[发明专利]一种泥石流多通道时序控制预警方法

说明书

本发明提供了一种泥石流多通道时序控制预警方法，首先采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，进行主从配置、组网；配置主从设备采集参数，采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；按照采集时序进行数据采集、数据分析预警；若任一个设备判定后为泥石流预警状态，主设备记录泥石流预警事件；若主设备连续三次记录泥石流预警事件，则发布泥石流预警通知至监控中心。该方法通过监测阵列时序控制进行实时预警，采集数据全面、功耗小、预警及时、准确率高，可直接在前端多设备联动决策预警，具有安装便捷、调试方便等优点。

技术领域

本发明属于地质灾害监测技术领域，具体涉及一种泥石流多通道时序控制预警方法。

背景技术

由公开研究得知，不同形态的泥石流的地声频率是不一样的，基本介于5Hz到300Hz之间，考虑到地声传感器本身自然频率的技术限制，超低频的信号如1Hz以下设备很难采集到。而在实际监测过程中发现，地声低频信号衰减慢，传播距离远，而高频信号只能在泥石流沟的源头才能监测到。

现有地声传感器基本为三分量的架构，如果采集信号范围在0.2Hz～50Hz之间的信号，则地声预警仪的采样频率至少应设置在250Hz才能采集到比较准确的地声信号。按照一个采样点2个字节，则地声预警仪每秒上传约1500个字节。若采用4G实时传输的方式，对于野外的数据传输设备来说数据量和功耗都太大。为了降低功耗，地声传感器常采用间歇采集方式，但该方式会导致数据采集不全，降低预警及时性和准确性。另外，由于地声信号衰减快，采用单个地声传感器很难全面捕捉信号，也会降低数据准确性。

综上所述，现有技术中泥石流地声预警仪经常发生原始数据采集不全、功耗大、预警不及时、预警准确率低等技术问题。

发明内容

本发明提供了一种泥石流多通道时序控制预警方法，通过在泥石流流经路径上布设三套泥石流地声预警仪形成一个监测阵列，并通过阵列时序控制使多套设备的监测数据形成一个连续的数据集，通过数据分析进行实时预警。

本发明实现上述目的采用的技术方案如下：

一种泥石流多通道时序控制预警方法，包括如下步骤

采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，配置一个为主设备、其他为从设备；

主从设备上电、自检、授时同步，并进行组网；

配置主从设备采集参数，主从设备数据采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；

每个周期主从设备按照采集时序进行数据采集，采集后进入数据分析预警；

若有任意一个设备经过数据分析预警判定后为泥石流预警状态，则主设备记录一次泥石流预警事件；

主从设备按周期循环采集、数据分析；

若主设备连续三次记录泥石流预警事件，则发布泥石流预警通知至监控中心。

进一步地，所述数据分析预警包括如下处理步骤

将地声传感器采集的t时长数据分成2个t/2时长的数据包；

计算每个数据包的三个方向的时域能量，若六个时域能量中有任意一个大于设定的能量阈值，则进入下一步，否则该设备进入待机模式；

计算每个数据包的幅频谱、能量谱，从能量谱中选取地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值，计算地声传感器三个方向中地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值的能量占比因子；

若三个方向中能量占比因子有两个以上超过能量占比因子阈值，则报告一次泥石流预警状态，该设备退出数据分析预警模式；否则，该设备直接退出数据分析预警模式。

进一步地，三个方向能量占比因子计算方法如下