[发明专利]山体滑坡实时监测与预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及地质灾害监测领域，尤其是一种山体滑坡实时监测与预警系统。

背景技术

近年来国内外地震、山体滑坡、泥石流等地质灾害频发，尤其是在我国，由于对资源的过度开发，自然环境严重恶化，各种地质灾害对人民的生命、财产安全造成了极大威害。另外，随着大型水电站、水库、公路、铁路工程等基础设施的不断建设，滑坡、决堤、塌陷等破破坏性灾害，也严重影响着这些基础设施的使用安全和寿命。据不完全统计，我国每年发生滑坡、泥石流、塌陷等各种地质灾害数万起，能够在灾害发生前做出预警的还不到十分之一，如何对这些地质灾害进行监测和预警，切实保护人民的生命和财产安全，是我国当前面临的一个重要课题。

目前对滑坡、塌陷等地质灾害的监测和预警通常都是政府行为，需要动员大量的人力、物力，利用大型、昂贵的仪器设备进行监测。主要的监测方法有：宏观异常观测法(如动物异常、地表特明显位移、地陷、地裂、隆起等)、物探法、位移测量法、水位异常分析法、遥感航测法等。但这些方法存在监测设备体积大、需要专业人员操作等问题，只能对少数的重要区域进行监测，无法推广到广大存在安全隐患的地区，难以满足乡村、企业和个人对地质灾害监测和预警的需求。

现有的山体滑坡监测与预警方法和装置都需要通过观察或探测地质结构的变化来预测地质灾害的发生，但是，由于滑坡、塌陷等地质灾害的发生存在很大的偶然性，这些方法和装置只能给出发生滑坡、塌陷等地质灾害的可能性，无法准确预报灾害发生的时间。因此，亟需一种小型化、低成本、操作简便的滑坡等地质灾害实时监测与预警系统，以解决乡村、企业和个人对滑坡、塌陷等地质灾害监测和预警的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能对山体滑坡等地质灾害进行实时监测和预警的系统。该系统部署和使用方便、监测和预警准确性高，可以为乡村、企业和人体用户提供可靠的滑坡前兆预警。

为实现上述发明目的，本发明是由一个主控节点和多个传感器节点组成的传感器网络。传感器节点分布式部署于山体的不同位置(如图2所示)，负责采集不同观测点的山体地表形变和振动信号，并通过无线传输方式发送给主控节点；主控节点接收传感器节点的位置信息和地下瞬时振动信号，并对数据进行综合分析，将滑坡预警信息发送给报警器，发出分级报警信号。

主控节点可以部署在地质结构稳定的位置(如图2所示)，主控节点的GPS模块通过接收GPS卫星信号，对自身位置进行解算，并向传感器节点发送差分信号。传感器节点分布式部署于存在潜在滑坡可能的位置(如图2所示)，传感器节点的GPS模块根据GPS卫星信号和主控节点发送的差分信号，解算自身的位置，并传送给主控节点。主控节点通过无线方式接收不同传感器节点的位置信息，计算出不同传感器节点与主控节点的相对位置，可以得到山体的地表形变参数，为山体滑坡提供中长期监测与预警信息。

传感器节点的振动触发器检测到异常的地下振动时，触发MEMS加速度计采集地下瞬时振动信号，并将振动信号传递到主控节点。主控节点根据GPS模块提供的山体地表形变参数和MEMS加速度计提供的地下瞬时振动信息，计算山体滑坡发生的概率，并启动报警器发出不同等级的报警信号。

本发明通过检测山体地表形变和地下瞬时振动异常对山体滑坡进行监测和预警。地表形变能反映出山体的变化状态，预测潜在的山体滑坡灾害；地下瞬时振动异常信号反应了山体的瞬时变动，能准确地检测滑坡前兆，给出实时预警信息。与基于地表位移、地下结构和山体倾斜度变化的滑坡检测装置相比，本发明不仅可以提供中长期预警，还可以提供准确的滑坡前兆预警，克服了现有方法和装置预警周期长、时间预测不准确的缺点。

附图说明

图1主控节点和传感器节点间的数据传递

图2山体滑坡实时监测和预警系统网络结构与部署示意图

图3传感器节点电路框图

图4传感器节点物理结构示意图

图5主控节点电路框图

图6主控节点物理结构示意图

具体实施方式

如图2所示，系统由一个主控节点和多个传感器节点组成。主控节点部署在结构稳定的区域，提供观测基点，并作为数据处理中心。传感器节点部署于潜在的滑坡区域，用于监测山体地表的形变和地下的振动异常信号。传感器节点与主控节点之间通过无线传输方式传递数据和控制信息(如图1所示)。