專利名稱：一種基于mesh網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，屬于監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑坡、泥石流是溝谷或山坡上的大量泥沙、石塊等固體物質(zhì)在暴雨作用下形成的特殊洪流，是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象和自然災(zāi)害，其特點是規(guī)模大、危害嚴重、活動頻繁、危及面廣。植被破壞較嚴重的山體一旦受到強降雨爆發(fā)滑坡，發(fā)生泥石流的危險性就很高。2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲縣由于強降雨，致使縣城北面的羅家峪、三眼峪泥石流下泄，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失?；?、泥石流多發(fā)生于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷裂褶皺發(fā)育、新構(gòu)造活動強烈及地震烈度較高的地區(qū)，其發(fā)生受暴雨、洪水的影響，具有一定的周期性。泥石流的運動過程介于山崩、滑坡和洪水之間，是各種自然因素和人為因素綜合作用的結(jié)果，對泥石流實施有效的監(jiān)控預(yù)報，是維護社會穩(wěn)定和保障人民生命財產(chǎn)安全的客觀需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決滑坡、泥石流的監(jiān)測問題，保證對滑坡、泥石流進行實時高效的監(jiān)控，本發(fā)明提供一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為該基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置于各監(jiān)控點、與MESH基站無線連接的多個監(jiān)測單元，設(shè)置于泥石流易發(fā)生區(qū)域的多個無線MESH 基站，以及與MESH基站無線連接的終端監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)測單元和無線MESH基站的數(shù)量根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的實際情況確定。所述每個監(jiān)測單元包括用來監(jiān)測監(jiān)控區(qū)域內(nèi)降雨情況的翻斗式雨量計1、用于監(jiān)測空隙水壓力變化情況光纖壓力傳感器3、用于監(jiān)控土層移動的深層位移計6、用來監(jiān)測裂縫變化情況的滑坡預(yù)警伸縮儀7、DSP數(shù)據(jù)處理模塊2、無線數(shù)據(jù)傳送模塊5和供電裝置4， 翻斗式雨量計1、光纖壓力傳感器3、地下深層位移計6、滑坡預(yù)警伸縮儀7的信息輸出端與 DSP數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，無線數(shù)據(jù)傳送模塊5的輸入端與DSP數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端相連。供電裝置4為普通太陽能或風能供電裝置、或兩者的結(jié)合，它與各模塊和器件的電源輸入端相連，為整個監(jiān)測單元提供電力。所述滑坡預(yù)警伸縮儀安裝在滑坡、崩塌變形最明顯、裂縫最發(fā)育的地段(如后緣的拉張裂縫兩側(cè)的環(huán)形裂縫及前緣崩塌處)，用來監(jiān)測滑坡、坍塌地面裂縫變化情況。翻斗式雨量計布置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，在強對流氣候情況下，同步實時監(jiān)測區(qū)域內(nèi)降雨情況。光纖壓力傳感器(多個)布置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，以監(jiān)測土壤壓力變化(泥石流發(fā)生前，土壤會漸進飽和且引起空隙水壓力增大、抗剪強度降低)。位移計設(shè)置在監(jiān)測點地下深層，以監(jiān)控覆蓋層的移動情況(受重力的影響，土質(zhì)疏松的地表會在一定的情況下向下移動)。所述終端監(jiān)控系統(tǒng)包括無線接收模塊8、交換機9、DSP數(shù)據(jù)處理模塊10、監(jiān)控主機11、報警器12，無線接收模塊8經(jīng)交換機9與DSP數(shù)據(jù)處理模塊10輸入端相連，報警器12 經(jīng)監(jiān)控主機11與DSP數(shù)據(jù)處理模塊10輸出端相連。DSP數(shù)據(jù)處理模塊10為普通帶有硬盤、具有數(shù)據(jù)分析和存儲功能的數(shù)據(jù)處理模塊，如小型計算機。所述無線MESH基站設(shè)置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，各無線MESH基站之間形成空中無線監(jiān)控組網(wǎng)(無線網(wǎng)橋)，每個基站都支持多個基站之間的空中無線組網(wǎng)。