本發(fā)明涉及一種邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方法及系統(tǒng)，具體為一種邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警用電法和電磁法探測方法及系統(tǒng)裝備，用地球物理勘探中的電法勘探技術(shù)手段輔助解決邊坡災(zāi)害監(jiān)測，適合在工民建、礦山、交通、水利水電、國防等邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)中使用。

背景技術(shù)：

工民建、交通、水利水電工程設(shè)施由于歷史或現(xiàn)代建設(shè)原因，在邊坡附近，經(jīng)過較長的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)乃至人文改造變化，往往會出現(xiàn)滑坡、垮塌或泥石流等隱患，及時預(yù)警預(yù)報(bào)能夠避免不必要的損失，于人民生命財(cái)產(chǎn)保護(hù)意義重大，也是人民政府重點(diǎn)關(guān)切所在之一。

傳統(tǒng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)采用人工巡查、遙感監(jiān)測、高分辨率攝影測量等沉降及變形監(jiān)測方式，也有通過埋設(shè)水文或者等傳感器監(jiān)測水壓、水流速、應(yīng)力、應(yīng)變、位移等方式。其中人工巡查只能基于地表變化，費(fèi)時費(fèi)工，難以保障預(yù)警預(yù)報(bào)效能；遙感監(jiān)測、高分辨率攝影測量沉降及變形監(jiān)測也是一種表面測量方式，受地表植被影響，隨季節(jié)、天氣變化因素影響大，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測；埋設(shè)水文或者應(yīng)力應(yīng)變位移等傳感器監(jiān)測是一種以點(diǎn)帶面、以點(diǎn)帶體的監(jiān)測模式，受埋設(shè)現(xiàn)場水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件影響，傳感器容易失效，設(shè)備更換困難，后期維護(hù)成本高。因此，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測是一個世界性的難題。

地球物理勘探方法能夠從宏觀上快速把握介質(zhì)結(jié)構(gòu)整體的物理參數(shù)分布信息，包括結(jié)構(gòu)體組成結(jié)構(gòu)之間的相互聯(lián)系，其中電法和電磁法勘探方法，采用不接地回線、磁棒或電極來觀測場激勵下地下隱蔽介質(zhì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信息，相關(guān)設(shè)備安裝布置方便，成本低，經(jīng)久賴用，不失為一種更理想的永久性監(jiān)測手段。

對比文件1：cn204731942u公開了一種滑坡災(zāi)害簡易監(jiān)測預(yù)警裝置，包括滑坡監(jiān)控導(dǎo)線與電源、電磁開關(guān)構(gòu)成滑坡監(jiān)控回路；電源、電源開關(guān)、報(bào)警器和兩受控觸點(diǎn)構(gòu)成報(bào)警回路。當(dāng)邊坡體未發(fā)生滑坡時，滑坡監(jiān)控回路正常工作，電磁開關(guān)吸合使得兩受控觸點(diǎn)斷開，將報(bào)警回路切斷；當(dāng)邊坡體發(fā)生滑坡時，滑坡監(jiān)控導(dǎo)線受滑坡體牽拉而斷開，滑坡監(jiān)控回路切斷，使電磁開關(guān)斷開，進(jìn)而觸發(fā)兩受控觸點(diǎn)吸合，接通報(bào)警回路，觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警。

對比文件2：cn105526908a公開了一種三維激光掃描和gps相結(jié)合的礦山邊坡監(jiān)測方法，是將三維激光掃描儀系統(tǒng)與gps監(jiān)測定位系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，對邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測。

對比文件3：cn104217542a公開一種山區(qū)公路邊坡實(shí)時監(jiān)測預(yù)警裝置，所述裝置包括：邊坡數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、可變交通指示系統(tǒng)、太陽能供電設(shè)備；所述的邊坡數(shù)據(jù)采集層有1-n個無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成；數(shù)據(jù)處理層包含中心計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可通過zigbee無線網(wǎng)絡(luò)分別與無線傳感器節(jié)點(diǎn)、可變交通指示系統(tǒng)連接。

