专利名称：一种地质灾害监测系统及其监测方法
技术领域：
本发明属于地质灾害监测技术领域，尤其涉及一种地质灾害监测系统及其监测方法。
背景技术：
由于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，近年来，世界范围内，特别是 我国，地质灾害呈现出高发性态势，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等。在 变电站，地质倾斜、地质下陷等潜在地质灾变体严重影响变电站的运行安全，造成设备漏 气、扭曲、损坏等严重后果，因此，对地质情况进行监测具有重要的意义。现有技术提供的应用于变电站的地质灾害监测方法，是采用人工识别地表下陷的 方法对变电站的地表进行定期监测，这种监测方法浪费了人力物力，且不能实时的对地质 情况进行监测，具有很大的局限性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种地质灾害监测系统，旨在解决现有技术采用人 工识别地表下陷的方法对变电站地表进行监测，浪费人力物力的问题。本发明实施例是这样实现的，一种地质灾害监测系统，所述系统包括至少一个信号采集单元，用于采集现场地质变化信号，并将所述地质变化信号转 换成数字信号后输出；与所述信号采集单元连接的后台监测中心，用于接收所述信号采集单元输出的转 换后的地质变化信号，并根据所述地质变化信号计算得到现场地表的水平位移和/或沉降 位移后显示。本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的地质灾害监测系统的监测方 法，所述方法包括以下步骤信号采集单元采集现场地质变化信号，并将所述地质变化信号转换成数字信号后 输出；后台监测单元接收所述信号采集单元输出的转换后的所述地质变化信号，并根据 所述地质变化信号计算现场地表的水平位移和/或沉降位移后显示。本发明实施例提供的地质灾害监测系统利用信号采集单元实现对现场地质变化 信号的实时自动采集，并通过后台监测中心直观的显示被监测现场地表的水平位移和/或 沉降位移的变化，从而实现对被监测现场的地质裂缝和/或地质下陷的实时监测，同时节 省了人力物力，特别适用于对地质状况要求较高的变电站。
图1是本发明实施例提供的地质灾害监测系统的原理框图；图2是图1中信号采集单元的具体结构图3是本发明实施例提供的静力水准仪组的结构示意图；图4是本发明实施例提供的地质灾害监测系统的监测方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。本发明实施例提供的地质灾害监测系统利用信号采集单元实现对现场地质变化 信号的实时自动采集，并通过后台监测中心显示被监测现场地表的水平位移和/或沉降位 移的变化。图1是本发明实施例提供的地质灾害监测系统的原理框图，为了便于说明，仅示 出了与本发明实施例相关的部分。本发明实施例提供的地质灾害监测系统包括至少一个信号采集单元11，用于采 集现场地质变化信号，并将该信号转换成数字信号后输出；与信号采集单元11连接的后台 监测中心12，用于接收信号采集单元输出的转换后的现场地质变化信号，并根据该现场地 质变化信号计算得到现场地表的水平位移和/或沉降位移后，以数字或图表或其它方式显示。本发明实施例中，后台监测中心12还可以预存有水平预警值和/或沉降预警值， 此时，后台监测单元12还用于当计算得到的水平位移达到水平预警值，和/或沉降位移达 到沉降预警值时，发出报警信号，以提示工作人员进行及时处理。本发明实施例提供的地质灾害监测系统利用信号采集单元11实现对现场地质变 化信号的实时自动采集，并通过后台监测中心12直观的显示被监测现场地表的水平位移 和/或沉降位移的变化，从而实现对被监测现场的地质裂缝和/或地质下陷的实时监测，同 时节省了人力物力，特别适用于对地质状况要求较高的变电站。图2示出了图1中信号采集单元11的具体结构。信号采集单元11具体包括至少一个监测模块111，用于采集现场地质变化信号， 该地质变化信号可以是用于表征地质裂缝的水平信号、用于表征地质下陷的沉降信号或 水平信号和沉降信号的组合；连接于监测模块111和后台监测中心12之间的预处理模块 112，用于将监测模块111采集到的地质变化信号转换成数字信号后，输出给后台监测中心 12。当地质变化信号为水平信号时，后台监测中心12具体是根据水平信号计算现场地表的 水平位移后显示；当地质变化信号为沉降信号时，后台监测中心12具体是根据沉降信号计 算现场地表的沉降位移后显示。其中，预处理模块112为具有一定数据处理能力的功能模块，如采用以单片机为 处理核心的功能模块，其既可以集成于后台监测中心12中，也可以根据监测现场的布置需 求，独立于后台监测中心12设置。当预处理模块112独立于后台监测中心12设置时，预处 理模块112可以基于有线通信协议或无线通信协议实现与后台监测中心12的连接。同样 地，监测模块111可以基于有线通信协议或无线通信协议实现与预处理模块112的连接。