專利名稱：一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，屬于地質(zhì)安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑坡是指斜坡上的土體或巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡降水及地震等因素的影響，在重力的作用下，沿著一定的軟弱面或軟弱帶，整體地或分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象，也成為“地滑”、“走山”或“山移”。而陡坡上被直立裂縫分割的巖土體或堆積物，因根部空虛，折斷壓碎或局部滑移，失去穩(wěn)定，突然脫離母體向下，以滾動、跳動、墜落等為主的移動現(xiàn)象與過程的地質(zhì)現(xiàn)象則稱為崩塌。雖然滑坡與崩塌在運動形式有些差異，但是二者仍是有一定的共同點和聯(lián)系，它們均為斜坡上的巖土體遭受破壞而失穩(wěn)向坡腳方向的運動，并且常常相伴而生，有著無法分割的聯(lián)系，產(chǎn)生于相同的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中和相同的地層巖性構(gòu)造條件下，且有著相同的觸發(fā)因素，容易產(chǎn)生滑坡的地帶也是崩塌的易發(fā)區(qū)?，F(xiàn)有的針對滑坡崩塌的監(jiān)測技術(shù)以及防御措施，主要包括遠程視頻監(jiān)控技術(shù)、GPS/ GPRS技術(shù)等。當(dāng)采用基于PC的多媒體遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，系統(tǒng)在遠端有若干個攝像機、各種檢測和報警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備，獲取視頻信息，通過各自的傳輸線路連接到多媒體監(jiān)控終端上，然后再通過通信網(wǎng)絡(luò)，將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心。但多種設(shè)備組成的系統(tǒng)存在穩(wěn)定性較差、視頻前端(如CCD等視頻信號的采集、壓縮、通信)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、功耗和費用較高、傳輸距離受限等問題。當(dāng)采用GPS/GPRS技術(shù)時，在三維空間定位，采用多點相對定位，根據(jù)多臺接收機接收衛(wèi)星信號來觀測滑坡崩塌位移數(shù)據(jù)，確定觀測點的相對位置，通過接收數(shù)據(jù)的差分運算削弱干擾因素，可得到多臺接收機的相對位置坐標，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)全天候?qū)崟r滑坡監(jiān)測。但由于GPS定位是基于電磁波傳播的，導(dǎo)致GPRS的通信容量小，當(dāng)接收緩存區(qū)占滿后就會影響正常的數(shù)據(jù)接收，有可能造成數(shù)據(jù)的丟失；并且信號影響，造成短信不能及時發(fā)送，可能造成短信中心服務(wù)器所收到的數(shù)據(jù)信息不能按順序發(fā)送給接收用戶終端，造成后發(fā)的數(shù)據(jù)先到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的滑坡崩塌的監(jiān)測技術(shù)中存在的穩(wěn)定性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳輸距離受限、容易造成數(shù)據(jù)丟失以及容易造成終端接收數(shù)據(jù)順序錯誤的問題，進而提供了一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置。為此，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，包括光纖位移傳感器、光電信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU、RAM動態(tài)存儲器、FLASH靜態(tài)存儲器、圖像處理模塊、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊、控制信息處理模塊、開關(guān)模塊和監(jiān)控攝像頭，光纖位移傳感器的信號輸出端與光電信號處理模塊的信號輸入端連接，光電信號處理模塊的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與CPU的數(shù)字位移信號輸入端連接，CPU的數(shù)據(jù)輸出端與RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸出端與FLASH靜態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU的圖像數(shù)據(jù)輸出端與圖像處理模塊的圖像數(shù)據(jù)輸入端連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸出端與控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與CPU的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU的開關(guān)信號輸出端與開關(guān)模塊的開關(guān)信號輸入端連接，開關(guān)模塊的開關(guān)信號輸出端與監(jiān)控攝像頭的開關(guān)信號輸入端連接。