上述對比文件中公開的邊坡災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警裝置或方法，都只是對邊坡是否發(fā)生災(zāi)害的情況進(jìn)行監(jiān)測，不能進(jìn)行很好地進(jìn)行對邊坡災(zāi)害的發(fā)生進(jìn)行很好的預(yù)警。若能研究一種電法勘探測量、監(jiān)測預(yù)警相結(jié)合，并綜合遠(yuǎn)程無線通訊控制系統(tǒng)融為一體，以邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定條件下的電法勘探數(shù)據(jù)結(jié)果作為正常背景，將隨后實(shí)時測量到的數(shù)據(jù)信息解譯結(jié)果與正常背景進(jìn)行比對，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的相對變化大小和趨勢來實(shí)現(xiàn)分級預(yù)警預(yù)報(bào)；并能利用現(xiàn)代無線通訊和地理信息系統(tǒng)平臺可更好地實(shí)現(xiàn)邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)廣播功能的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)將對解決邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測問題具有巨大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種獲取信噪比(即有效信號幅度和噪聲信號幅度之比)高、能反映邊坡整體結(jié)構(gòu)特征的變化信息和趨勢，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠，性能穩(wěn)定，成本低的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方法和系統(tǒng)。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案如下：

提供一種邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方法，具體是，

在擬進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的邊坡上或周邊范圍內(nèi)布設(shè)一個或多個永久性電場或電磁場激勵源，所述永久性激勵源其產(chǎn)生的電場或電磁場能覆蓋擬預(yù)警的地質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)體；同時，在所述預(yù)警的邊坡范圍內(nèi)設(shè)置多個以覆蓋邊坡的測網(wǎng)形式或者穿越邊坡的測線形式布設(shè)的測點(diǎn)，每個測點(diǎn)上布設(shè)永久性測量用傳感器，同時還在測量現(xiàn)場設(shè)置電法測量儀、電子伺服系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng)；

系統(tǒng)監(jiān)測時，無線通訊系統(tǒng)接收遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺的啟動控制信號，通過電子伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電法測量儀的啟動控制，電法測量儀控制激勵源利用激勵用發(fā)射傳感器向預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體實(shí)施電場或電磁場激勵，同時測量用傳感器接收預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體在電磁場激勵下的響應(yīng)電信號，并將該電信號傳送至電法測量儀，所述電法測量儀采集并存儲測量用傳感器輸入的電信號實(shí)現(xiàn)對電場或電磁場數(shù)據(jù)的采集；所述無線通訊系統(tǒng)隨時將采集的電場或電磁場數(shù)據(jù)提供給遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺，所述遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺實(shí)時將接收的電場或電磁場數(shù)據(jù)通過電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋方法進(jìn)行處理，形成電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果，并與前期邊坡穩(wěn)定時期的電磁或電磁場的數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果進(jìn)行比對，按照相對變化大小和趨勢進(jìn)行災(zāi)害分級預(yù)警，分級預(yù)警結(jié)果通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)布至相關(guān)人員。

進(jìn)一步地，

所述激勵源包括激勵用發(fā)射傳感器、發(fā)射源信號發(fā)生器、信號傳送電纜、激勵源成套裝置用電源；

所述激勵用發(fā)射傳感器用于向預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體實(shí)施電場或電磁場激勵；

所述發(fā)射源信號發(fā)生器產(chǎn)生的電信號可以為直流電或交流電，所述電信號通過有線或無線通訊方式由電法測量儀進(jìn)行隨時測量存儲，該電信號對應(yīng)當(dāng)時電法測量儀通過測量用傳感器測量存儲的電場或電磁場數(shù)據(jù)；

所述激勵源用發(fā)射傳感器可以是電極、線圈或磁棒的一種或組合；

所述測量用傳感器也可以是電極、線圈或磁棒的一種或組合。

進(jìn)一步地，

所述電場或電磁場數(shù)據(jù)的采集方法可以是地球物理勘探中的傳導(dǎo)類電阻率法、激發(fā)極化法、感應(yīng)類電磁法或交變電磁法。

傳導(dǎo)類電阻率法：利用人工供電電流在地下擴(kuò)散傳播的規(guī)律，用于探測與圍巖有明顯電阻率差異的目標(biāo)體；主要用于探測陡立、高阻的脈狀地質(zhì)體；一般采用接地電極作為激勵源和信號采集用傳感器。

