本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地質(zhì)災(zāi)害是指由于地質(zhì)作用(自然的、人為的或綜合的)使地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的突發(fā)的或漸進(jìn)的破壞，并造成人類生命財(cái)產(chǎn)損失的現(xiàn)象或事件。近年來泥石流、滑坡、地陷等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失。如何應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)災(zāi)害，提高全社會(huì)的災(zāi)害防治降低災(zāi)害損失，是我們面臨的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。
目前，已有的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的架構(gòu)，其災(zāi)害的預(yù)警模型比較簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)結(jié)果也比較單一，不能很好地保證監(jiān)測(cè)的精度，同時(shí)大多數(shù)未考慮降水與滑坡等地質(zhì)災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)，且不能根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息綜合決策預(yù)警，大多單方面依靠計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，所檢測(cè)的結(jié)果也均為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)或者圖形形式，工作人員無法身臨其境的觀察地質(zhì)的實(shí)質(zhì)情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境的實(shí)時(shí)和全方位監(jiān)測(cè)，且可以通過全息投影系統(tǒng)，將地質(zhì)情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察地質(zhì)的變化情況，為治理措施的制定提供了可靠的參考；基于Flac3D的數(shù)值模擬計(jì)算不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的模型，提高了預(yù)測(cè)分析的精確度，且所得的治理措施均可進(jìn)行仿真模擬分析，從而可以得到具有針對(duì)性的治理措施；采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而滿足了多節(jié)點(diǎn)、大面積的監(jiān)測(cè)需求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括
數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)和地表形變監(jiān)測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)獲取待監(jiān)測(cè)地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
地質(zhì)環(huán)境空間信息監(jiān)測(cè)模塊，通過固定高程校正點(diǎn)獲取地質(zhì)環(huán)境空間信息，并將獲取的地質(zhì)環(huán)境空間信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
監(jiān)控中心，用于將接收到的數(shù)據(jù)傳輸模塊所發(fā)送的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送到預(yù)測(cè)分析模塊、專家評(píng)估模塊和數(shù)學(xué)模型建立模塊，并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為全息投影系統(tǒng)所能識(shí)別的格式發(fā)送到全息投影系統(tǒng)；用于接收人機(jī)操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示；還用于接收人機(jī)操作模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將其發(fā)送到對(duì)應(yīng)的模塊；
預(yù)測(cè)分析模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算評(píng)估，得出地質(zhì)環(huán)境評(píng)估結(jié)果，并將所得地質(zhì)環(huán)境評(píng)估結(jié)果發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示，發(fā)送到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存；
專家評(píng)估模塊，用于儲(chǔ)存各類典型的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地質(zhì)災(zāi)害情況，用于將接收到的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行類似度對(duì)比，并將比對(duì)結(jié)果按照相似度進(jìn)行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；
數(shù)學(xué)模型建立模塊，通過Flac3D根據(jù)接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)物理數(shù)學(xué)模型的建立；
全息投影系統(tǒng)，包括空氣屏幕生成系統(tǒng)、若干組3D投影儀和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種地質(zhì)環(huán)境模型；
虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊，用于與數(shù)學(xué)模型建立模塊中的各元素建立關(guān)系后，在指定的范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)各種仿真分析方法針對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；并用于改變轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)的位置、方向設(shè)置，使數(shù)學(xué)模型運(yùn)動(dòng)；還用于根據(jù)接收的控制命令進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的分解、切割、放大和縮??；
虛擬傳感器，為在所建立的數(shù)學(xué)模型中插入能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息目標(biāo)的邏輯單元；
仿真分析模塊，內(nèi)設(shè)各種仿真分析方法和仿真分析算法；