為了避免在滑坡、泥石流發(fā)生時對基站和主要監(jiān)測設(shè)備的破壞，以及災(zāi)后對監(jiān)測點的大規(guī)模重建，基站的選址時優(yōu)先考慮植被生長完好、地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅硬且靠近山頂?shù)牡胤?，并將監(jiān)測的核心設(shè)備也設(shè)在該處。本發(fā)明所用各模塊、器件和裝置，均為普通市售產(chǎn)品。無線數(shù)據(jù)傳送模塊5和無線接收模塊8均為普通MESH無線收發(fā)模塊。本系統(tǒng)安裝使用時，需要實地勘察確定山區(qū)內(nèi)泥石流易發(fā)生的區(qū)域，并研究歷史上滑坡、泥石流多發(fā)地帶，再根據(jù)勘察情況設(shè)置監(jiān)測點，使各個監(jiān)測點呈網(wǎng)狀分布，以保證監(jiān)測效果。在設(shè)置監(jiān)控點的同時，測量其所在的經(jīng)緯度和海拔高度，將其和監(jiān)控點編號一并錄入終端監(jiān)控系統(tǒng)(監(jiān)控中心)的監(jiān)控主機內(nèi)，方便后期的查詢和實施應(yīng)急處理。本系統(tǒng)監(jiān)測單元把采集的信息送入DSP數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，然后通過無線數(shù)據(jù)傳送模塊和無線MESH網(wǎng)絡(luò)把監(jiān)測信息發(fā)送給監(jiān)控中心。當滑坡預(yù)警伸縮儀測量結(jié)果達到預(yù)警值時，監(jiān)控主機就會命令報警器報警，使工作人員盡早做好準備工作。因為持續(xù)降雨是滑坡、泥石流的主要誘因，所以在翻斗式雨量計結(jié)果顯示達到預(yù)警值時就發(fā)出警報， 使工作人員加緊對該區(qū)域進行監(jiān)控；此時，若光纖壓力傳感器顯示壓力呈上升趨勢且深層位移計結(jié)果表明土層在漸漸移動，就說明滑坡、泥石流可能發(fā)生，監(jiān)控主機就會命令報警器報警，同時通知相關(guān)部門進行相關(guān)應(yīng)急處理。監(jiān)控點和終端監(jiān)控系統(tǒng)之間通過無線MESH網(wǎng)絡(luò)進行信息傳輸；無線MESH基站與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊之間形成無線網(wǎng)橋，將終端監(jiān)控系統(tǒng)(監(jiān)控中心)與各個監(jiān)控單元(點)相連接，通過無線MESH網(wǎng)絡(luò)接收各個監(jiān)控點翻斗雨量計、滑坡預(yù)警伸縮儀、深層位移計和光纖壓力傳感器器所采集到的實時信息，并對接收到的信息進行分析，確定是否有滑坡、泥石流發(fā)生。本發(fā)明采用無線MESH網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)。MESH網(wǎng)絡(luò)具有自配置、自愈合、搞寬帶和兼容性等優(yōu)點。無線MESH網(wǎng)絡(luò)采用太陽能電池、蓄電池和鋪設(shè)電線等進行建設(shè)，基站設(shè)備的工作頻段是802. lla/b/g技術(shù)的免費開放頻段，節(jié)約成本。另外各個監(jiān)控點和監(jiān)控中心相距較遠， 位置相對分散，且監(jiān)控點地形多是陡峭的山地，利用無線基站形成的無線網(wǎng)橋技術(shù)，將各個監(jiān)測點與監(jiān)控中心連接起來，可以在較短的時間內(nèi)建立起無線網(wǎng)絡(luò)鏈路。IEEE802. lla/b/ g的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品支持ll、22/54Mbps及更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，完全能夠保證采集的信息穩(wěn)定可靠且快速地進行傳輸，實現(xiàn)遠程無線網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控。根據(jù)各個監(jiān)控點各方面的采集信息， 可實現(xiàn)對滑坡、泥石流進行科學準確的預(yù)測。各個監(jiān)控單元(監(jiān)控點)和終端監(jiān)控系統(tǒng)(監(jiān)控中心)通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通信連接，保證在災(zāi)害發(fā)生時不影響對災(zāi)情信息的傳輸，方便管理者對滑坡、泥石流活動進行監(jiān)控。當確定滑坡、泥石流將要發(fā)生時就做出相應(yīng)的應(yīng)急方案。 另外，各個監(jiān)測信息在傳送到監(jiān)控中后會保存在硬盤內(nèi)，方便后期的研究和查閱。本發(fā)明基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，采用了無線MESH網(wǎng)絡(luò)進行信息傳輸，實現(xiàn)了對滑坡、泥石流形成過程進行實時高效的監(jiān)控?？梢詫崟r有效的對陡峭山坡的地表、對流天氣、孔隙水壓力和底邊裂縫等的變化情況進行觀測研究，以便對滑坡、泥石流的發(fā)生進行科學的預(yù)測，避免不必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失。