激發(fā)極化法：利用地下地質(zhì)體在外部電場激勵下的激發(fā)極化特性，主要用于探測地下水、金屬礦和含水構(gòu)造；一般采用接地電極作為激勵源和信號采集用傳感器。

感應(yīng)類電磁法：利用交變電磁場激勵相關(guān)地質(zhì)體產(chǎn)生電磁感應(yīng)，通過測量地質(zhì)體電磁感應(yīng)電場或磁場的變化特征來揭示相關(guān)地質(zhì)體的電性特征和幾何規(guī)模；一般采用不接地回線或磁棒作為激勵源和信號采集用傳感器。

交變電磁法：向地下發(fā)送不同頻率的電磁場或電磁波，利用不同頻率電磁場或電磁波的穿透深度不同，來揭示地下不同深度地質(zhì)體的電性特征和幾何尺度；既可以采用接地電極，也可以采用磁棒或不接地回線作為激勵源和信號采集用傳感器。

進(jìn)一步地，

所述測量用傳感器采用電極作為測量裝置時，電法測量儀測量的電場數(shù)據(jù)為測點(diǎn)電位或兩個測點(diǎn)電極之間的電位差，電位差數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)為兩測量電極之中點(diǎn)。

進(jìn)一步地，

所述測點(diǎn)電位或電位差可以通過信號電纜與電法測量儀進(jìn)行有線連接測量，也可以在測點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后再通過無線方式傳遞給電法測量儀。

進(jìn)一步地，

所述電法測量儀測量的電場或電磁場數(shù)據(jù)處理解釋過程也可以在電法測量儀中進(jìn)行，無線通訊系統(tǒng)發(fā)送該解釋結(jié)果至遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺，在遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺上與前期邊坡穩(wěn)定時期的處理解釋結(jié)果進(jìn)行比對，按照相對變化大小和趨勢進(jìn)行災(zāi)害分級預(yù)警，分級預(yù)警結(jié)果通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)布至相關(guān)人員。

進(jìn)一步地，

所述的電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果，對于穿越邊坡的測線為二維剖面數(shù)據(jù)，對于覆蓋邊坡的測網(wǎng)則為三維空間立體數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，

所述的歸一化數(shù)據(jù)包括電位、電位差、視電阻率或反演電阻率，不同時間點(diǎn)測量的數(shù)據(jù)對應(yīng)當(dāng)時的解釋結(jié)果，處理解釋結(jié)果經(jīng)過對應(yīng)當(dāng)時電法測量儀記錄的激勵源激勵電信號參數(shù)歸一化。

進(jìn)一步地，

上述分級災(zāi)害預(yù)警依據(jù)為同一邊坡上上述歸一化數(shù)據(jù)隨時間點(diǎn)變化的相對變化大小和變化趨勢，根據(jù)變化大小和趨勢進(jìn)行分級災(zāi)害預(yù)警；

所述的相對變化大小和變化趨勢主要是指與災(zāi)害隱患相關(guān)聯(lián)地層的歸一化數(shù)據(jù)。

為了進(jìn)一步優(yōu)化邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的效果，可以在擬監(jiān)測預(yù)警邊坡進(jìn)行電場或電磁場傳感器布設(shè)前，開展地球物理勘探或鉆探勘察，以充分把握現(xiàn)場的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地球物理特征，進(jìn)行電磁場數(shù)據(jù)采集方法設(shè)計(jì)。

本發(fā)明還提供一種采用上述邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方法的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，具體包括：

一個或多個永久性激勵源、測量用傳感器、電法測量儀、電子伺服系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺；

所述永久性激勵源布設(shè)在擬進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的邊坡及其周邊范圍內(nèi)，其電場或電磁場能覆蓋擬預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體；所述激勵源包括激勵用發(fā)射傳感器、發(fā)射源信號發(fā)生器、信號傳送電纜、激勵源成套裝置用電源；

所述測量用傳感器布設(shè)在各測點(diǎn)上；

所述電法測量儀通過信號電纜與激勵用發(fā)射傳感器及測量用傳感器連接；

所述電子伺服系統(tǒng)與電法測量儀連接，實(shí)現(xiàn)對電法測量儀的實(shí)時控制，完成現(xiàn)場電場或電磁場數(shù)據(jù)采集；

