專利名稱：滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，具體地說是一種用于監(jiān)測(cè)滑坡位移的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
滑坡是人類面臨的重要地質(zhì)災(zāi)害之一，一直對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)安全以及國家的經(jīng) 濟(jì)建設(shè)和發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重的危害。實(shí)現(xiàn)滑坡監(jiān)測(cè)以及實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)，是地質(zhì)災(zāi)害防治極為重 要的手段之一。由于滑坡成因機(jī)理的復(fù)雜性，對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)的方法多種多樣。從監(jiān)測(cè)內(nèi)容上 來說，目前，主要有宏觀地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測(cè)，水位異常監(jiān)測(cè)和滑坡體位移與角位移的變形監(jiān)測(cè)等 幾種方法。在滑坡監(jiān)測(cè)中，最直接、最易捕捉的信息是地表位移和變形，因而，滑坡地表位移 監(jiān)測(cè)已成為滑坡研究和早期預(yù)警的重要方法。 地表位移監(jiān)測(cè)又可以分為絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)和相對(duì)位移監(jiān)測(cè)，二者又分別有類別繁多 的技術(shù)手段。實(shí)現(xiàn)地表絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段主要有地表位移形變GPS測(cè)量法、激光雷 達(dá)測(cè)量法和合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量法等，絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)精確度高，但大多因費(fèi)用昂貴而不 易推廣普及。地表相對(duì)位移監(jiān)測(cè)主要方法有機(jī)械測(cè)量法、伸縮計(jì)法、全站儀測(cè)量、數(shù)字化近 景攝影和激光位移監(jiān)測(cè)等，該類監(jiān)測(cè)較絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)的精度自然遜色很多，但都有著相對(duì) 低成本的共性，易于推廣普及，對(duì)于群測(cè)群防意義重大，但各類方法之間也互有優(yōu)劣。因此， 研究、發(fā)明一種簡易、實(shí)用而且價(jià)格低廉的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)于我國嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害防治， 將起到重要且十分現(xiàn)實(shí)的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)， 通過利用現(xiàn)代光電技術(shù)和無線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括位移監(jiān)測(cè) 儀器、無線傳輸模塊和控制系統(tǒng)，位移監(jiān)測(cè)儀器將監(jiān)測(cè)到滑坡的位移數(shù)據(jù)通過無線傳輸模 塊傳送到控制系統(tǒng)。位移監(jiān)測(cè)儀器包括激光發(fā)射儀和激光接收儀，所述的激光發(fā)射儀包括 激光發(fā)射頭、無線接收模塊，激光發(fā)射頭與無線接收模塊連接；所述的激光接收儀包括激光 接收板、無線發(fā)射模塊、干擾濾除電路、控制模塊、電平轉(zhuǎn)換器和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊， 激光接收板與干擾濾除電路連接，干擾濾除電路與電平轉(zhuǎn)換器連接，電平轉(zhuǎn)換器與控制模 塊連接。無線電發(fā)射模塊、干擾濾除電路、電平轉(zhuǎn)換器和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊均與控制 模塊連接。 上述激光發(fā)射儀中的無線接收模塊為PT2272，激光接收儀中的無線發(fā)射模塊為 PT2262。 上述激光接收板是密布有光電傳感器陣列的PCB板，所用的光電傳感器為光電二極管。 上述激光接收儀中控制模塊為MSP430F149低功耗單片機(jī)。
上述激光接收儀中的電平轉(zhuǎn)換器為MAX3232。
上述激光接收儀中的干擾濾除電路為電壓比較器LM339。 上述激光接收儀的無線傳輸模塊為TW73 GPRS MODEM。 上述激光發(fā)射儀和激光接收儀中的供電模塊為可充電式磷酸鋰鐵電池。 本發(fā)明滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中的激光發(fā)射儀置于待測(cè)區(qū)，并調(diào)試激光發(fā)射儀中
的激光發(fā)射頭，使激光發(fā)射頭發(fā)射出的激光投射在激光接收儀器的激光接收板上，該時(shí)刻
激光接收板上被激光射中的光電傳感器在激光接收板上的位置信息被讀取，即光電二極管
被光照射到以后兩端電壓會(huì)發(fā)生變化(實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換)，再通過干擾濾除后經(jīng)MAX3232電平
轉(zhuǎn)換將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平后，由控制模塊MSP430F149單片機(jī)讀取出位置信息，再
將讀取出的位置信息數(shù)據(jù)利用GPRS模塊通過GSM/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制系統(tǒng)，同時(shí)傳
輸?shù)倪€有時(shí)間信息。隨著發(fā)射儀和接收儀隨時(shí)間不斷進(jìn)入工作狀態(tài)，將傳回?cái)?shù)據(jù)序列。 激光發(fā)射頭發(fā)射出的激光投射在激光接收儀器的激光接收板，由于激光束可能發(fā)
生的發(fā)散現(xiàn)象，將會(huì)有多個(gè)光電傳感器被射中，因此激光接收儀可以默認(rèn)讀取被激光照到
的位于激光接收板左上角的光電傳感器的位置信息。此外，還可以通過電壓比較器LM339