本發(fā)明提出了一種高效率、便利、無人值守的滑坡崩塌光纖位移視屏監(jiān)控儀，它主要采用光纖技術(shù)、ARM的嵌入式技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)了基于ARM的嵌入式的光纖視頻監(jiān)控滑坡崩塌位移監(jiān)測儀，其硬件多采用高度集成芯片，具有開發(fā)資源豐富、體積小、功耗低、精度高、采集頻率高等特點。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例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)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖I是本發(fā)明的具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置進行圖像及數(shù)據(jù)采集的流程示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明的具體實施方式
提供了一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，如圖I所示，包括光纖位移傳感器I、光電信號處理模塊2、A/D轉(zhuǎn)換模塊3、CPU4、RAM動態(tài)存儲器5、 FLASH靜態(tài)存儲器6、圖像處理模塊7、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊8、控制信息處理模塊9、開關(guān)模塊 10和監(jiān)控攝像頭11，光纖位移傳感器I的信號輸出端與光電信號處理模塊2的信號輸入端連接，光電信號處理模塊2的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號輸出端與CPU4的數(shù)字位移信號輸入端連接，CPU4的數(shù)據(jù)輸出端與RAM動態(tài)存儲器5的數(shù)據(jù)輸入端連接，RAM動態(tài)存儲器5的數(shù)據(jù)輸出端與FLASH靜態(tài)存儲器6的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU4的圖像數(shù)據(jù)輸出端與圖像處理模塊7的圖像數(shù)據(jù)輸入端連接，圖像處理模塊7的數(shù)據(jù)輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊8的數(shù)據(jù)輸入端連接，無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊8的數(shù)據(jù)輸出端與控制信息處理模塊9的數(shù)據(jù)輸入端連接，控制信息處理模塊9的數(shù)據(jù)輸出端與 CPU4的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU4的開關(guān)信號輸出端與開關(guān)模塊10的開關(guān)信號輸入端連接，開關(guān)模塊10的開關(guān)信號輸出端與監(jiān)控攝像頭11的開關(guān)信號輸入端連接。
具體的，光纖位移傳感器I是一種高抗干擾能力、絕緣性好、抗腐蝕、高精度、體積小、重量輕、低成本的傳輸介質(zhì)。根據(jù)光纖發(fā)射原理，利用光纖與光纖之間的耦合，以光波來傳輸形變信息，將位移量直接傳遞給光波，由信號處理器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，進過放大處理，發(fā)送給位移信號接收器。相應(yīng)的光纖位移傳感器由于光纖的測量范圍較小，采用分布式多點綜合測量，每個光纖探頭測量量程=O-IOmm ;測量精度0. 1%。；由ARM芯片控制將光脈沖發(fā)送到光纖位移傳感器，由反射片反射光信號，光纖位移探頭距離反射片越遠，則其由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換傳輸給ARM的位移變化量越大。光纖位移傳感器反應(yīng)速度快，在一定范圍內(nèi)高速監(jiān)測。本具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置包括信號采集光脈沖、接收其光脈沖的反射信號、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、CPU進行比較分析處理以及信息圖像的打包發(fā)送與存儲、無線網(wǎng)絡(luò)模塊信息及指令傳輸與接收、硬件復(fù)位等功能。首先通過光電信號處理模塊2，將光纖位移傳感器I獲取的光纖位移信號，由A/D轉(zhuǎn)換模塊3 (可采用AD7793型24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)置放大器與基準電壓源)處理，能夠有效減少共模信號干擾，降低信號誤·差，獲取位移數(shù)字信號。優(yōu)選的，為了降低功耗，CPU4 (可采用ARM芯片，具體為ARM932位嵌入式微處理器)一般處于休眠狀態(tài)，由外部時鐘模塊14定時啟動ARM芯片,相應(yīng)的時鐘模塊的啟動信號輸出端與CPU4的啟動信號輸入端連接。無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊4在正常環(huán)境狀態(tài)下以及無特殊指令模式下傳輸?shù)奈灰茢?shù)據(jù)信息，對于監(jiān)控攝像鏡頭11可采開關(guān)模塊10的開關(guān)信號啟動、定時啟動或偷盜斷線信號啟動，經(jīng)過ARM芯片對實時數(shù)據(jù)及圖像進行處理，通過無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊8發(fā)送傳輸。