電法測量儀和電子伺服系統(tǒng)通過無線通訊系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺連接。

進(jìn)一步地，

所述測量用傳感器以測網(wǎng)或測線的方式布設(shè)；

所述測網(wǎng)覆蓋邊坡，布設(shè)在邊坡及其周邊，覆蓋所需預(yù)警的邊坡范圍，每個測網(wǎng)設(shè)置有多個測點(diǎn)，所述測量用傳感器布置在測網(wǎng)的測點(diǎn)上。

所述測線穿越邊坡，所述測線上設(shè)有多個測點(diǎn)，所述測量用傳感器布置在測線的測點(diǎn)上。

進(jìn)一步地，

上述激勵用發(fā)射傳感器可以是電極、線圈或磁棒的一種或組合；

上述測量用傳感器可以是電極、線圈或磁棒的一種或組合。

進(jìn)一步地，所述激勵用發(fā)射傳感器可以是接地供電電極，產(chǎn)生傳導(dǎo)類電場或交變電磁場；也可以是不接地發(fā)射天線或發(fā)射回線，產(chǎn)生輻射電磁場。

進(jìn)一步地，

所述電子伺服系統(tǒng)配有監(jiān)控裝置或測試設(shè)備，能夠及時通過無線通訊系統(tǒng)回應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺的查詢命令，向遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺反饋現(xiàn)場及整套裝備的運(yùn)行狀態(tài)。

上述遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺可以為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺，也可以是通用地理信息管理相關(guān)的各種網(wǎng)絡(luò)平臺。遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺利于對監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備管控和及時有效的獨(dú)立監(jiān)測；當(dāng)采用通用的地理信息管理相關(guān)的各種網(wǎng)絡(luò)平臺，例如各個地方的地理信息系統(tǒng)，可以共享地理信息系統(tǒng)中的地理信息，實(shí)現(xiàn)資源共享，用于對監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測預(yù)警，但是不利于對監(jiān)測現(xiàn)場的實(shí)時管控。

為了使整個監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)更加節(jié)能環(huán)保，整個系統(tǒng)所需電源可以采用蓄電池供電、太陽能給蓄電池充電或風(fēng)能給蓄電池充電。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)一改傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)以點(diǎn)帶面的模式，采用固定的人工主動電磁激勵源，用電場或電磁場全面覆蓋邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)體，利用固定的傳感器獲取邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)體的電磁激勵響應(yīng)，該響應(yīng)記錄信噪比高、能夠全面反映邊坡整體結(jié)構(gòu)特征的變化信息和趨勢，以此為基礎(chǔ)可結(jié)合地理信息平臺進(jìn)行分級預(yù)警，成套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠，性能穩(wěn)定，成本低。

本發(fā)明采用電法勘探測量、監(jiān)測預(yù)警相結(jié)合，并綜合遠(yuǎn)程無線通訊控制系統(tǒng)融為一體，以邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定條件下的電法勘探數(shù)據(jù)結(jié)果作為正常背景，將隨后實(shí)時測量到的數(shù)據(jù)信息解譯結(jié)果與正常背景進(jìn)行比對，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的相對變化大小和趨勢來實(shí)現(xiàn)分級預(yù)警預(yù)報(bào)；并能利用現(xiàn)代無線通訊和地理信息系統(tǒng)平臺可更好地實(shí)現(xiàn)邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)廣播功能的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)將對解決邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測問題具有巨大意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1的邊坡電法監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)場工作布置圖；

圖3是實(shí)施例1的測線ii上某時刻的電法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果(反演電阻率二維數(shù)據(jù))；

圖4是實(shí)施例1的圖3測線ii下一時刻的電法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果(反演電阻率二維數(shù)據(jù))；

圖5是實(shí)施例1的測線ii圖4下一時刻的電法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果(反演電阻率二維數(shù)據(jù))；

圖6是實(shí)施例2的邊坡電法監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)場工作布置圖；

圖7、圖8是實(shí)施例2的測網(wǎng)上某時刻的電法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果(反演電阻率三維數(shù)據(jù))；