濾除對(duì)太陽光的干擾。 本發(fā)明所用的控制系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器-客戶端系統(tǒng)，激光接收儀向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā) 送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，客服端通過下載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 本系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理以及預(yù)警一體化，比以往的預(yù)警系統(tǒng)都更 加完善，通過激光發(fā)射儀和激光接收儀之間的激光聯(lián)系，在發(fā)生滑坡時(shí)，發(fā)射儀和接收儀均 會(huì)發(fā)生位移，接收儀讀取的位置信息是兩者的相對(duì)位移實(shí)現(xiàn)二位相對(duì)的位移監(jiān)測(cè)。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，所用的激光發(fā)射儀和激光接收儀均通過常用電子元器件即 可實(shí)現(xiàn)，而無線傳輸網(wǎng)絡(luò)只需利用現(xiàn)有的GPRS即實(shí)現(xiàn)無線傳輸數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器-客 戶端的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)下載更新，便于即時(shí)的了解監(jiān)測(cè)區(qū)的實(shí)時(shí)情況，以 便在產(chǎn)生滑坡時(shí)，作出迅速的反應(yīng)，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。 (2)本發(fā)明可以根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)的地形和面積設(shè)置激光發(fā)射儀的數(shù)量，通過最經(jīng)濟(jì)的 數(shù)量設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)全面的、多角度的監(jiān)測(cè)，尤其適用于野外的滑坡無人值守監(jiān)測(cè)，在 提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度的前提下節(jié)約了成本。 (3)利用現(xiàn)有的商用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，不需要申請(qǐng)無線頻點(diǎn)，GSM/GPRS通信網(wǎng)本身 具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)能力，可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長途數(shù)據(jù)傳 輸，即監(jiān)測(cè)中心可遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)區(qū)范圍； (4)本發(fā)明滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中的各零部件均為常用的電子元器件，價(jià)格便 宜，低成本的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效率的監(jiān)測(cè)，適合野外滑坡監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中激光發(fā)射儀和激光接收儀各零部件的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3為本發(fā)明中激光發(fā)射儀和激光接收儀在檢測(cè)區(qū)的位置關(guān)系圖。 圖中，l.激光發(fā)射儀、2.激光接收儀、3. GSM/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、4.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、5.客
戶端，6.激光、7.滑坡體、8.裂縫。
具體實(shí)施例方式
滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)如圖1和圖2所示，包括位移監(jiān)測(cè)儀器、無線傳輸模塊和 控制系統(tǒng)，位移監(jiān)測(cè)儀器將監(jiān)測(cè)到滑坡的位移數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳送到控制系統(tǒng)。其 中位移監(jiān)測(cè)儀器包括激光發(fā)射儀1和激光接收儀2，所述的激光發(fā)射儀包括激光發(fā)射頭、無 線接收模塊PT2272和供電模塊，激光發(fā)射頭與無線接收模塊連接；所述的激光接收儀包括 激光接收板、無線發(fā)射模塊PT2262、干擾濾除電路、控制模塊、電平轉(zhuǎn)換器、GPRS無線數(shù)據(jù) 傳輸模塊和供電模塊，無線電發(fā)射模塊、干擾濾除電路、電平轉(zhuǎn)換器和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊均與控制模塊連接。 上述激光接收板是密布有光電傳感器陣列的PCB板，光電傳感器為光電二極管， 直徑5mm，在接收板上呈16X 16陣列?？刂颇K為MSP430F149低功耗單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換器 為MAX3232，干擾濾除電路為電壓比較器LM339，無線傳輸模塊為TW73 GPRS M0DEM。
上述激光發(fā)射儀和激光接收儀中的供電模塊為可充電式磷酸鋰鐵電池。
