一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统及方法与流程

本发明属于地质灾害监测预警领域，尤其涉及一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统及方法。

背景技术：

危岩崩塌是山区地质灾害中的一种类型，是一种由自然动力引发的地质现象,也是一种自然山坡由于人类活动的作用而产生的工程地质变化过程。危岩崩塌可能会使公路和铁路被掩埋,给运输带来重大的安全隐患和损失，还能改变当地地形形态和破坏人工建筑物及其环境,危及人民的生命财产安全。因而，有必要对崩塌危岩体变形进行监测与预警以减轻崩塌危岩体造成的损失。

目前的崩塌灾害监测技术和方法已经由过去的人工量测、观察等简易监测,到使用仪器仪表人工监测,逐步发展到自动化监测。发明人发现，由于崩塌灾害其自身的复杂性、随机性、影响因素多样性等原因,很难判断引起崩塌的主要因素，以往的监测技术考虑的因素较少，监测指标相对单一，不能合理评估崩塌的发展趋势。另外，接收到崩塌预警后采往往不能及时通知过往车辆，由人工设置路障阻拦车辆进入危险区的做法不够及时。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统及方法，对动力学指标、静力学指标和环境量指标进行综合监测与评价，并能通过返回的信息对位移指标阀值进行分析调整，提高了监测的准确率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统，包括：

监测系统，用于采集危岩体及气象信息数据并传输给测控中心；包括激光测振仪、信息采集系统和自动气象站，激光测振仪通过反射膜反射的信号测得危岩体振动频率；信息采集系统和自动气象站用于测量危岩体的参数信息；

测控中心，用于对信息进行储存、整理和处理，并将结果传输至预警分析系统；

预警分析系统，包括预警阀值调整对比模块、报警器和自动路障，预警阀值调整对比模块用于对静力学指标位移的预警阀值进行动态分析，并与实测位移值进行比较；当实测值大于预警阀值，能够启动报警器和自动路障。

作为进一步的实现方式，所述激光测振仪上方安装有振动传感器。

作为进一步的实现方式，所述信息采集系统包括位移传感器、地应力传感器、孔隙水压力传感器，所述位移传感器、地应力传感器、孔隙水压力传感器通过传输模块连接测控中心。

作为进一步的实现方式，所述自动气象站包括通过传输模块与测控中心相连的雪深监测仪、降雨量传感器、蒸发传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器。

作为进一步的实现方式，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板安装于支撑架顶部，支撑架侧面固定有保护箱；保护箱内部安装数据采集仪、蓄电池和无线传输模块，太阳能电池板通过导线连接蓄电池，蓄电池通过导线连接数据采集仪，为数据采集仪供电。

作为进一步的实现方式，所述数据采集仪通过无线传输模块与雪深监测仪、降雨量传感器、蒸发传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器相连。

作为进一步的实现方式，所述雪深监测仪通过支杆安装于支撑架一侧，支杆一端与支撑架滑动连接。

作为进一步的实现方式，所述测控中心包括信息储存服务器、信息整理系统和信息处理系统。

作为进一步的实现方式，所述自动路障与报警器间隔设定距离。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统的使用方法，包括：

安装激光测距仪、反射膜、信息采集系统、自动气象站；

激光测距仪通过设置在危岩体上的反射膜反射的信号测得其振动频率，并通过传输模块将振动信息传输到测控中心；

信息采集系统测得位移、地应力及孔隙水压力信息，并通过传输模块将信息传输给测控中心；

自动气象站测得危岩体各要素信息，并将数据信息通过无线传输模块传输到测控中心；

测控中心对现场发来的监测数据进行储存、整理及综合评价处理，并将综合评价结果传输到预警分析系统；

预警分析系统通过综合评价结果对静力学指标位移的预警阀值进行动态分析，并与实测位移值进行比较；若实测值大于预警阀值，将启动报警器及自动路障，通知并阻拦过往车辆进入危险区。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式对动力学指标、静力学指标和环境量指标进行综合监测与评价，改进了以往监测指标的单一性，并能通过返回的信息对位移指标阀值进行分析调整，提高了监测的准确率；

(2)本发明的一个或多个实施方式设置报警器和自动路障，能够将接收到崩塌预警通过报警器及时通知过往车辆，并通过自动路障及时阻挡车辆进入危险区，改进了以往通过人工设置路障不够及时的缺点；

(3)本发明的一个或多个实施方式集监测、处理、预警于一体，实现了对数据的图形化，预测危岩体的发展趋势，当危岩体位移超过预警阀值时及时发出警报，进行实时报警，保证了过往车辆人员的安全。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的自动气象站结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的预警分析系统结构示意图；

其中，1、激光测振仪，2、反射膜，3、振动传感器，4、位移传感器，5、地应力传感器，6、孔隙水压力传感器，7、雪深监测仪，8、降雨量传感器，9、蒸发传感器，10、土壤温度传感器，11、土壤水分传感器，12、太阳能电池板，13、保护箱，14、报警器，15、自动路障。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