附圖標(biāo)記說明：

1-激勵源、11-激勵用發(fā)射傳感器、12-發(fā)射源信號發(fā)生器、13-成套裝置用電源、211-測線i、212-測線ii、213-測線iii、22-測網(wǎng)、3-測量用傳感器、31--測量用電極、32-接收磁棒；4-電法測量儀、5-電子伺服系統(tǒng)、6-無線通訊系統(tǒng)、7-遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺、8-預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體、81-可能滑坡體、9-不接地回線、10-信號電纜。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1-5所示，本實(shí)施例提供一種邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：

永久性激勵源1、測線、測量用傳感器3、電法測量儀4、電子伺服系統(tǒng)5、無線通訊系統(tǒng)6和遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7；

永久性激勵源1布設(shè)在擬進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的邊坡坡腳，其電場或電磁場能覆蓋擬預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8(本實(shí)施例中的預(yù)警邊坡結(jié)構(gòu)體8含有可能滑坡體81)；激勵源1包括激勵用發(fā)射傳感器11、發(fā)射源信號發(fā)生器12、信號傳送電纜10、成套裝置用電源13；

本實(shí)施例中的測量用傳感器3以穿越邊坡的測線形式設(shè)置在測點(diǎn)上，測線可以設(shè)置多條，如圖2所示，本實(shí)施例中的測線包括測線i211、測線ii212、測線iii213，每個測點(diǎn)處設(shè)置有永久觀測測量用傳感器3；本實(shí)施例中的測量用傳感器3采用測量用電極31。

電法測量儀4實(shí)現(xiàn)電場或電磁場測量；電法測量儀4通過信號電纜10與激勵用發(fā)射傳感器11或測量用傳感器3連接；

電子伺服系統(tǒng)5與電法測量儀4連接，實(shí)現(xiàn)對電法測量儀4的實(shí)時控制，完成現(xiàn)場電場或電磁場數(shù)據(jù)采集；

電法測量儀4和電子伺服系統(tǒng)5通過無線通訊系統(tǒng)6與遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7連接。

本實(shí)施例中的激勵用發(fā)射傳感器11采用電極；具體為接地供電電極，產(chǎn)生傳導(dǎo)類電場。

本發(fā)明中的遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7可以為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺，也可以是通用地理信息管理相關(guān)的各種網(wǎng)絡(luò)平臺。本實(shí)施例中的遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺，遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺利于對監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備管控和及時有效的獨(dú)立監(jiān)測。

為了使整個監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)更加節(jié)能環(huán)保，整個系統(tǒng)所需電源可以采用蓄電池供電、太陽能給蓄電池充電或風(fēng)能給蓄電池充電。

本實(shí)施例中的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)置和工作過程如下：

首先，在擬進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的邊坡上或周邊范圍內(nèi)布設(shè)一個或多個永久性電場或電磁場激勵源1，永久性激勵源1其產(chǎn)生的電場或電磁場能覆蓋擬預(yù)警的地質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)體8(存在可能滑坡體81)；同時，在所述預(yù)警的邊坡范圍內(nèi)設(shè)置多個以穿越邊坡的測線形式布設(shè)的測點(diǎn)，每個測點(diǎn)上布設(shè)永久性測量用電極31，本實(shí)施例中的測線設(shè)置有多條，包括測線i211、測線ii212、測線iii213，同時還在測量現(xiàn)場設(shè)置電法測量儀4、電子伺服系統(tǒng)5和無線通訊系統(tǒng)6；

系統(tǒng)監(jiān)測時，無線通訊系統(tǒng)6接收遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7的啟動控制信號，通過電子伺服系統(tǒng)6實(shí)現(xiàn)對電法測量儀4的啟動控制，電法測量儀4控制激勵源1利用激勵用發(fā)射傳感器11向預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8實(shí)施電場或電磁場激勵，同時測量用電極31接收預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8在電磁場激勵下的響應(yīng)電信號，并將該電信號傳送至電法測量儀4，電法測量儀4采集并存儲測量用電極31輸入的電信號實(shí)現(xiàn)對電場或電磁場數(shù)據(jù)的采集；無線通訊系統(tǒng)6隨時將采集的電場或電磁場數(shù)據(jù)提供給遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7，遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7實(shí)時將接收的電場或電磁場數(shù)據(jù)通過電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋方法進(jìn)行處理，形成電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果，并與前期邊坡穩(wěn)定時期的電磁或電磁場的數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果進(jìn)行比對，按照相對變化大小和趨勢進(jìn)行災(zāi)害分級預(yù)警，分級預(yù)警結(jié)果通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)布至相關(guān)負(fù)責(zé)人或群眾。