本 发明实施例中，为了提高该系统的监测覆盖范围，且简化系统布线，预处理模块112独立于 后台监测中心12设置，且预处理模块112基于无线通信协议实现与后台监测中心12的连接，具体地，预处理模块112可以通过gprs/cdma/3g网络实现与后台监测中心12的无线连 接；监测模块111基于无线通信协议实现与预处理模块112的连接，具体地，监测模块111 可以基于短距离无线通信协议或gsm通信协议实现与预处理模块112的连接。此外，当预 处理模块112置于室外使用时，为了节约电能，本发明实施例中，预处理模块112还可以采 用太阳能电池供电。其中，监测模块111包括布置于现场土地中的至少一个位移传感器。当监测模 块111包括一个位移传感器时，该位移传感器可以是用于感应地表发生裂缝时水平位移变 化的位移传感器，或者是用于感应地表发生沉降时垂直位移变化的位移传感器；当监测模 块111包括多个位移传感器时，该多个位移传感器可以是多个用于感应地表发生裂缝时水 平位移变化的位移传感器、或者是多个用于感应地表发生沉降时垂直位移变化的位移传感 器，或者是用于感应地表发生裂缝时水平位移变化的位移传感器以及用于感应地表发生沉 降时垂直位移变化的位移传感器的组合。本发明实施例中，用于感应地表发生水平裂缝时位移变化的位移传感器采用深部 滑移计，用于感应地表发生沉降时位移变化的位移传感器采用静力水准仪组、沉降仪或静 力水准仪组和沉降仪的组合。具体地，在地表发生裂缝产生水平位移以后，深部滑移计发生倾斜，置于深部滑移 计壳内的重垂器仍然保持垂直指向地心，该重垂器连接一滑动变阻器，随着深部滑移计倾 斜角度的改变，滑动变阻器的动触头也随之发生移动，由于滑动变阻器动触头的位移量与 深部滑移计的倾斜角度成正比，则滑动变阻器的电阻值即反映了深部滑移计的倾斜角度， 预处理模块112将深部滑移计输出的反映滑动变阻器的电阻值的频率信号转换成数字信 号后，由后台监测中心12根据该电阻值计算得到深部滑移计的倾斜角度，并进一步根据该 倾斜角度以及深部滑移计的长度计算出裂缝的水平位移。具体地，静力水准仪组包括至少两个静力水准仪，如图3所示，该至少两个静力水 准仪由通液管32及通气管31连接，以保证各静力水准仪储液筒33内的液面平衡，并以其 中一个静力水准仪内的液面高度作为基准液位。静力水准仪储液筒33内的液体中有一浮 筒，当地表发生沉降产生垂直位移以后，储液筒内的液位将发生相应变化，浮筒所受到的浮 力随之改变，预处理模块112将静力水准仪输出的反映浮筒所受浮力值的频率信号转换成 数字信号后，由后台监测中心12根据该浮力值计算得到储液筒内的液位相对于基准液位 的变化量，即可得到地表发生沉降所产生的垂直位移。当然，由于需要预先指定一静力水准 仪的液面高度作为基准液位，后台监测中心12计算得到的液位变化量均是相对于该基准 液位的变化量，因此得到的垂直位移为相对垂直位移。此外，由于静力水准仪本身包括一液 位观察管34，现场人员还可以通过液位观察管34直接读取静力水准仪储液筒中的液位，以 获取相对垂直位移。具体地，沉降仪为振弦式沉降仪，其顶部包括一振弦式敏感元件。使用时，将该沉 降仪垂直埋入土体中，通过灌浆的方式将沉降仪的底部固定于土体中的稳定点。当地表发 生沉降产生垂直位移以后，沉降仪顶部的振弦式敏感元件被压缩，预处理模块112将沉降 仪输出的反映振弦式敏感元件压缩量的频率信号转换成数字信号后，由后台监测中心12 根据该压缩量计算得到地表发生沉降所产生的垂直位移。由于沉降仪的底部被固定于土 体内的稳定点，该稳定点不随地表沉降而产生垂直位移，因此，相对于采用静力水准仪组而言，后台监测中心12得到的垂直位移为绝对垂直位移。为了实现对预处理模块112的信号采集通道以及采集时间的控制，本发明实施例 中，后台监测中心12还可以提供用户控制接口，后台监测中心12通过该控制接口接收用 户输入的对预处理模块112信号采集通道以及采集时间的控制信号，并发送给预处理模块 112，从而实现对预处理模块112的控制；此外，为了实现对预处理模块112与后台监测中 心12以及预处理模块112与监测模块111之间的通信设置，本发明实施例中，后台监测中 心12还可以提供用户设置接口，后台监测中心12通过该设置接口接收用户输入的对预处 理模块112与后台监测中心12以及预处理模块112与监测模块111之间的通信参数，从而 实现预处理模块112与后台监测中心12和监测模块111之间的正常通信；当然，为了实现 后台监测中心12对其本身以及各预处理模块112的管理功能，后台监测中心12还可以根 据实际需要进行功能扩展，如设置用户权限、对计算得到的实时数据的统计分析、档案管理等。本发明实施例还提供了一种如上所述的地质灾害监测系统的监测方法，如图4示 出了该监测方法的流程。在步骤slol中，信号采集单元采集现场地质变化信号，并将该信号转换成数字信 号后输出。在步骤s102中，后台监测单元接收信号采集单元输出的转换后的现场地质变化 信号，并根据该现场地质变化信号计算现场地表的水平位移和/或沉降位移后，以数字或 图表或其它方式显示。当后台监测中心还可以预存有水平预警值和/或沉降预警值时，本发明实施例在 根据该现场地质变化信号计算现场地表的水平位移和/或沉降位移的步骤之后，还可以包 括以下步骤当后台监测单元计算得到的水平位移达到水平预警值，和/或沉降位移达到 沉降预警值时，后台监测单元发出报警信号，以提示工作人员进行及时处理。