使用本發(fā)明滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的方法如下如圖3所示，首先將若干激光 發(fā)射儀和激光接收儀置于滑坡體7的監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)，使得激光發(fā)射儀能監(jiān)測(cè)到全部監(jiān)測(cè)區(qū)的 信息。然后通過激光接收儀中的無線發(fā)射模塊PT2262向激光發(fā)射儀中的無線接收模塊 PT2272發(fā)出信號(hào)，激光發(fā)射儀隨即進(jìn)入工作狀態(tài)，由激光發(fā)射頭發(fā)出激光，投射在激光接收 儀的激光接收板上，即光電二極管被光照射到以后兩端電壓會(huì)發(fā)生變化，該時(shí)刻被射中的 光電傳感器在激光接收板上的位置信息(X、Y坐標(biāo))被讀取，由于激光束可能發(fā)生的發(fā)散現(xiàn) 象，將會(huì)有多個(gè)光電傳感器被射中，因此接收儀默認(rèn)讀取被激光照到的位于左上角的那個(gè) 光電傳感器的位置信息，通過干擾濾除后經(jīng)MAX3232電平轉(zhuǎn)換將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電 平后，由MSP430F149單片機(jī)讀取出位置信息，再將讀取出的數(shù)據(jù)利用GPRS模塊通過GSM/ GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳回控制系統(tǒng)，同時(shí)傳回的還有時(shí)間信息。隨著發(fā)射儀和接收儀隨時(shí)間不斷 進(jìn)入工作狀態(tài)，將傳回?cái)?shù)據(jù)序列。本發(fā)明所用的控制系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器_客戶端系統(tǒng)，激光 接收儀通過GSM/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)3向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，客服端5通過從網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 器4下載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過對(duì)下載更新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，判斷是 否有滑坡產(chǎn)生。如果滑坡體7上有裂縫8產(chǎn)生，對(duì)裂縫8處監(jiān)控的激光發(fā)射儀和激光接收 儀均會(huì)產(chǎn)生位移，該激光發(fā)射儀發(fā)射到其對(duì)應(yīng)的激光接收儀上的激光將產(chǎn)生較大的位移變 化，此時(shí)激光發(fā)射儀和激光接收儀之間的相對(duì)位移變化的光信息經(jīng)光電二極管后被轉(zhuǎn)為電 信息，控制器讀取該電信息后將該電信息和產(chǎn)生位移變化的時(shí)間信息通過GSM/GPRS無線 網(wǎng)絡(luò)3傳輸?shù)降木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4上，由于客戶端5實(shí)時(shí)更新下載數(shù)據(jù)，所以根據(jù)變化的數(shù)據(jù) 可以精確地判斷滑坡體7上產(chǎn)生裂縫8，可以迅速作出相應(yīng)的預(yù)警，實(shí)現(xiàn)二維相對(duì)位移的監(jiān)
權(quán)利要求
一種滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括位移監(jiān)測(cè)儀器、無線傳輸模塊和控制系統(tǒng)，位移監(jiān)測(cè)儀器將監(jiān)測(cè)到滑坡的位移數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳送到控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于位移監(jiān)測(cè)儀器包括激光發(fā)射儀和激光接收儀，所述的激光接收儀包括激光發(fā)射頭和無線接收模塊，激光發(fā)射頭與無線接收模塊連接；所述的激光接收儀包括激光接收板、無線發(fā)射模塊、干擾濾除電路、控制模塊、電平轉(zhuǎn)換器和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，激光接收板與干擾濾除電路連接，干擾濾除電路與電平轉(zhuǎn)換器連接，電平轉(zhuǎn)換器與控制模塊連接，其中無線電發(fā)射模塊、干擾濾除電路、電平轉(zhuǎn)換器和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊均與控制模塊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述無線接收模塊為PT2272，無線發(fā)射模塊為PT2262。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述激光接收板是密布有光電傳感器陣列的PCB板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的控制模塊為MSP430F149低功耗單片機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的電平轉(zhuǎn)換器為恵3232。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述干擾濾除電路為電壓比較器LM339。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的無線傳輸模塊為TW73 GPRS M0DEM。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8任一所述的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于通過可充電式磷酸鋰鐵電池供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，它包括位移監(jiān)測(cè)儀器、無線傳輸模塊和控制系統(tǒng)，位移監(jiān)測(cè)儀器將監(jiān)測(cè)到滑坡的位移數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳送到控制系統(tǒng)。位移監(jiān)測(cè)儀器包括激光發(fā)射儀和激光接收儀，激光接收儀包括激光發(fā)射頭和無線接收模塊，通過激光發(fā)射儀和激光接收儀之間的激光聯(lián)系，在發(fā)生滑坡時(shí)，發(fā)射儀和接收儀均會(huì)發(fā)生位移，接收儀讀取的位置信息是兩者的相對(duì)位移實(shí)現(xiàn)二位相對(duì)的位移監(jiān)測(cè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，所用各零部件均為常用的電子元器件，價(jià)格便宜，低成本的滑坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效率的監(jiān)測(cè)，適合野外滑坡監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)G08C17/02GK101762235SQ200910272788
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者張璇, 楊晨, 袁東, 陳哲, 陳植華 申請(qǐng)人:陳植華;楊晨;陳哲;張璇;袁東