所述虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊提取結(jié)果，并將結(jié)果發(fā)送到所述虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動(dòng)顯示結(jié)果數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊由傳感器模塊、處理器模塊、ZigBee無線通信芯片、電源管理模塊構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括微震監(jiān)測(cè)傳感器、位移傳感器、坡度傳感器、降雨量傳感器、土壤溫濕度傳感器、河面水位高度傳感器、巖石水含量探測(cè)器和氣象傳感器。
優(yōu)選地，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)包括北斗模塊、CORS專用天線、饋線、避雷針、饋線避雷器、電源避雷器、強(qiáng)制對(duì)中裝置、觀測(cè)墩，架設(shè)在觀測(cè)墩頂部強(qiáng)制對(duì)中裝置的CORS專用天線用饋線連接CORS專用接收機(jī)的GNSS接口，饋線避雷器連接避雷針和電源避雷器，北斗模塊實(shí)時(shí)跟蹤、采集、傳輸、存儲(chǔ)GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
優(yōu)選地，所述地表形變監(jiān)測(cè)裝置包括可移動(dòng)底座、豎直安裝在可移動(dòng)底座上的GPS觀測(cè)桿以及通過帶伺服裝置的旋轉(zhuǎn)軸安裝在可移動(dòng)底座上的InSAR人工角反射器，可移動(dòng)底座上還埋設(shè)有高出可移動(dòng)底座面的水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)志。
優(yōu)選地，所述專家評(píng)估模塊和素材庫均連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過3G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，還包括
圖形繪制模塊，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制各種曲線圖；
對(duì)比分析模塊，將繪制曲線與原實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比分析和預(yù)測(cè)，輸出分析預(yù)測(cè)結(jié)果；
回歸計(jì)算模塊，用于通過不同函數(shù)對(duì)所繪制的曲線進(jìn)行回歸計(jì)算。
優(yōu)選地，所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，生成隨時(shí)間、空間變化的時(shí)空效應(yīng)曲線即時(shí)態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時(shí)態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)或變形移動(dòng)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時(shí)間不同測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果隨地質(zhì)環(huán)境空間信息的變化規(guī)律。
優(yōu)選地，還包括一供電裝置，供電裝置為太陽能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種或兩種。
優(yōu)選地，還包括兩個(gè)顯示屏，其中一個(gè)顯示屏用于進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的播放，還用于顯示人機(jī)操作模塊輸入的各種數(shù)據(jù)以及整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中需要顯示的數(shù)據(jù)，并基于檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸出表征建筑變形情況的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；另一個(gè)顯示屏用于進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的顯示和整個(gè)仿真分析過程的顯示。
本發(fā)明具有以下有益效果：
實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境的實(shí)時(shí)和全方位監(jiān)測(cè)，且可以通過全息投影系統(tǒng)，將地質(zhì)情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察地質(zhì)的變化情況，為治理措施的制定提供了可靠的參考；基于Flac3D的數(shù)值模擬計(jì)算不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的模型，提高了預(yù)測(cè)分析的精確度，且所得的治理措施均可進(jìn)行仿真模擬分析，從而可以得到具有針對(duì)性的治理措施；采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而滿足了多節(jié)點(diǎn)、大面積的監(jiān)測(cè)需求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括
數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)和地表形變監(jiān)測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)獲取待監(jiān)測(cè)地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
地質(zhì)環(huán)境空間信息監(jiān)測(cè)模塊，通過固定高程校正點(diǎn)獲取地質(zhì)環(huán)境空間信息，并將獲取的地質(zhì)環(huán)境空間信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
監(jiān)控中心，用于將接收到的數(shù)據(jù)傳輸模塊所發(fā)送的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送到預(yù)測(cè)分析模塊、專家評(píng)估模塊和數(shù)學(xué)模型建立模塊，并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為全息投影系統(tǒng)所能識(shí)別的格式發(fā)送到全息投影系統(tǒng)；用于接收人機(jī)操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示；還用于接收人機(jī)操作模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將其發(fā)送到對(duì)應(yīng)的模塊；