本實(shí)施例中電場或電磁場數(shù)據(jù)的采集方法采用的是地球物理勘探中的傳導(dǎo)類電阻率法，測量用傳感器3采用測量用電極31作為測量裝置，電法測量儀4測量測點(diǎn)電位或兩個測點(diǎn)電極之間的電位差，電位差數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)為兩測量電極之中點(diǎn)。

所述測點(diǎn)電位或電位差可以通過信號電纜10進(jìn)行有線連接，也可以在測點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后再通過無線方式傳遞給電法測量儀4。

本實(shí)施例中電法測量儀4測量的電場或電磁場數(shù)據(jù)處理解釋可以在電法測量儀4中進(jìn)行處理，也可以通過無線通訊系統(tǒng)6發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7后處理。

在本實(shí)施例中，由于對預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8設(shè)置的是穿越邊坡的測線，因此電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果為二維剖面數(shù)據(jù)(如圖3-5所示)。

其解釋結(jié)果的參數(shù)為歸一化數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中采用的是反演電阻率，不同時間點(diǎn)測量的數(shù)據(jù)單獨(dú)形成相應(yīng)的解釋成果。

所述的分級災(zāi)害預(yù)警依據(jù)為同一邊坡上述歸一化數(shù)據(jù)隨時間點(diǎn)變化的相對變化大小和變化趨勢，根據(jù)變化大小和趨勢進(jìn)行分級災(zāi)害預(yù)警；

所述的相對變化大小和變化趨勢主要是指與災(zāi)害隱患相關(guān)聯(lián)地層的歸一化數(shù)據(jù)。

具體的，本實(shí)施例中參照圖2、圖3、圖4和圖5所示，對圖2所示的邊坡，依據(jù)其測線ii上的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，對現(xiàn)場發(fā)回的觀測數(shù)據(jù)在監(jiān)測預(yù)警平臺上進(jìn)行電阻率反演。對于該邊坡觀測測線，可以通過數(shù)值仿真模擬，獲得異常分級預(yù)警參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn):圖3(某日14時測線ii電法勘探實(shí)測數(shù)據(jù)反演電阻率剖面圖)為該測線地面標(biāo)高下15米內(nèi)全剖面反演電阻率，設(shè)為正常電阻率結(jié)構(gòu)背景；取下一時刻觀測反演結(jié)果與圖3所示背景結(jié)果相比的相對異常作為依據(jù)，具體參數(shù)為所有測點(diǎn)上15個深度點(diǎn)相對異常的絕對值求和，其求和值5％以內(nèi)安全、5％至15％為黃色預(yù)警、15％至25％為橙色預(yù)警、大于25％為紅色預(yù)警。

圖4為下一時刻(當(dāng)日14時30分)的電阻率結(jié)構(gòu)，與圖3相比，相對異常求和值為3％，電阻率結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化，可以認(rèn)為該區(qū)域地層結(jié)構(gòu)處于安全范圍。

圖5是再下一時刻(5日后14時)所獲得的電阻率結(jié)構(gòu)，對比圖3的數(shù)據(jù)，電阻率結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的異常，測線電阻率數(shù)據(jù)的相對異常為26％，已經(jīng)超出了25％，系統(tǒng)立即給出紅色預(yù)警，并通過監(jiān)測預(yù)警平臺向相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)送警報(bào)，組織采取緊急措施。

