CN102800171B - 一种泥石流远程自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥石流远程自动监测装置，该装置由检测线、断线检测器，监测主机、野外电源、无线网络及监控中心站组成，利用远程无线网络进行数据传输并按设定采样频率自动实时上传泥石流检测状态；其中断线检测器包括拉杆、滑块、滑轨、弹簧、弹片开关、导线组成；监测主机包括了单片机处理控制单元、无线收发电路及电源模块。本发明利用泥石流发生时泥水混合物对横拉在泥石流沟道估方坝断面的钢丝绳的冲击导致钢丝绳断开，断线检测器中拉杆被弹簧反弹开后压紧开关弹片，致使开关导通；检测主机中单片机处理控制单元通过扫描断线检测器的开关状态判断泥石流发生情况并上传给监控中心主机。本发明结构简单，工作可靠，传输稳定，成本低，体积小且功耗低，能远程实时地准确监测区域泥石流暴发，能为泥石流科学研究和其他监测方法提供可靠的依据，同时减小泥石流对附件区域的人民生命财产安全造成的威胁。

Description

一种泥石流远程自动监测装置

技术领域

本发明涉及一种泥石流远程自动监测技术，特别涉及一种通过远程无线GPRS网络传输技术和断线状态检测技术实现泥石流远程自动监测装置。

背景技术

我国西南地区在经过2008年“5.12”汶川地震后，地表被强烈震动而开裂，岩土体结构遭到严重扰动和破坏，山体松动，且该地区以高边坡、深沟道地形地貌为主，为泥石流的形成提供了丰富的物源条件、微地貌条件和水文条件，使得泥石流更加容易暴发。2008年9月24日，北川老县城花石板沟暴发大规模泥石流，掩埋了地震遗址；2010年8月13日，绵竹清平乡发生大规模泥石流，大面积建筑设施遭到冲毁、土地被掩埋，并造成人员伤亡，再一次给灾区人民带来巨大灾难。研究资料表明，震后10到20年都是泥石流的活跃期，成为震后主要的次生灾害，影响巨大。由于泥石流成因复杂，区域面积宽广，治理成本高，目前进行大规模大面积的治理工作开展不切实际，因此对泥石流的自动化监测是一项重要的防灾减灾措施。

泥石流监测技术方法主要根据泥石流影响区域大小、暴发规模等而设定，从科学、防灾减灾、工程实施的可行性等方面考虑，泥石流监测计数方法可分为泥石流常规监测和泥石流自动监测。泥石流常规监测主要是简易的监测方法，如当泥石流沟道上游出现暴雨时，观测人员通过观察沟道洪水情况和沟道上游滑坡崩塌规模，一旦发现有大量的滑坡垮塌现象，沟道洪水含泥石量急剧上升或泥石流沟道立即断流，则立即发出警报信号。该方法简便、直观、可靠、成本低，易于实施，但精度稍低，仅适用于群测群防监测。

泥石流自动监测技术是通过分布在泥石流沟道现场的监测仪器对泥石流暴发情况进行实时的观测，方法简单直观，仪器自动记录并存储。目前先进的泥石流自动监测技术主要有泥石流次声监测仪，通过对泥石流暴发时产生的次声信号发出警报。但是泥石流规模与次声数据的内置关系尚不明确，很多科学问题还在进一步的研究中，进而使得该方法警报准确率还不够高。

综上所述，泥石流常造成人民生命财产、国家建设设施的重大损害，然而对泥石流沟道上游进行准确、简单、可靠、直观及自动的远程监测，为人民提供准确的警报信息，保障人民生命财产安全成为非常重要而艰巨的任务。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种泥石流远程自动监测装置，其主要目的是为了有效的、直观的检测泥石流沟道上游物料（水与泥石混合物）的运动和冲击状态，作为泥石流暴发的报警依据。本发明的装置是通过横拉在泥石流沟道上游估方坝上的检测线感知泥石流运动，通过断线检测器对检测线的状态进行实时检测与转换，由监控主机读取断线检测器的输出状态，并通过无线数据传输技术将泥石流暴发情况发送到远程的监控中心站，借以获知泥石流沟道泥石规模及状态。

