专利名称：一种灾害监测预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及灾害监测预警系统，更确切地说是一种泥石流、滑坡、危岩、 护坡(挡墙)崩塌、线路沉降、大桥沉降或大桥移位等灾害发生前的监测和预警系统。
背景技术：
目前，对泥石流、滑坡、危岩、护坡(挡墙)崩塌、大桥沉降、大桥移位和线 路沉降等灾害的预防主要是采用派人蹲守、巡视，也有采用人工或计算机对前后所拍照 片比对、判读的方式。但以上方式都会因灾害体上的植物、零星石块的移动因素造成错 误判断，而且由于很难量化，故不能及时发现灾害体的潜动。同时由于照片的数据量太 大，传输时间过长，占用通讯资源太多的原因，使得照片传输的方式未被大家接受，亟 待改进！
实用新型内容本实用新型旨在克服以上现有技术的不足，提供一种精准的，能避免人为失误 的监测预警系统。本实用新型解决技术问题采用技术方案如下一种灾害监测预警系统，包括光学检测传感器阵列、工业相机、线性扫描激光 光源、GPRS无线上网卡和计算机，所述工业相机和线性扫描激光光源设置在光学检测传 感器阵列一侧，所述工业相机采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接，所述 GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器包括光感应器件和设置光感 应器件两端的角锥棱镜；所述光学检测传感器阵列为网格形阵列；所述光感应器件为光 感应CCD器件或光感应CMOS器件。进一步地，所述工业相机和线性扫描激光光源设置在可拍摄到全部光学检测传 感器阵列的位置，所述线性扫描激光光源设置在可扫描到全部光学检测传感器阵列的位 置，具体地说可以将工业相机和线性扫描激光光源分别设置在两个支柱上，以便工业照 相机能拍摄到更大的区域，线性扫描激光光源能扫描到更大的区域。进一步地，为了方便把光学检测传感器设置在被监测体上，所述光学检测传感 器还包括支撑架；所述光感应器件垂直设置在支撑架顶端，所述支撑架底端设置有地锚。进一步地，为了方便把光学检测传感器设置在被监测体上，也可以采用如下方 案所述光学检测传感器还包括支撑架和法兰，所述支撑架竖直安装在支撑架上，所述 法兰设置在支撑架底端。进一步地，在监测泥石流时，为了使光学检测传感器不被泥石流淹没，在所述 支撑架的中部还设置有空浮筒。本实用新型所述监测预警系统的工作原理如下在泥石流、滑坡、危岩、护坡(挡墙)崩塌、线路沉降、大桥沉降或大桥移位等灾害体上设置一系列的光学检测传感器组阵列，由线性扫描激光光源发出的线性扫描激 光投射到光感应CCD上，光感应CCD检测出灾害体的移动量，当灾害体的移动量达到预 设的报警值后，由工业计算机启动工业照相机，发出散射强光照射到安装于灾害体上的 角锥棱镜，角锥棱镜反射回来的光斑在工业照相机的CCD感光器件上留下了位置信号， 经图像解读卡处理、比较后，在工业计算机内存里留下了反射光斑中心位置的二维坐标 参数及变化量；同时，监测预警系统的工业计算机就会通过短信和GPRS(GSM-R)图像 传输的方式及时发送给相关个人的手机或相关单位监控中心的计算机。相关个人的手机 就会收到报警短信，监控中心的计算机屏幕也会以反射光斑中心位置的二维坐标参数网 格图的方式显示出灾害的发生、发展程度及灾害现场照片，角锥棱镜的作用主要是保证 夜晚拍照时能够观察光学检测传感器组的位置状况，以判断灾害程度。角锥棱镜的主要功能是1、提供预警系统网格图的参数；2、在白天可以为照片的合成提供清晰的特征点；3、在夜晚可以为工业照相机的闪光灯照明不足的提供清晰的位置信息，以便通 过其位置变化观察灾害发生的程度。本实用新型的有益效果如下与现有监控方式比较，本实用新型的监测预警系统可以量化泥石流、滑坡、危 岩、护坡(挡墙)崩塌、线路沉降、大桥沉降或大桥移位等灾害的发生、发展程度。避免 了现有监控方式造成的人为误判，及时提供报警信息，预防因泥石流、滑坡、危岩、护 坡(挡墙)崩塌、、道路沉降、大桥沉降或大桥移位等灾害影响人身和财产的更大损失。
图1是本实用新型泥石流或滑坡的灾害监测预警系统的结构示意图(没有爆发泥 石流的正常状态)；图2是本实用新型的泥石流或滑坡的灾害监测预警系统的结构示意图(泥石流处 于潜动状态)；图3是本实用新型的泥石流或滑坡的灾害监测预警系统的结构示意图(泥石流处 于爆发状态)；图4是本实用新型的泥石流灾害监测预警系统的光学检测传感器的结构示意 图；图5是本实用新型用于道路沉降灾害监测预警系统的网格图；图6是本实用新型的道路沉降灾害监测预警系统的光学检测传感器的结构示意 图；图7是本实用新型护坡或挡墙崩塌的灾害监测预警系统的结构示意图；图8是本实用新型的大桥沉降或大桥移位的灾害监测预警系统的光学检测传感 器的结构示意图。图中标记为1-线性扫描激光光源；2-工业相机；3.1、3.2-立柱；4_相机拍 摄区域；5-线性激光扫描区域；6-正常状态的纬线；7-光学检测传感器；8-护坡或挡 墙；9-正常状态下的径线；10-变形后的纬线；11.1、11.2-角锥棱镜；12-光感应器件；13-地锚；14-空浮筒；15、15.1-支撑架；16-法兰；17-桥梁；18-桥墩；19-护 坡或挡土墙后的填土。