如若信息發(fā)送失敗，ARM芯片會重新處理信息重復(fù)發(fā)送三次，三次均失敗則會將信息存儲到TFFLASH靜態(tài)存儲器6中，以便保存信息防止信息丟失，當(dāng)FLASH靜態(tài)存儲器6中信息存滿，會將信息反饋到ARM芯片，ARM芯片發(fā)送警告信息給無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊8，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸報警信息等待上位機給予指令(刪除/全部發(fā)送后清除/復(fù)位重啟)，無應(yīng)答或信號反饋則需要工作人員達到現(xiàn)場進行處理。對端上位機配有裝有Qt/Embedded(QtE)工具包的Linux系統(tǒng)開發(fā)的人機界面,聯(lián)網(wǎng)接收圖像數(shù)據(jù)信息,經(jīng)過處理可以觀測數(shù)據(jù)、曲線、圖像數(shù)據(jù)等信息，用戶可以根據(jù)自己的需求篩選相關(guān)的信息。若用戶想獲得即時信息，可以通過控制指令發(fā)送窗口，借由網(wǎng)絡(luò)將指令傳輸給滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝監(jiān)測點，信息接收后，啟動ARM芯片讀取指令進行信息采集處理與發(fā)送。監(jiān)控攝像頭11可采用激光夜視攝像頭，激光高度夜視投射，紅外穿透力強，不受空氣中的粉塵雜物影響，不論白天夜晚均可清晰、干凈的顯示80米范圍內(nèi)影像。激光也是鏡頭功耗低，發(fā)熱量小，工作溫度在-10°C -50°C，內(nèi)部具有存儲模塊，ARM芯片如果不能成功讀取監(jiān)控攝像鏡頭11傳輸?shù)挠跋裥畔?，就會暫時存儲在模塊中，等待被讀取。其外部設(shè)有緊急防偷到開關(guān)，可以在短時間啟動攝像頭的電源，錄制短時間影像。激光夜視攝像頭的光電轉(zhuǎn)換率高，衰減小，壽命長，適宜用于野外長期監(jiān)測。優(yōu)選的，本具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置還可以包括SD卡接口 12和復(fù)位電路13。SD卡接口 12的數(shù)據(jù)輸入端與CPU4的SD數(shù)據(jù)輸出端連接，用于為CPU4提供數(shù)據(jù)存儲空間，相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲在SD卡接口中插入的SD卡中。復(fù)位電路13的復(fù)位信號輸出端與CPU4的復(fù)位信號輸入端連接，用于為用戶提供手動復(fù)位CPU4的功能。本具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置的供電裝置可配備40W的太陽能板、38Ah蓄電池以及太陽能控制器。太陽能控制器能夠有效的保護蓄電池，延長蓄電池壽命，一般負載非正常運行，超過控制器負載能力會自動斷開，30秒鐘后接通負載，重新啟動。
用戶可通過上位PC機與滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置進行連接，并可以直接調(diào)用監(jiān)測的位移信息、圖像信息以及某監(jiān)測數(shù)據(jù)點上的圖像信息等，發(fā)送指令信息獲取當(dāng)前時間點的圖像和數(shù)據(jù)信息，更改時間、報警值、監(jiān)測精度等，用戶還可以根據(jù)自己的需求進行界面調(diào)整，提供功能性要求。
本具體實施方式
提供的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置進行圖像及數(shù)據(jù)采集主要過程如圖2所示，包括
(I)野外檢測儀器初始化一采集位移信息一與預(yù)警位移量進行比較分析一定時獲取圖像信息一處理圖像與數(shù)據(jù)信息一打包發(fā)送圖像與數(shù)據(jù)信息一接收反饋信息一監(jiān)測設(shè)備休眠一外部時鐘繼續(xù)工作一定點啟動監(jiān)測儀器。
(2)發(fā)送圖像與數(shù)據(jù)信息失敗一打包發(fā)送圖像與數(shù)據(jù)信息一接收反饋信息一ARM 休眠一周圍負載斷開一外部時鐘繼續(xù)工作一定點啟動監(jiān)測儀器。發(fā)送失敗三次一數(shù)據(jù)圖像信息自動存儲TF卡一TF卡滿存警告一遠程PC機發(fā)送傳輸/刪除指令。
(3)防盜報警一啟動攝像設(shè)備一存儲/發(fā)送圖像信息一監(jiān)測設(shè)備休眠。
(4) PC機遠程控制啟動一采集圖像/數(shù)據(jù)信息一發(fā)送一PC機停止指令一監(jiān)測設(shè)備休眠。
用戶通過滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，獲取數(shù)據(jù)與圖像信息，通過滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)可以對現(xiàn)有的信息進行綜合分析，能夠良好的將數(shù)據(jù)與圖像進行結(jié)合分析的軟件系統(tǒng)，完成滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的過程分析。
