一种触发式泥石流检测方法、装置和系统与流程

本申请涉及泥石流检测的技术领域，尤其是涉及一种触发式泥石流检测方法、装置及其系统。

背景技术：

泥石流是一种典型的固液两相介质，具有超强的流动特性和巨大的破坏能力，通过掩埋和直接冲击作用等方式对沿程或堆积区内各类构筑物造成破坏，是山区典型的地质灾害类型。泥石流的减灾措施主要可分为工程措施与监测预警/预报两大类，其中监测预警/预报由于可以有效降低灾害损失因而是现阶段泥石流减灾中最有效的措施。

泥石流产生的原因有多种，由暴雨作用引起的泥石流称为暴雨型泥石流，是世界上分布最广泛、活动最频繁，并与人类活动最为密切的一种自然灾害。暴雨泥石流形成的主要条件是：陡峭的沟床坡度、充足的固体物质和大量高强度的降雨，其中降雨是泥石流激发时最活跃的因素，它决定和影响着泥石流灾害发生的时空分布规律。

现有研究结果表明，暴雨型泥石流的激发是当场降水和前期降水共同作用的结果，前期降水量的存在和数量对泥石流的形成具有重要影响，是建立暴雨型泥石流预报模型的重要参数之一。但一直以来，对于暴雨型泥石流都是偏向对当场降水进行研究，如选取多种形式的雨量组合作为预警指标，并采用线性拟合、logistic模型或神经网络模型建立泥石流预警模型，并基于这些模型进行降水时的泥石流预测。

这些方法对泥石流的区域预警起了一定作用，但是由于对区域的前期降水量等数据统计不足，因此在可靠性上存在一定缺陷。

技术实现要素：

本申请目的是提供一种触发式泥石流检测方法、装置和系统，具有统计山体多种数据，提高泥石流检测可靠性的特点。

本申请的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本申请提供了一种触发式泥石流检测方法，该方法包括：

获取山体数据，所述山体数据包括山体形态数据、山体结构数据；

根据所述山体形态数据设置山体表层监控点，并根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；

根据所述山体结构数据设置山体结构层监控点，根据所述山体结构层监控点的监控数据获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；

根据所述山体数据、所述山体表层信息、所述山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

在进行检测时，以往的检测方式大多是将实时降水，与历史泥石流触发时的实时降水做对比，然后推测可能的泥石流流量以及覆盖区域面积；而本申请，首先根据身体本身的形态来设置合适的监控点，保证山体的各个关键位置都被监控，然后根据监控数据来获取雨天的实时降水量、土层滑移时的滑移量，并统计山体结构层的强度数据、水量数据，来推测一旦发生泥石流时山体表层与结构层的总土量、总水量，从而得到总的泥石流流量，大大提高泥石流覆盖面积的检测精度。

可选的，所述山体形态数据包括山体坡度数据、滑坡位置数据；所述根据所述山体形态数据设置山体表层监控点包括：

根据滑坡位置数据，选取拍摄滑坡状态的拍摄点，并布置拍摄端；

所述根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息包括：

根据山体坡度以及拍摄端的视频数据，测算土层滑移速度；

根据雨量检测端，检测实时雨量数据，所述雨量检测端使用雨量计。

在发生泥石流时，泥石流会优先从存在滑坡的位置流下，因此需要获取滑坡位置数据来设置拍摄点，使拍摄点拍摄出的视频、图片中包含更多有效信息；

同时，通过山体坡度数据，能够测算出土层滑移时的摩擦阻力，根据摩擦阻力，来判断土层的湿润程度，从而辅助判断山体中的总水量；通过对视频中位移量的观测，还能够得出土层滑移的速度，从而对汇集后泥石流的流速进行预测。