具体实施方式
实施例1参见图1-4，一种灾害监测预警系统，此系统是用于泥石流或滑坡的监测预警系 统，包括光学检测传感器阵列、工业相机2、线性扫描激光光源1、GPRS无线上网卡和 计算机(图中均未示出)，工业相机2和线性扫描激光光源1设置在光学检测传感器阵列 一侧，工业相机2采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接，所述GPRS无线上 网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器7包括光感应器件12和设置在光感应器件 12两端的角锥棱镜11.1、11.2；所述光学检测传感器阵列为网格形阵列(6为正常状态下 的纬线、9为正常状态下的径线)；光感应器件12为光感应CCD器件或光感应CMOS器 件；工业相机2设置在支柱3.2上、线性扫描激光光源1设置在立柱3.1上；光学检测传 感器7还包括支撑架15 ；光感应器件12垂直设置在支撑架15顶端，支撑架15底端设置 有地锚13 ；支撑架15的中部还设置有空浮筒14。光学检测传感器阵列的作用是接收线性线性扫描激光光源1发出的激光，以 精确测量出安装于泥石流或滑坡灾害体上的光学检测传感器阵列的位移量，角锥棱镜 11.1、11.2的作用是反射工业相机2发出的散射光，让工业相机2能够清楚地拍摄到反射 光线，图中4所指的是相机拍摄区域，使监测预警系统能够精确定位角锥棱镜11.1、11.2 的位置；支撑架15的作用是将光感应器件12和角锥棱镜11.1、11.2组合成保持一个固定 距离的光学检测传感器7，将光学检测传感器7沿泥石流体移动方向或滑坡方向安装，以 此量化泥石流体或滑坡的位移，同时保证光学检测传感器7不被植物等遮挡；地锚13的 作用是保证光学检测传感器7与泥石流体保持同步移动和防盗；浮筒14的作用是防止泥 石流位移监测预警光学检测传感器7被爆发的泥石流掩埋。由线性扫描激光光源1发出的线性扫描激光投射到安装于泥石流体上的光学 检测传感器7的光感应器件(CCD感应器件或CMOS感应器件)12上，其中5所指 的区域为线性激光扫描区域，光学检测传感器7检测出泥石流体或滑坡的移动量，一 旦移动量超出预设的报警值，工业计算机立即启动泥石流或滑坡灾害监测预警系统的 GPRS(GSM-R)无线上网卡发出预警短信。同时启动工业照相机2拍摄泥石流体或滑坡 的照片，经图像处理软件处理后得到带网格图的照片，并通过GPRS(GSM-R)无线上网 卡将其传输给相关的监控中心，就能将泥石流灾害或滑坡发生前、后的照片(如图3，其 中10为变形后的纬线)、网格图及各光学检测传感器的移动量同时显示在监控中心的计 算机屏幕上。实施例2参见图5、图6，一种灾害监测预警系统，此系统是用于监测道路沉降灾害的监 测预警系统，包括光学检测传感器阵列、工业相机2、线性扫描激光光源1、GPRS无线 上网卡和计算机(图中均未示出)，工业相机2和线性扫描激光光源1设置在光学检测 传感器阵列一侧，工业相机2采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接，所述 GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器7包括光感应器件12和设置在光感应器件12两端的角锥棱镜11.1、11.2；所述光学检测传感器阵列为网格形阵列； 光感应器件12为光感应CCD器件或光感应CMOS器件；工业相机2设置在支柱3.2上、 线性扫描激光光源1设置在立柱3.1上；光学检测传感器7还包括支撑架15.1和法兰16， 光感应器件12和角锥棱镜11.1、11.2竖直安装在支撑架15.1上，法兰16设置在支撑架 15.1底端。光学检测传感器阵列的作用是接收线性线性扫描激光光源1发出的激光，以精 确测量出安装于道路沉降体上的光学检测传感器阵列的位移量，角锥棱镜11.1、11.2的 作用是反射工业相机2发出的散射光，让工业相机2能够清楚地拍摄到反射光线，使监测 预警系统能够精确定位角锥棱镜11.1、11.2的位置；支撑架15.1的作用是将光感应器件 12和角锥棱镜11.1、11.2组合成保持一个固定距离的光学检测传感器7，将光学检测传感 器7道路沉降方向安装，以此量化道路沉降的位移，同时保证光学检测传感器7不被植物 等遮挡；法兰16的作用是保证光学检测传感器7与滑坡保持同步移动和防盗。