向低洼处滚动。泥石流的危害性在于高速的水流携带大量的泥沙和石块，其传输距离远、影响范围广、破坏力大，泥石流的移动速度在约0.5米/秒到30米/秒的各种范围内，且大多数泥石流移动较快。因此，为了减少泥石流塌方的损害，非常重要的是早期感测泥石流的发生且进行应对。特定来说，有效的是感测沿着自然倾斜表面的山谷部分（先前位于山谷的顶部部分处）移动的泥石流，且向在山谷的下游的人发出疏散警告以使得该人可通过警告而快速疏散。

为此，需要在山谷部分中安装且操作用于感测泥石流的设备。

现有技术中，在山谷的横截面上安装一条线，当泥石流沿着山谷移动时切割所述线来感测泥石流。然而，在使用一条线的用于泥石流的常规传感器中，在线安装时应维持预定张力。在山沟里野生动物、人畜活动也可能造成断线报警，更难以判定泥石流的流量和流速。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种泥石流预警器以及预警方法，通过设置并检测三轴加速度传感器所检测到的值来实现泥石流预警。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种泥石流预警器，包括固定在山坡上的桩体，其特征在于：在桩体内设有泥石流预警装置，所述泥石流预警装置包括cpu、与cpu相连的电池模块、三轴加速度传感器以及数据通讯模块。

本发明还提供了一种泥石流预警方法，基于上述的泥石流预警器，其特征在于包括以下步骤：

a、沿山坡高度方向间隔设置多组泥石流预警器；

b、每个泥石流预警器中的cpu以4hz–20hz的频率采集三轴加速度传感器的输出，通过数据通讯模块向后台服务器发送数据；

c、后台服务器根据泥石流预警器传输的数据及时间间隔断定是否是泥石流。

本发明的有益技术效果是：1、在桩体内设置三轴加速度传感器，通过在一定时间内三轴加速度传感器所检测到的最大值以及两个泥石流预警器之间所检测到值的时间差来判定是否有泥石流发生；2、通过三轴加速度传感器检测多个桩体位移的参数，并对收集的多个参数判断是否是传感器的群体事件，如果是单个传感器的偶然事件则可排除误报预警，从而更准确的做出灾害预警，并且通过对传感器的数据分析和建模，能预测泥石流的方向和发生泥石流的土方量大小，从而为灾害的救援和评估提供有力的数据，整个装置结构简单、成本低、实用性强；3、通过在第一桩体和第二桩体间设置万向水准仪以及水平调节装置保证三轴加速度传感器的安装精度，实现较高精度的检测。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明泥石流预警器实施例一的结构示意图；

图2是本发明泥石流预警器实施例二的结构示意图；

图3是本发明泥石流预警装置的电路原理图。

在附图中：1是cpu，2是电池模块，3是三轴加速度传感器，4是数据通讯模块，5是容置腔，6是第一桩体，6-1是限位腔，7是第二桩体，8是连接杆，9是安装仓，9-1是限位槽，10是万向节球头，11是调整螺栓，12是限位板，13是万向水准仪，14是密封盖，15是锁紧螺母，a代表泥石流预警装置。

具体实施方式

参见附图1-3，本发明提供了一种泥石流预警器，包括固定在山坡上的桩体，关键在于：在桩体内设有泥石流预警装置a，上述泥石流预警装置a包括cpu1、与cpu1相连的电池模块2、三轴加速度传感器3以及数据通讯模块4。

上述的数据通讯模块4可以是gsm/gprs模块、蓝牙模块、wifi模块中的一种或几种。

泥石流预警器实施例一：

参见附图1和3，在本实施例中，在桩体内设有容置腔5，上述泥石流预警装置a设置在容置腔5内。在桩体的顶部设置有密封盖14。

具体安装时首先将桩体安装在山坡上然后将泥石流预警装置a安装到容置腔5内最后安装密封盖14以进行密封。

泥石流预警器实施例二：

参见附图2和3，在本实施例中桩体包括与山坡固定的第一桩体6以及与第一桩体6相连的第二桩体7，其中第二桩体7为中空管状结构。

在第二桩体7的中空腔内设置顶部安装有安装仓9的连接杆8，泥石流预警装置a设置在安装仓9内，在连接杆8与桩体间设有水平调节装置以实现三轴加速度传感器3的精确安装。同时在安装仓9的顶部设有万向水准仪13。