可选的，所述山体形态数据包括山体坡度数据、滑坡位置数据；所述根据所述山体形态数据设置山体表层监控点包括：

根据滑坡位置数据布置触发装置，并根据触发装置的位置，布置主传感器，所述触发装置包括倾角加速度计和/或断线报警器，所述主传感器使用激光雷达和/或视频监控；

所述倾角加速度计插入山体表层中，当存在土壤滑移时，滑移的土壤触发倾角加速度计，发出检测信号；

所述断线报警器包括拦截滑移土壤的警报线、检测警报线是否被滑移土壤打断的测力部，当土壤滑移将警报线打断时，测力部发出检测信号；

所述主传感器收到检测信号时启动，用于检测山体表层的土层滑动与流失。

所述根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息包括：

根据触发装置，检测土层是否发生了滑移；

根据雨量检测端，检测实时雨量数据，所述雨量检测端使用雨量计；

根据主传感器，检测土层的滑移量。

通过倾角加速度计与断线报警器，来触发主传感器，并通过主传感器与倾角加速度计来检测土层、碎石数据，从而来观察推算最终滑移的土层含量。

可选的，所述山体结构数据包括山体覆盖层数据、地下水渗透层数据、地下岩层数据；所述根据所述山体结构数据设置山体结构层监控点包括：

根据山体结构数据选定安装点，并于安装点插入检测杆，检测杆依次穿过山体覆盖层、地下水渗透层并连接于地下岩层；

所述根据所述山体结构层监控点的监控数据获取山体结构层信息包括：

所述检测杆上设有检测地下水渗透层土壤湿度的湿度检测端、检测山体覆盖层强度的强度检测端，湿度检测端、强度检测端均与中心服务器通讯连接；所述湿度检测端包括土地含水率传感器。

使用将检测杆穿入土层，从而使检测杆上的检测器能够与山体覆盖层、地下水渗透层直接接触，土地含水率传感器用于检测泥石流物源的稳定性，从而得到准确的地下水渗透层含水数值、山体覆盖层结构强度数据；

同时，检测杆直接插入到地下岩层中，也能够保证检测杆在日常使用的过程中，能够保持位置的锁定，不会轻易脱离所选出的山体结构层监测点。

可选的，所述强度检测端包括连接于检测杆的压力传感器、连接于压力传感器受力端且垂直于山体覆盖层倾斜角的拦截板。

在进行山体覆盖层的强度检测时，主要是要检测山体覆盖层是否存在土层沿山体向下移动的趋势，因此使用拦截板来行进行拦截，一但土层有向下运动的趋势，拦截板就会受力，拦截板将受力挤压到压力传感器，使压力传感器处的受力更明显，检测精度更高。

可选的，所述检测杆穿出山体覆盖层外，并于穿出端向上设置有信号线，所述信号发射线与山体表层监控点通讯连接，所述强度检测端、所述湿度检测端均与信号发射线电连。

由于检测杆穿入地面，强度检测端与湿度检测端均设置在地表以下，信号的接受与发送都会受到影响，因此通过检测杆顶部的信号线来增幅发射与接受的信号，同时，相比于将信号线直接通讯连接到服务器，山体表层监控点与信号线都更接近，可以进一步对信号线的信号进行处理，进一步保证信号的发送与接收。

可选的，所述根据所述山体表层信息、所述山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积包括：

根据所述实时雨量数据、所述地下水渗透层水量数据，得到山体总水量；

根据所述山体坡度数据、所述山体覆盖层强度数据，得到泥石流的预计土方量；

根据所述预计土方量、所述山体总水量，得到预计泥石流流量；

根据所述实时土层滑移数据、所述滑坡位置数据，得到泥石流路径数据；

根据所述预计泥石流流量、所述泥石流路径数据，得到泥石流覆盖面积数据、泥石流扇堆积数据。

在对泥石流的流量进行统计时，不仅要统计水量，也要统计土方量，综合才是最终的泥石流流动量，随后根据山体本身的坡度位置，来测算泥石流流动下来时的路径，最后通过预计的泥石流流动路径与泥石流的总流量，来判断泥石流最终会流到什么位置，达到测算泥石流覆盖面积的目的。