具有監(jiān)測系統(tǒng)工作可靠、實用性強、不受環(huán)境和氣候影響，可實時預(yù)警和監(jiān)控泥石流發(fā)生情況等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖； 圖2為本發(fā)明監(jiān)控單元原理示意圖3為本發(fā)明終端監(jiān)控系統(tǒng)原理示意圖 圖4為本發(fā)明發(fā)電裝置安裝實施示意圖。圖中1、翻斗式雨量計；2、DSP處理模塊；3、光纖壓力感器；4、供電裝置；5、無線發(fā)送模塊，6、滑地下深層位移計，7、坡預(yù)警伸縮儀；8、無線接收模塊；9、交換機；10、DSP處理模塊；11、監(jiān)控主機；12、報警器；13、發(fā)電模塊裝置陣列；14、發(fā)電裝置安置點；15、地面。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步闡述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。實施例1 :參見圖1，本基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置于各監(jiān)控點、與MESH基站無線連接的35個監(jiān)測單元，設(shè)置于泥石流易發(fā)生區(qū)域的5個無線MESH 基站，以及與MESH基站無線連接的終端監(jiān)控系統(tǒng)。參見圖2，每個監(jiān)測單元包括用來監(jiān)測監(jiān)控區(qū)域內(nèi)降雨情況的翻斗式雨量計1、用于監(jiān)測空隙水壓力變化情況光纖壓力傳感器3、用于監(jiān)控土層移動的深層位移計6、用來監(jiān)測裂縫變化情況的滑坡預(yù)警伸縮儀7、DSP數(shù)據(jù)處理模塊2、無線數(shù)據(jù)傳送模塊5和供電裝置4，翻斗式雨量計1、光纖壓力傳感器3、地下深層位移計6、滑坡預(yù)警伸縮儀7的信息輸出端與DSP數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，無線數(shù)據(jù)傳送模塊5的輸入端與DSP數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端相連。供電裝置4為普通太陽能或風能供電裝置、或兩者的結(jié)合，它與各模塊和器件的電源輸入端相連，為整個監(jiān)測單元提供電力?；骂A(yù)警伸縮儀安裝在滑坡、崩塌變形最明顯、裂縫最發(fā)育的地段(后緣的拉張裂縫兩側(cè)的環(huán)形裂縫及前緣崩塌處)，翻斗式雨量計布置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)開闊地段，在每個監(jiān)控點布置3個光纖壓力傳感器，深層位移計布置在監(jiān)測點地下深層。參見圖3，終端監(jiān)控系統(tǒng)包括無線接收模塊8、交換機9、DSP數(shù)據(jù)處理模塊10、監(jiān)控主機11、報警器12，無線接收模塊8經(jīng)交換機9與DSP數(shù)據(jù)處理模塊10輸入端相連，報警器12經(jīng)監(jiān)控主機11與DSP數(shù)據(jù)處理模塊10輸出端相連。DSP數(shù)據(jù)處理模塊10為普通帶有硬盤、具有數(shù)據(jù)分析和存儲功能的小型計算機。無線MESH基站設(shè)置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，各無線MESH基站之間形成空中無線監(jiān)控組網(wǎng) (無線網(wǎng)橋)，每個基站都支持其它基站之間的空中無線組網(wǎng)。為了避免在滑坡、泥石流發(fā)生時對基站和主要監(jiān)測設(shè)備的破壞，以及災(zāi)后對監(jiān)測點的大規(guī)模重建，基站選址在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)植被生長完好、地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅硬且靠近山頂?shù)牡胤?，監(jiān)測的核心設(shè)備也設(shè)在該處。供電裝置為普通太陽能供電裝置，太陽能發(fā)電裝置陣列置于被監(jiān)控地區(qū)制高點(參見圖4)，并通過蓄電池存儲電能，以保證晚間設(shè)備正常工作。本發(fā)明所用各模塊、器件和裝置，均為普通市售產(chǎn)品。無線數(shù)據(jù)傳送模塊5和無線接收模塊8均為普通MESH無線收發(fā)模塊。本發(fā)明監(jiān)控中心通過無線網(wǎng)橋與各個監(jiān)控點進行通信，接收到的信息通過交換機 9傳送到DSP處理模塊10和監(jiān)控主機11，DSP對接收到的信息進行處理后一方面在監(jiān)控主機11上顯示降雨量、空隙壓力、地表移動和發(fā)生裂縫張開移動情況，根據(jù)該信息確定監(jiān)控點的實時狀況；另一方面把各個監(jiān)測點的監(jiān)測信息存儲在DSP數(shù)據(jù)處理模塊的硬盤內(nèi)。