本发明实施例提供的地质灾害监测系统利用信号采集单元实现对现场地质变化 信号的实时自动采集，并通过后台监测中心直观的显示被监测现场地表的水平位移和/或 沉降位移的变化，从而实现对被监测现场的地质裂缝和/或地质下陷的实时监测，同时节 省了人力物力，特别适用于对地质状况要求较高的变电站；另外，后台监测中心还可以预存 有水平预警值和/或沉降预警值，当水平位移达到水平预警值，和/或沉降位移达到沉降预 警值时，发出报警信号，在起到监测作用的同时，起到了预警作用。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中， 所述的存储介质，如rom/ram、磁盘、光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种地质灾害监测系统，其特征在于，所述系统包括至少一个信号采集单元，用于采集现场地质变化信号，并将所述地质变化信号转换成 数字信号后输出；与所述信号采集单元连接的后台监测中心，用于接收所述信号采集单元输出的转换后 的地质变化信号，并根据所述地质变化信号计算得到现场地表的水平位移和/或沉降位移后显不。
2.如权利要求1所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述后台监测中心还用于预 存有水平预警值和/或沉降预警值；所述后台监测中心还用于当计算得到的所述水平位移 达到所述水平预警值，和/或所述沉降位移达到所述沉降预警值时，发出报警信号。
3.如权利要求1或2所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述信号采集单元包括至少一个监测模块，用于采集现场地质变化信号；连接于所述监测模块和所述后台监测中心之间的预处理模块，用于将所述监测模块采 集到的所述地质变化信号转换成数字信号后，输出给所述后台监测中心。
4.如权利要求3所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述预处理模块是通过gprs/ cdma/3g网络实现与所述后台监测中心的无线连接的；所述监测模块是基于短距离无线通 信协议或gsm通信协议实现与所述预处理模块的连接的。
5.如权利要求3所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述预处理模块采用太阳能 电池供电。
6.如权利要求3所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述监测模块包括一个位移 传感器，所述位移传感器是用于感应地表发生裂缝时水平位移变化的位移传感器，或者是 用于感应地表发生沉降时垂直位移变化的位移传感器。
7.如权利要求3所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述监测模块包括多个位移 传感器，所述多个位移传感器是多个用于感应地表发生裂缝时水平位移变化的位移传感 器、或者是多个用于感应地表发生沉降时垂直位移变化的位移传感器，或者是用于感应地 表发生裂缝时水平位移变化的位移传感器以及用于感应地表发生沉降时垂直位移变化的 位移传感器的组合。
8.如权利要求6所述的地质灾害监测系统，其特征在于，所述用于感应地表发生水平 裂缝时位移变化的位移传感器是深部滑移计；所述用于感应地表发生沉降时位移变化的位 移传感器采用静力水准仪组、沉降仪或静力水准仪组和沉降仪的组合。
9.一种如权利要求1所述的地质灾害监测系统的监测方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤信号采集单元采集现场地质变化信号，并将所述地质变化信号转换成数字信号后输出；后台监测单元接收所述信号采集单元输出的转换后的所述地质变化信号，并根据所述 地质变化信号计算现场地表的水平位移和/或沉降位移后显示。
10.如权利要求9所述的地质灾害监测系统的监测方法，其特征在于，所述后台监测中 心预存有水平预警值和/或沉降预警值，所述方法在根据所述地质变化信号计算现场地表 的水平位移和/或沉降位移的步骤之后，还包括以下步骤当所述后台监测单元计算得到的所述水平位移达到所述水平预警值，和/或所述沉降 位移达到所述沉降预警值时，所述后台监测单元发出报警信号。
全文摘要
本发明于地质灾害监测技术领域，提供了一种地质灾害监测系统及其监测方法。其中系统包括至少一个信号采集单元，用于采集现场地质变化信号，并将地质变化信号转换成数字信号后输出；与信号采集单元连接的后台监测中心，用于接收信号采集单元输出的转换后的地质变化信号，并根据地质变化信号计算得到现场地表的水平位移和/或沉降位移后显示，从而实现对被监测现场的地质裂缝和/或地质下陷的实时监测，同时节省了人力物力，特别适用于对地质状况要求较高的变电站。
文档编号g01b21/02gk102052915sq20101055831
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者王家田 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司