由线性扫描激光光源1发出的线性扫描激光投射到安装于道路或挡墙上的光学 检测传感器7的光感应器件(CCD感应器件或CMOS感应器件)12上，光学检测传感 器7检测出道路沉降的移动量，一旦移动量超出预设的报警值，工业计算机立即启动泥 石流灾害监测预警系统的GPRS(GSM-R)无线上网卡发出预警短信。同时启动工业照 相机2拍摄道路沉降体的照片，经图像处理软件处理后得到带网格图的照片，并通过 GPRS(GSM-R)无线上网卡将其传输给相关的监控中心，就能将道路沉降灾害发生前、 后的照片、网格图及各光学检测传感器的移动量同时显示在监控中心的计算机屏幕上。实施例3参见图6、图7，一种灾害监测预警系统，此系统是用于监测护坡或挡墙崩塌的 监测预警系统，包括光学检测传感器阵列、工业相机2、线性扫描激光光源1、GPRS无 线上网卡和计算机(图中均未示出)，工业相机2和线性扫描激光光源1设置在光学检测 传感器阵列一侧，工业相机2采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接，所述 GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器7包括光感应器件12和设置 在光感应器件12两端的角锥棱镜11.1、11.2；所述光学检测传感器阵列为网格型阵列； 光感应器件12为光感应CCD器件或光感应CMOS器件；工业相机2设置在支柱3.2上、 线性扫描激光光源1设置在立柱3.1上；光学检测传感器7还包括支撑架15.1和法兰16， 光感应器件12和角锥棱镜11.1、11.2竖直安装在支撑架15.1上，法兰16设置在支撑架 15.1底端。光学检测传感器阵列的作用是接收线性线性扫描激光光源1发出的激光，以精 确测量出安装于护坡或挡墙上的光学检测传感器阵列的位移量，角锥棱镜11.1、11.2的 作用是反射工业相机2发出的散射光，让工业相机2能够清楚地拍摄到反射光线，使监测 预警系统能够精确定位角锥棱镜11.1、11.2的位置；支撑架15.1的作用是将光感应器件 12和角锥棱镜11.1、11.2组合成保持一个固定距离的光学检测传感器7，以此量化护坡或 挡墙崩塌的位移，同时保证光学检测传感器7不被遮挡；法兰16的作用是保证光学检测 传感器7与护坡或挡墙崩塌的保持同步移动和防盗。由线性扫描激光光源1发出的线性扫描激光投射到安装于护坡或挡墙上的光学 检测传感器7的光感应器件(CCD感应器件或CMOS感应器件)12上，光学检测传感器7检测出护坡或挡墙崩塌的移动量，一旦移动量超出预设的报警值，工业计算机立即启动 护坡或挡墙灾害监测预警系统的GPRS (GSM-R)无线上网卡发出预警短信。同时启动工 业照相机2拍摄护坡或挡墙崩塌的照片，经图像处理软件处理后得到带网格图的照片， 并通过GPRS (GSM-R)无线上网卡将其传输给相关的监控中心，就能将护坡或挡墙崩塌 发生前、后的照片、网格图及各光学检测传感器的移动量同时显示在监控中心的计算机 屏幕上。实施例4参见图6、图8，一种灾害监测预警系统，此系统是用于监测大桥沉降、大桥 移位的监测预警系统，包括光学检测传感器阵列、工业相机2、线性扫描激光光源1、 GPRS无线上网卡和计算机(图中均未示出)，工业相机2和线性扫描激光光源1设置在光 学检测传感器阵列一侧，工业相机2采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接， 所述GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器7包括光感应器件12和 设置在光感应器件12两端的角锥棱镜11.1、11.2 ；所述光学检测传感器阵列包括垂直于 桥梁水平设置的水平直线型阵列和垂直于桥墩竖直设置的竖直直线型阵列；光感应器件 12为光感应CCD器件或光感应CMOS器件；工业相机2设置在支柱3.2上、线性扫描激 光光源1设置在立柱3.1上；光学检测传感器7还包括支撑架15.1和法兰16，光感应器件 12和角锥棱镜11.1、11.2竖直安装在支撑架15.1上，法兰16设置在支撑架15.1底端。光学检测传感器阵列的作用是接收线性线性扫描激光光源1发出的激光，以精 确测量出安装于桥梁、桥墩上的光学检测传感器阵列的位移量，角锥棱镜11.1、11.2的 作用是反射工业相机2发出的散射光，让工业相机2能够清楚地拍摄到反射光线，使监测 预警系统能够精确定位角锥棱镜11.1、11.2的位置；支撑架15.1的作用是将光感应器件 12和角锥棱镜11.1、11.2组合成保持一个固定距离的光学检测传感器7，以此量化大桥沉 降的位移，同时保证光学检测传感器7不被遮挡；法兰16的作用是保证光学检测传感器 7与大桥沉降保持同步移动和防盗。