由于光纖測量范圍的有限性，采用多點檢測綜合分析方法，獲得滑坡崩塌體的位移信息，光纖傳感器測量精度高、速度快、耐腐蝕，可以有效的縮短測量時間，節(jié)省功耗。在硬件電路上盡可能的選擇低功耗、高度集成的芯片，減小監(jiān)測設(shè)備體積，安裝簡易，精致便攜，適宜野外監(jiān)測。野外監(jiān)測設(shè)備采用ARM芯片，提高系統(tǒng)的智能性，更有效的實現(xiàn)遠程控制。軟件系統(tǒng)提供了良好的人機界面，數(shù)據(jù)/圖像的處理與分析，獲取并保存滑坡崩塌珍貴的動態(tài)變化信息，預(yù)警滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害，為地質(zhì)研究提供良好的信息平臺。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明實施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，包括光纖位移傳感器、光電信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU、RAM動態(tài)存儲器、FLASH靜態(tài)存儲器、圖像處理模塊、無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊、控制信息處理模塊、開關(guān)模塊和監(jiān)控攝像頭，光纖位移傳感器的信號輸出端與光電信號處理模塊的信號輸入端連接，光電信號處理模塊的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與CPU的數(shù)字位移信號輸入端連接，CPU的數(shù)據(jù)輸出端與RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸出端與FLASH靜態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU的圖像數(shù)據(jù)輸出端與圖像處理模塊的圖像數(shù)據(jù)輸入端連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸出端與控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與CPU 的數(shù)據(jù)輸入端連接，(PU的開關(guān)信號輸出端與開關(guān)模塊的開關(guān)信號輸入端連接，開關(guān)模塊的開關(guān)信號輸出端與監(jiān)控攝像頭的開關(guān)信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述裝置還包括時鐘模塊，所述時鐘模塊的啟動信號輸出端與CPU的啟動信號輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述裝置還包括SD卡接口，所述SD卡接口的數(shù)據(jù)輸入端與CPU的SD數(shù)據(jù)輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述裝置還包括復(fù)位電路，所述復(fù)位電路的復(fù)位信號輸出端與CPU的復(fù)位信號輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述監(jiān)控攝像頭用于根據(jù)所述開關(guān)信號啟動、定時啟動或偷盜斷線信號啟動。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述CPU用于當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊超過三次發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時，將所述數(shù)據(jù)存儲到FLASH靜態(tài)存儲器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述CPU用于當(dāng)FLASH靜態(tài)存儲器存滿時，通過無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊發(fā)送報警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滑坡崩塌位移光纖視頻監(jiān)控裝置，光電信號處理模塊的信號輸入端和輸出端分別與光纖位移傳感器的信號輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與CPU的數(shù)字位移信號輸入端連接，CPU的數(shù)據(jù)輸出端與RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，RAM動態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸出端與FLASH靜態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU的圖像數(shù)據(jù)輸出端與圖像處理模塊的圖像數(shù)據(jù)輸入端連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸出端與控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，控制信息處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與CPU的數(shù)據(jù)輸入端連接，CPU的開關(guān)信號輸出端通過開關(guān)模塊與監(jiān)控攝像頭的開關(guān)信號輸入端連接。
文檔編號H04N7/22GK102932637SQ20121048502
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者曹修定, 殷躍平, 孟慶佳 申請人:中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心