第二方面，本申请提供了一种触发式泥石流检测装置，该装置包括：

储存模块，储存待检测山体的山体形态数据、山体结构数据；

山体表层监控模块，用于在选定山体表层监控点后，获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；

山体结构层监控模块，用于在选定山体结构层监控点后，获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；

计算模块，根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

第三方面，本申请提供了一种触发式泥石流检测系统，该系统包括：

储存装置，储存待检测山体的山体形态数据、山体结构数据；

山体表层监控装置，用于在选定山体表层监控点后，获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；

山体结构层监控装置，用于在选定山体结构层监控点后，获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；

计算装置，根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

综上所述，本申请提供了一种触发式泥石流检测方法、装置和系统，其包括：获取山体数据，所述山体数据包括山体形态数据、山体结构数据；根据所述山体形态数据设置山体表层监控点，并根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；根据所述山体结构数据设置山体结构层监控点，根据所述山体结构层监控点的监控数据获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；根据所述山体数据、所述山体表层信息、所述山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

本申请所提供技术方案达到的有益效果是：统计山体结构层、山体表层中的多种数据，提高泥石流检测可靠性。

附图说明

图1是本申请一种触发式泥石流检测方法的方法流程示意图。

图2是本申请一种触发式泥石流检测装置的结构示意图。

图3是本申请一种触发式泥石流检测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，一种触发式泥石流检测方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤101，获取山体数据。

具体的，山体数据主要包括山体形态数据、山体结构数据。

步骤102，根据山体形态数据设置山体表层监控点。

具体的，山体形态数据包括山体坡度数据、滑坡位置数据，步骤102所述的过程可以为，根据滑坡位置数据，选取拍摄滑坡状态的拍摄点，并布置拍摄端。

可选的，根据滑坡位置数据布置触发装置，并根据触发装置的位置，布置主传感器，触发装置包括倾角加速度计和/或断线报警器，主传感器使用激光雷达和/或视频监控，多个触发装置通信连接于同一主传感器；

倾角加速度计插入山体表层中，当存在土壤滑移时，滑移的土壤触发倾角加速度计，发出检测信号；断线报警器包括拦截滑移土壤的警报线、检测警报线是否被滑移土壤打断的测力部，当土壤滑移将警报线打断时，测力部发出检测信号；主传感器收到检测信号时启动，用于检测山体表层的土层滑动与流失。

步骤103，根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息。

具体的，山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据，步骤103所述的过程可以为，根据山体坡度以及拍摄端的视频数据，测算土层滑移速度；根据雨量检测端，检测实时雨量数据。

步骤104，根据山体结构数据设置山体结构层监控点。

具体的，山体结构数据包括山体覆盖层数据、地下水渗透层数据、地下岩层数据，步骤104所述的过程可以为：根据山体结构数据选定安装点，于安装点插入检测杆，检测杆依次穿过山体覆盖层、地下水渗透层并连接于地下岩层。

步骤105，根据山体结构层监控点的监控数据获取山体结构层信息。

具体的，山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据，步骤105所述的过程可以为：

检测杆上设有检测地下水渗透层土壤湿度的湿度检测端、检测山体覆盖层强度的强度检测端。强度检测端包括连接于检测杆的压力传感器、连接于压力传感器受力端且垂直于山体覆盖层倾斜角的拦截板。测杆穿出山体覆盖层外，并于穿出端向上设置有信号线，信号发射线与山体表层监控点通讯连接，强度检测端、湿度检测端均与信号发射线电连。

需要说明的是，在实际操作中，步骤102至步骤103，与步骤104至步骤105，这两组步骤之间可替换顺序，即，可以先进行步骤104与步骤105，后进行步骤102与步骤103