預(yù)測(cè)分析模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算評(píng)估，得出地質(zhì)環(huán)境評(píng)估結(jié)果，并將所得地質(zhì)環(huán)境評(píng)估結(jié)果發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示，發(fā)送到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存；
專家評(píng)估模塊，用于儲(chǔ)存各類典型的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地質(zhì)災(zāi)害情況，用于將接收到的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行類似度對(duì)比，并將比對(duì)結(jié)果按照相似度進(jìn)行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；
數(shù)學(xué)模型建立模塊，通過Flac3D根據(jù)接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)物理數(shù)學(xué)模型的建立；
全息投影系統(tǒng)，包括空氣屏幕生成系統(tǒng)、若干組3D投影儀和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種地質(zhì)環(huán)境模型；
虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊，用于與數(shù)學(xué)模型建立模塊中的各元素建立關(guān)系后，在指定的范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)各種仿真分析方法針對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；并用于改變轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)的位置、方向設(shè)置，使數(shù)學(xué)模型運(yùn)動(dòng)；還用于根據(jù)接收的控制命令進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的分解、切割、放大和縮?。?/p>
虛擬傳感器，為在所建立的數(shù)學(xué)模型中插入能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息目標(biāo)的邏輯單元；比如，虛擬微震監(jiān)測(cè)傳感器、虛擬位移傳感器、虛擬坡度傳感器、虛擬降雨量傳感器、虛擬土壤溫濕度傳感器、虛擬河面水位高度傳感器、虛擬巖石水含量探測(cè)器和虛擬氣象傳感器。
仿真分析模塊，內(nèi)設(shè)各種仿真分析方法和仿真分析算法；
所述虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊提取結(jié)果，并將結(jié)果發(fā)送到所述虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動(dòng)顯示結(jié)果數(shù)據(jù)。
所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊由傳感器模塊、處理器模塊、ZigBee無線通信芯片、電源管理模塊構(gòu)成。
所述傳感器模塊包括微震監(jiān)測(cè)傳感器、位移傳感器、坡度傳感器、降雨量傳感器、土壤溫濕度傳感器、河面水位高度傳感器、巖石水含量探測(cè)器和氣象傳感器。
所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)包括北斗模塊、CORS專用天線、饋線、避雷針、饋線避雷器、電源避雷器、強(qiáng)制對(duì)中裝置、觀測(cè)墩，架設(shè)在觀測(cè)墩頂部強(qiáng)制對(duì)中裝置的CORS專用天線用饋線連接CORS專用接收機(jī)的GNSS接口，饋線避雷器連接避雷針和電源避雷器，北斗模塊實(shí)時(shí)跟蹤、采集、傳輸、存儲(chǔ)GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
所述地表形變監(jiān)測(cè)裝置包括可移動(dòng)底座、豎直安裝在可移動(dòng)底座上的GPS觀測(cè)桿以及通過帶伺服裝置的旋轉(zhuǎn)軸安裝在可移動(dòng)底座上的InSAR人工角反射器，可移動(dòng)底座上還埋設(shè)有高出可移動(dòng)底座面的水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)志。
所述專家評(píng)估模塊和素材庫均連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過3G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)。
還包括
圖形繪制模塊，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制各種曲線圖；
對(duì)比分析模塊，將繪制曲線與原實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比分析和預(yù)測(cè)，輸出分析預(yù)測(cè)結(jié)果；
回歸計(jì)算模塊，用于通過不同函數(shù)對(duì)所繪制的曲線進(jìn)行回歸計(jì)算。
所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，生成隨時(shí)間、空間變化的時(shí)空效應(yīng)曲線即時(shí)態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時(shí)態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)或變形移動(dòng)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時(shí)間不同測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果隨地質(zhì)環(huán)境空間信息的變化規(guī)律。
還包括一供電裝置，供電裝置為太陽能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種或兩種。
還包括兩個(gè)顯示屏，其中一個(gè)顯示屏用于進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的播放，還用于顯示人機(jī)操作模塊輸入的各種數(shù)據(jù)以及整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中需要顯示的數(shù)據(jù)，并基于檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸出表征建筑變形情況的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；另一個(gè)顯示屏用于進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的顯示和整個(gè)仿真分析過程的顯示。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。