上述的水平调节装置包括固定在连接杆8底端的万向节球头10以及穿过第二桩体7并与安装仓9或连接杆8形成调整配合的调整螺栓11，在第一桩体6上设有与万向节球头10相匹配的限位腔6-1，上述万向节球头10借助与第一桩体6固定的限位板12限位在限位腔6-1内。限位板12上设有供连接杆8穿过的通孔，并且通孔的直径大于连接杆8的外径以实现连接杆8的全方向调整。在具体实施时，连接杆8、万向节球头10、安装仓9、观察万向水准仪13以及泥石流预警装置a均已在工厂装配好，在现场进行安装即可。

沿安装仓9的周向均匀设置至少三个竖直向的限位槽9-1，上述调整螺栓11的调整端位于限位槽9-1内。通过调整每个调整螺栓11与第二桩体7螺纹连接的距离以及观察万向水准仪13中水泡的位置，使得连接杆8以万向节球头10为旋转中心进行旋转，直到万向水准仪13中水泡处于中央位置。在每个调整螺栓11上还设有锁紧螺母15，当调整螺栓11调整好后，通过将锁紧螺母15与第二桩体7拧紧，实现调整螺栓11的防松和定位。最后在第二桩体7的顶部安装密封盖14。

本实施例的泥石流预警器安装方法如下：

1、将第一桩体6固定在山坡上。这里的固定方式可以是在山坡上打孔然后将第一桩体6预埋在山坡上或者采集水泥浇注等方式进行固定。在安装第一桩体6时需要保证其基本处于垂直状态。

2、将固定在连接杆8上的万向节球头10放入限位腔6-1内并通过将限位板12与第一桩体6螺栓连接以防止万向节球头10从限位腔6-1中脱出。

3、将第二桩体7连接在第一桩体6上。具体的连接方式可以是螺栓连接等连接方式。在两零件的接触面上涂有密封胶。

4、在第二桩体7上安装调整螺栓11并旋转连接杆8使调整螺栓11的调整端位于安装仓9的限位槽9-1内。

5、根据万向水准仪13的显示调节各调整螺栓11使得连接杆8处于垂直状态。

6、拧紧锁紧螺母15防止调整螺栓11松动。

以上实施例中组成桩体的构件、限位板12等优先选用塑料制品，使得当有泥石流发生的情况下桩体的结构迅速被破坏，使泥石流预警器快速检测到数据并传输给后台服务器。

本发明还提供了一种泥石流预警方法，基于上述的泥石流预警器，其包括以下步骤：

a、在易发生泥石流的山坡上沿山坡高度方向间隔设置多组泥石流预警器：每隔一定的高度设置一组泥石流预警器，一组泥石流预警器中根据需要有至少一个泥石流预警器，当设置多个时这一组泥石流预警器安装时应处于同一高度上且相间隔一定的距离。

b、每个泥石流预警器中的cpu1以4hz–20hz的频率采集三轴加速度传感器3的输出，并通过数据通讯模块4向后台服务器发送数据；在此步骤中可以设定一个值，只有当三轴加速度传感器3的输出大于设定的值，才通过数据通讯模块4向后台服务器发送数据。具体地，在此步骤中建立全局数组，cpu1计算三轴加速度传感器3采集到三轴输出物理合值a[i]并将物理合值a[i]传输给后台服务器，其中a[i]=，若a[i]>5kg/m²，则发生泥石流的概率会大。当有泥石流发生时，泥石流预警器首先检测到的是有振动，继而整个桩体被破坏后三轴加速度传感器3检测到有大的物理合值。

c、后台服务器根据泥石流预警器传输的数据及时间间隔断定是否是泥石流。后台服务器收集的多个参数判断是否是传感器的群体事件，如果是单个传感器的偶然事件则可排除误报预警，从而更准确的做出灾害预警，并且通过对传感器的数据分析和建模，能预测泥石流的方向和发生泥石流的土方量大小，从而为灾害的救援和评估提供有力的数据。

后台服务器会首先判断处于同一高度的这组泥石流预警器所输出的值，当大部分或者全部三轴加速度传感器3采集到三轴输出物理合值a[i]>5kg/m²时则判断可能会有泥石流发生，并会对山坡处的报警装置发出报警信号，否则记录此事件并通知当地人员进行现场查看、检测泥石流预警器；当服务器判定可能会有泥石流发生，并且后台服务器得到的沿山坡高度方向间隔的每组泥石流预警器输出的物理合值逐渐增大并且时间间隔逐渐减小，则判定发生泥石流。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。