步骤106，根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

具体的，根据实时雨量数据、地下水渗透层水量数据，得到山体总水量；根据山体坡度数据、山体覆盖层强度数据，得到泥石流的预计土方量；根据预计土方量、山体总水量，得到预计泥石流流量；根据实时土层滑移数据、滑坡位置数据，得到泥石流路径数据；根据预计泥石流流量、泥石流路径数据，得到泥石流覆盖面积数据、泥石流扇堆积数据。

实施例二：一种触发式泥石流检测方法，如图1所示，步骤101所述的过程可以具体为，通过激光扫描仪对山体形态数据进行扫描，得到山体的外表层各个位置的形状。通过钻机向山体内多个点位进行打孔取样，来建立山体结构模型，得到山体结构数据。由于山体形态数据与山体结构数据一般不会在短时间内发生变化，所以也可以通过历史档案记录来对山体的这两个数据进行查询，从而山体数据。

步骤102的过程可以为，由于山体滑坡处的摩擦力较小，发生泥石流时，泥石流会优先从山体上存在滑坡的位置流下，因此需要根据山体中的滑坡位置数据来设置拍摄点，即山体表层监控点，使拍摄点拍摄出的视频、图片能够更清晰的拍摄到滑坡处的情况，增加有效信息。

步骤103的过程可以为，在拍摄点设置有摄像头，摄像头与中央服务器通讯连接，并配置视频位移测算仪器。在进行视频位置测算时，首先在山体上寻找数个位置明显且稳固不易变化的特征物体作为定位点，摄像头位置与多个定位点之间的间距能够直接测算出来，然后在此基础上，再根据山体的形态数据，来获取山体表层移动物体的实际移动长度与视频中移动长度的比例尺。当泥沙在视频中发生移动时，根据泥沙在视频中的移动长度、比例尺，就能够得到泥沙的实际移动长度，从而根据该实际移动长度、山体坡度数据，就能得知泥沙的滑移速度、滑移加速度。

泥沙的滑移加速度受到泥沙与山体之间的摩擦力影响，在山体坡度一般不发生变化的情况下，也就是说泥沙与山体之间的摩擦系数越小，泥沙的滑移加速度越大，因此，能够通过泥沙的滑移加速度来推测摩擦系数的大致范围，从而大致推测出此时泥沙与山体之间的湿润程度，来辅助推测土层的含水量，并作为参考数据对其他端口检测出来的土层含水量数据进行检验。

同时，在拍摄点还通过雨量计来对实时降雨量进行测量，并且将测量数据发送给中央服务器，中央服务器将实时降雨量与历史降雨量进行对比。由于泥石流发生的时间，一般都是在降雨中雨量最大的几分钟内，所以当实时降雨量接近历史中发生泥石流的降雨量时，通知监控人员将该区域作为重点监控区域，更高频率的获取该区域的各种监控信息。

步骤104的过程可以为，在获取山体的山体覆盖层数据、地下水渗透层数据、地下岩层数据后，根据各个土层的厚度，选择便于打入检测杆的位置。

步骤105的过程可以为，在检测杆上设有检测地下水渗透层土壤湿度的湿度检测端、检测山体覆盖层强度的强度检测端。检测杆沿滑坡的方向在山体上设置有多根，湿度检测端使用土壤湿度检测器、土地含水率传感器，能够通过利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤相对含水量，进而判断泥石流物源的稳定性。

强度检测端包括连接于检测杆的压力传感器、连接于压力传感器受力端且垂直于山体覆盖层倾斜角的拦截板，在进行山体覆盖层的强度检测时，主要是要检测山体覆盖层是否存在土层沿山体向下移动的趋势，因此使用拦截板来行进行拦截，一但土层有向下运动的趋势，拦截板就会受力，拦截板将受力挤压到压力传感器，使压力传感器处的受力更明显，检测精度更高。同时，拦截板将压力传感器包裹在内，也能够起到保护压力传感器的效果，使压力传感器不会在泥石流仅有趋势还未发生的时候，就被土层第一时间侵蚀损坏。