由线性扫描激光光源1发出的线性扫描激光投射到安装于大桥桥梁17和大桥桥 墩18的光学检测传感器7的光感应器件(CCD感应器件或CMOS感应器件)12上，光学 检测传感器7检测出大桥沉降的移动量，一旦移动量超出预设的报警值，工业计算机立 即启动泥石流灾害监测预警系统的GPRS(GSM-R)无线上网卡发出预警短信。同时启动 工业照相机2拍摄大桥沉降体的照片，经图像处理软件处理后得到带网格图的照片，并 通过GPRS(GSM-R)无线上网卡将其传输给相关的监控中心，就能将大桥沉降灾害发生 前、后的照片、网格图及各光学检测传感器的移动量同时显示在监控中心的计算机屏幕 上。其中GPRS 是Gerneral Packer Radio Service的英文缩写，中文译为通用无线
分组业务，具体来讲，GPRS是一项高速数据处理的方式。GSM-R(GSM for Railway)是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通
信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路 通信列车调度、列车控制、支持高速列车特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种 经济高效的综合无线通信系统。CCD 是英文Charge Coupled Device即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半页
导体器件，用于光电信号的接收和转换。 CMOS 互补性氧化金属半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)和
CCD 一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
权利要求1.一种灾害监测预警系统，其特征在于包括光学检测传感器阵列、工业相机、线 性扫描激光光源、GPRS无线上网卡和计算机，所述工业相机和线性扫描激光光源设置 在光学检测传感器阵列一侧，所述工业相机采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网 卡连接，所述GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器包括光感应器 件和设置在光感应器件两端的角锥棱镜；所述光感应器件为光感应CCD器件或光感应 CMOS器件。
2.根据权利要求1所述的灾害监测预警系统，其特征在于所述工业相机和线性扫 描激光光源分别设置在两个支柱上。
3.根据权利要求1所述的灾害监测预警系统，其特征在于所述光学检测传感器阵 列为网格形阵列；所述光学检测传感器还包括支撑架；所述光感应器件垂直设置在支撑 架顶端，所述支撑架底端设置有地锚。
4.根据权利要求1所述的灾害监测预警系统，其特征在于所述光学检测传感器阵 列为网格形阵列；所述光学检测传感器还包括支撑架和法兰，所述光感应器件和角锥棱 镜竖直安装在支撑架上，所述法兰设置在支撑架底端。
5.根据权利要求3所述的灾害监测预警系统，其特征在于在所述支撑架的中部还 设置有空浮筒。
6.根据权利要求1所述的灾害监测预警系统，其特征在于所述灾害监测预警系统 为大桥沉降、移位监测预警系统，所述光学检测传感器阵列包括垂直于桥梁水平设置的 水平直线型阵列和垂直于桥墩竖直设置的竖直直线型阵列。
专利摘要本实用新型公开了一种灾害监测预警系统，包括光学检测传感器阵列、工业照相机、线性扫描激光光源、GPRS无线上网卡和计算机，所述工业照相机和线性扫描激光光源设置在光学检测传感器阵列一侧，所述工业照相机采集的图片经图像处理卡与GPRS无线上网卡连接，所述GPRS无线上网卡与计算机通信连接；所述光学检测传感器包括光感应器件和设置在光感应器件两端的角锥棱镜；所述光学检测传感器阵列为网格形阵列；所述光感应器件为光感应CCD器件或光感应CMOS器件。本实用新型的灾害监测预警系统避免了现有监控方式造成的人为误判，及时提供报警信息，预防因泥石流、滑坡、危岩、护坡(挡墙)崩塌、道路沉降、大桥沉降或大桥移位等灾害影响人身和财产的更大损失。
文档编号G08B21/10GK201804412SQ201020560990
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者易义, 李社军 申请人:四川金立信铁路设备有限公司