圖3為2016年9月10日14時測線ii電法勘探實(shí)測數(shù)據(jù)反演電阻率剖面圖；

圖4為2016年9月10日14時30分測線ii電法勘探實(shí)測數(shù)據(jù)反演電阻率剖面圖；

圖5為2016年9月15日14時測線ii電法勘探實(shí)測數(shù)據(jù)反演電阻率剖面圖。

本實(shí)施例中的電子伺服系統(tǒng)5配有監(jiān)控裝置或測試設(shè)備，能夠及時通過無線通訊系統(tǒng)6回應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7的查詢命令，向遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7反饋現(xiàn)場及整套裝備的運(yùn)行狀態(tài)。

為了進(jìn)一步優(yōu)化邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的效果，可以在擬監(jiān)測預(yù)警邊坡進(jìn)行電場或電磁場傳感器布設(shè)前，開展地球物理勘探或鉆探勘察，以充分把握現(xiàn)場的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地球物理特征，進(jìn)行電磁場數(shù)據(jù)采集方法設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)采用相對固定的人工主動電磁激勵源和電磁場觀測裝置，獲取信噪比高、反映邊坡整體結(jié)構(gòu)特征的變化信息和趨勢，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便可靠，性能穩(wěn)定，成本低。

實(shí)施例2

如圖6所示，本實(shí)施例中的邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由監(jiān)測預(yù)警平臺7、激勵源1、電法測量儀4、電子伺服系統(tǒng)5、無線電通訊系統(tǒng)6、接收磁棒32和若干信號電線電纜10組成，無線通訊系統(tǒng)6接收遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺(本實(shí)施例的圖6中未標(biāo)出)的啟動控制信號，通過電子伺服系統(tǒng)5實(shí)現(xiàn)對電法測量儀4的啟動控制，電法測量儀4控制激勵源1利用不接地回線9(本實(shí)施例中的激勵用發(fā)射傳感器采用不接地發(fā)射回線9)向預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8實(shí)施電磁場激勵，同時以測網(wǎng)22的方式布置在邊坡上的接收磁棒32(測量用傳感器)接收預(yù)警的邊坡結(jié)構(gòu)體8在電磁場激勵下的響應(yīng)信號，并將信號傳送至電法測量儀4，電法測量儀4現(xiàn)場實(shí)施接收信號的電阻率反演，形成如圖7和圖8所示的電阻率三維數(shù)據(jù)，該三維數(shù)據(jù)與邊坡穩(wěn)定時期的電阻率反演結(jié)果進(jìn)行比對，根據(jù)電阻率變化大小和近期變化趨勢來進(jìn)行邊坡災(zāi)害分級預(yù)警。遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7可以隨時查詢監(jiān)測到現(xiàn)場的激勵源1、電法測量儀4以及接收磁棒32等設(shè)備的健康狀態(tài)，若相關(guān)設(shè)備或部件存在故障時，可以通過人工方式進(jìn)行及時修理。

本實(shí)施例中電場或電磁場數(shù)據(jù)處理解釋在電法測量儀4中進(jìn)行處理，也可以通過無線通訊系統(tǒng)6發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警平臺7后處理。

作為可替換的實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

實(shí)施例1中的測線可以采用測網(wǎng)22：所述測網(wǎng)22覆蓋邊坡，布設(shè)在邊坡及其周邊，其能覆蓋所需預(yù)警的邊坡范圍；

所述測網(wǎng)22的網(wǎng)格上設(shè)置測點(diǎn)，接收磁棒32(測量用傳感器)設(shè)置在測點(diǎn)上。

對于覆蓋邊坡的測網(wǎng)22，相對于實(shí)施例1的測線21而言，所述的電法或電磁法勘探數(shù)據(jù)處理解釋結(jié)果則為三維立體數(shù)據(jù)，本結(jié)果的參數(shù)為歸一化數(shù)據(jù)，三維立體數(shù)據(jù)更加客觀準(zhǔn)確。

本發(fā)明上述實(shí)施例1中的電場或電磁場數(shù)據(jù)的采集方法采用的是傳導(dǎo)類電阻率法，實(shí)施例2采用的是感應(yīng)類電磁法。

作為可替換的實(shí)施例，還可以采用地球物理勘探中的激發(fā)極化法或交變電磁法。

上述實(shí)施例中的激勵用發(fā)射傳感器也可以根據(jù)實(shí)際需要采用電極、線圈或磁棒的一種或組合；測量用傳感器也可以采用電極、線圈或磁棒的一種或組合。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。