由于检测杆穿入地面，强度检测端与湿度检测端均设置在地表以下，信号的接受与发送都会受到影响，因此将检测杆穿出山体覆盖层外，并于穿出端向上设置有信号线，通过检测杆顶部的信号线来增幅发射与接受的信号，同时，相比于将信号线直接通讯连接到服务器，山体表层监控点与信号线都更接近，可以进一步对信号线的信号进行处理，进一步保证信号的发送与接收。

步骤106的过程可以为，首先根据实时雨量数据、地下水渗透层水量数据，得到山体总水量；然后根据山体坡度数据、山体覆盖层强度数据，得到泥石流的预计土方量；根据预计土方量、山体总水量，两者之和就能得到预计泥石流流量。

然后根据实时土层滑移数据、滑坡位置数据，能够推算泥石流路径数据。最后根据预计泥石流流量、泥石流路径数据、山体数据，就能得到泥石流在山体上的覆盖面积，以及泥石流动能消失以后的扇堆积数据，用于给相关区域的人员进行预警。

实施例三：一种触发式泥石流检测方法，如图1所示，步骤102的过程可以为，根据滑坡位置数据布置触发装置，并根据触发装置的位置，布置主传感器，触发装置包括倾角加速度计和/或断线报警器，主传感器使用激光雷达和/或视频监控，多个触发装置通信连接于同一主传感器，从而能够提高主传感器的利用率。

倾角加速度计插入山体表层中，当存在土壤滑移时，滑移的土壤触发倾角加速度计，发出检测信号；断线报警器包括拦截滑移土壤的警报线、检测警报线是否被滑移土壤打断的测力部，当土壤滑移将警报线打断时，测力部发出检测信号；主传感器收到检测信号时启动，从而检测山体表层的土层滑动与流失。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例四，如图2所示，本发明提供一种触发式泥石流检测装置，包括：

储存模块201，储存待检测山体的山体形态数据、山体结构数据；

山体表层监控模块202，用于在选定山体表层监控点后，获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；

山体结构层监控模块203，用于在选定山体结构层监控点后，获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；

计算模块204，根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

实施例五，如图3所示，本发明提供一种触发式泥石流检测系统，包括：

储存装置301，储存待检测山体的山体形态数据、山体结构数据；

山体表层监控装置302，用于在选定山体表层监控点后，获取山体表层信息，所述山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；

山体结构层监控装置303，用于在选定山体结构层监控点后，获取山体结构层信息，所述山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；

计算装置304，根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

本发明提供了一种触发式泥石流检测方法、装置和系统，首先获取山体数据，山体数据包括山体形态数据、山体结构数据；根据山体形态数据设置山体表层监控点，并根据山体表层监控点的监控数据获取山体表层信息，山体表层信息包括实时土层滑移数据、实时雨量数据；根据山体结构数据设置山体结构层监控点，根据山体结构层监控点的监控数据获取山体结构层信息，山体结构层信息包括地下水渗透层水量数据、山体覆盖层结构强度数据；根据山体数据、山体表层信息、山体结构层信息，计算泥石流的覆盖区域面积。

在进行检测时，以往的检测方式大多是将实时降水，与历史泥石流触发时的实时降水做对比，然后推测可能的泥石流流量以及覆盖区域面积；而本申请，首先根据身体本身的形态来设置合适的监控点，保证山体的各个关键位置都被监控，然后根据监控数据来获取雨天的实时降水量、土层滑移时的滑移量，并统计山体结构层的强度数据、水量数据，来推测一旦发生泥石流时山体表层与结构层的总土量、总水量，从而得到总的泥石流流量，大大提高泥石流覆盖面积的检测精度。

综上所述，本申请通过统计山体结构层、山体表层中的多种数据，提高了泥石流检测可靠性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，同时，上述实施例提供的一种触发式泥石流检测方法、装置和系统的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。