翻斗式雨量計1、光纖壓力傳感器3、地下深層位移計6和滑坡預(yù)警伸縮儀7采集的信息將會在監(jiān)控主機11上得到顯示，并且監(jiān)控主機會根據(jù)長期觀測研究得到的滑坡、泥石流發(fā)生的相對參數(shù)對實時信息進行分析，當達到預(yù)警值時主機命令報警器進行報警，如亮警告燈、 發(fā)出“滑坡、泥石流將至”等聲音。使監(jiān)控人員從得到信息出發(fā)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，同時通知群眾安全撤離。實施例2 :參見圖1，本基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置于各監(jiān)控點、與MESH基站無線連接的25個監(jiān)測單元，設(shè)置于泥石流易發(fā)生區(qū)域的4個無線MESH 基站，以及與MESH基站無線連接的終端監(jiān)控系統(tǒng)。采用普通風能與太陽能供電裝置聯(lián)合為每個中繼無線收發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)供電，并配有備用蓄電池，整個系統(tǒng)其它部分與實施例1 一致。
權(quán)利要求
1.一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是包括設(shè)置于各監(jiān)控點、與 MESH基站無線連接的多個監(jiān)測單元，設(shè)置于泥石流易發(fā)生區(qū)域的多個無線MESH基站，以及與MESH基站無線連接的終端監(jiān)控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是各監(jiān)控點內(nèi)的每個監(jiān)測單元包括用于監(jiān)測空隙水壓力變化情況光纖壓力傳感器(3)、用于監(jiān)控土層移動的深層位移計(6)、用于監(jiān)測裂縫變化情況的滑坡預(yù)警伸縮儀(7)、DSP數(shù)據(jù)處理模塊(2)、無線數(shù)據(jù)傳送模塊(5)和供電裝置(4)，光纖壓力傳感器(3)、地下深層位移計(6)、 滑坡預(yù)警伸縮儀(7)的信息輸出端與DSP數(shù)據(jù)處理模塊(2)的輸入端相連，無線數(shù)據(jù)傳送模塊(5)的輸入端與DSP數(shù)據(jù)處理模塊(2)的輸出端相連，供電裝置(4)與各模塊和器件的電源輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是每個監(jiān)測單元中還設(shè)有與DSP數(shù)據(jù)處理模塊(2)相連、用于監(jiān)測監(jiān)控區(qū)域內(nèi)降雨情況的翻斗式雨量計(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是供電裝置(4)為普通太陽能或風能供電裝置、或兩者的結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是終端監(jiān)控系統(tǒng)包括無線接收模塊(8)、交換機(9)、DSP數(shù)據(jù)處理模塊(10)、監(jiān)控主機(11)、報警器 (12)，無線接收模塊(8)經(jīng)交換機(9)與DSP數(shù)據(jù)處理模塊(10)輸入端相連，報警器(12) 經(jīng)監(jiān)控主機(11)與DSP數(shù)據(jù)處理模塊(10)輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于MESH網(wǎng)絡(luò)的滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征是DSP數(shù)據(jù)處理模塊(10)為帶有硬盤、具有數(shù)據(jù)分析和存儲功能的數(shù)據(jù)處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種滑坡、泥石流預(yù)警系統(tǒng)，屬于監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。在泥石流易發(fā)區(qū)域設(shè)置監(jiān)控點，在監(jiān)控區(qū)域架設(shè)無線MESH基站，每個監(jiān)控點翻斗式雨量計、光纖壓力感器、地下深層位移計和滑坡預(yù)警伸縮儀，采集信息送入DSP處理模塊，處理分析后經(jīng)無線MESH網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和預(yù)警值對實時信息作出分析判斷和報警。本發(fā)明基于MESH網(wǎng)絡(luò)進行信息傳輸，實現(xiàn)了對滑坡、泥石流形成過程進行實時高效的監(jiān)控，可以實時有效的對陡峭山坡的地表、對流天氣、孔隙水壓力和底邊裂縫等的變化情況進行觀測研究，具有系統(tǒng)工作可靠、實用性強、不受環(huán)境和氣候影響、可避免不必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失等優(yōu)點。
文檔編號G08B25/10GK102354432SQ20111029753
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉增力, 孫繼鑫 申請人:昆明理工大學