下面结合附图1-图3对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统，包括监测系统、测控中心和预警分析系统，监测系统用于采集危岩体及气象信息数据并传输给测控中心；测控中心对信息进行储存、整理和处理，实现对数据的图形化，预测危岩体的发展趋势，并将分析结果传输给预警分析系统；预警分析系统对预警阀值进行动态分析和对比，并及时进行预警。

具体的，监测系统包括激光测振仪1、信息采集系统和自动气象站，使用时，如图1所示，激光测振仪1安装于支架上方，并调整好激光测振仪1与危岩体的位置。危岩体侧面固定有反射膜2，激光测振仪1通过反射膜2反射的信号测得危岩体振动频率。激光测振仪1上方安装有振动传感器3，振动传感器3用于测量风荷载和地面振动信息。激光测振仪1和振动传感器3测得的数据经过处理,得到最终的危岩体振动数据。

所述信息采集系统包括位移传感器4、地应力传感器5、孔隙水压力传感器6，使用时，位移传感器4、地应力传感器5、孔隙水压力传感器6设置于危岩体侧面，以测量危岩体的位移、地应力及孔隙水压力信息。

自动气象站包括雪深监测仪7、降雨量传感器8、蒸发传感器9、土壤温度传感器10、土壤水分传感器11和太阳能电池板12；如图1所示，太阳能电池板12安装于支撑架顶部，支撑架侧面固定有保护箱13，保护箱13内部安装数据采集仪、蓄电池和无线传输模块，太阳能电池板12通过导线连接蓄电池；蓄电池通过导线连接数据采集仪，为数据采集仪供电。所述数据采集仪通过无线传输模块与雪深监测仪7、降雨量传感器8、蒸发传感器9、土壤温度传感器10、土壤水分传感器11相连。

雪深监测仪7通过支杆安装于支撑架一侧，支杆一端与支撑架滑动连接，另一端安装雪深监测仪7，雪深监测仪7的高度可通过支杆调节。如图2所示，降雨量传感器8、蒸发传感器9固定于危岩体顶部，土壤温度传感器10、土壤水分传感器11设置于危岩体内部。

测控中心包括信息储存服务器、信息整理系统和信息处理系统。信息储存服务器对现场发来的监测数据进行储存；信息整理系统对激光测振仪1、信息采集系统及自动气象站发来的数据进行汇总整理；信息处理系统对这些信息进行综合评价处理。具体的，在信息处理系统加入神经网络算法，将现场采集的数据信息输入神经网络进行分析处理，bp神经网络会建立相应的数学模型，从而计算出危岩体的评价等级及发展趋势。通过信息处理系统实现对数据的图形化，预测危岩体的发展趋势，并将综合评价结果传输到预警分析系统。

所述预警分析系统包括预警阀值调整对比模块、报警器14和自动路障15，如图3所示，使用时，报警器14安装在路边，自动路障15与报警器14间隔一段距离。首先设置初始位移预警阈值，预警阀值调整对比模块通过测控中心发送的综合评价结果，对静力学指标位移的预警阀值进行动态分析，并与实测位移值进行比较，若实测值大于预警阀值，将启动报警器14及自动路障15，通知并阻拦过往车辆进入危险区。

自动路障15包括伸缩路障、安装在伸缩路障上的控制器，所述控制器连接控制中心，测控中心通过无线遥控控制伸缩路障的伸缩。

实施例二：

本实施例提供了一种基于多种监测指标的危岩体崩塌实时预警系统的使用方法，包括：

a、将激光测距仪1、反射膜2、信息采集系统、自动气象站设置在合适的位置。

b、激光测距仪1通过设置在危岩体上的反射膜2反射的信号测得其振动频率，并通过无线传输模块将振动信息传输到测控中心。

c、信号采集系统通过设置在危岩体上的位移传感器4、地应力传感器5、孔隙水压力传感器6测得位移、地应力及孔隙水压力信息，并通过无线传输模块将这些信息传输给测控中心。

d、自动气象站将测得的雪深、降雨量、蒸发、土壤温度、土壤水分等要素进行全天候现场监测，并将数据信息通过无线传输模块传输到测控中心。

e、测控中心对现场发来的监测数据进行储存，整理及综合评价处理，实现对数据的图形化，预测危岩体的发展趋势，并将综合评价结果传输到预警分析系统。

f、预警分析系统通过测控中心发送的综合评价结果，对静力学指标位移的预警阀值进行动态分析，并与实测位移值进行比较，若实测值大于预警阀值，将启动报警器14及自动路障15，通知并阻拦过往车辆进入危险区。

g、重复a-f步骤即可对危岩体进行安全监测与预警。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。