本发明的泥石流远程自动监测装置是利用检测线和断线检测模块感知泥石流状态。同时，断线检测模块输出泥石流发生与否的状态。该状态会被传送到连接于断线检测模块的监控主机，监控主机对信号进行识别和分析后会通过连接在监控主机和监控中心站间的无线GPRS网络输出到监控中心站，监控中心站软件会对状态进行识别、显示、存储和信息发布。其中监控主机由太阳能板和蓄电池提供直流电源。

本发明的远程自动监测方法是先利用监控主机中先进的AVR单片机控制电路，执行泥石流检测读取程序；通过对断线检测器的电信号以取得检测器中弹片开关的通断状态；然后，判断取得的开关通断状态用以得知检测线的通断状态，从而进而得知泥石流暴发状态；最后，通过无线数据传输电路将泥石流暴发状态发送到监控中心站。

为了使审查委员会能更进一步的了解本发明特征和技术内容，请参阅以下有关说明的详细实现方式和附图。

附图说明

图1为本发明泥石流远程自动监测装置框架图。

图2为本发明断线检测器结构框图。

图3为本发明监控主机原理框图。

图号说明

1 拉杆 ；2 机械外壳；3 受力滑块；4 弹簧；5 隔离块；6 弹片；7弹片开关；8 信号电缆；9 固定座。

具体实现方式

如图1所示，是本发明***装置的框图示意图。其中检测线是安装在泥石流沟道上游估方坝断面上，断线检测器结合检测线用来将检测线的物理正常状态和断开状态分别转换成弹片开关的开路和短路，监控主机通过读取断线检测器的开关状态达到监测泥石流暴发状态的目的。监控主机实时、全天候的将监测状态数据通过无线数据传输网络输出到监控中心站，使用者可通过监控中心站得知监测现场的泥石流发生状态，进而达到泥石流实时监测报警的效果。

如图1所示，该泥石流远程自动监测装置是通过检测线和断线检测器识别泥石流暴发状态，检测线是一端固定在估方坝断面一侧，另一端固定在断线检测器的拉杆上，安装时处于拉紧状态，即压缩拉杆要压缩弹簧使开关处于开路状态；断线检测器通过固定底座固定在估方坝断面另一侧。

如图2所示，断线检测器由拉杆1、弹簧4、受力滑块3、弹片开关7、机械外壳2和导线8组成。在检测线绷紧状态下，拉杆1被拉出，弹簧4被压缩，受力滑块3与弹片开关7的弹片6分离，弹片开关7开路；在检测线断开状态下，弹簧4恢复自然态，受力滑块3被弹簧4回弹拉进而与弹片6紧贴，使得弹片开关7通路。

如图3所示，监控主机首先提供5v电压信号（高电平）通过信号电缆输出给断线检测器的弹片开关（如图2中7），同时经过另外一条信号电缆读取断线检测器中开关状态，经过一个下拉电阻输入到单片机的一个数字IO口。如果开关断开，单片机通过输入电缆读取到低电平（0），如果开关短路，单片机通过输入电缆读取到高电平（1）；单片机中周期循环运行该IO口的电平检测程序，读取断线状态，然后将电平状态数据按一定格式的数据帧通过串口（TTL）电平输出到电平转换电路，电平转换电路将TTL电平转换成RS232电平后输出到无线数据传输模块，无线数据传输模块将该数据帧通过无线网络传输技术发送到监控中心站；监控中心站软件对该数据帧进行分析、显示和存储，使用者可通过监控中心站方便可靠的浏览泥石流现场各个监测点的状态信息。

综上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：该装置由检测线、断线检测器、监控主机及监控中心站组成，检测线、断线检测器、监控主机依次连接，监控主机与监控中心站通过无线网络连接，监控主机对断线检测器的状态进行检测，监控中心站则用于接收监控主机发送的状态数据并进行分析、显示，所述断线检测器由防撞防水机械外壳、拉杆、弹簧、受力滑块、弹片开关和导线组成，所述拉杆一端穿过外壳连接检测线，另一端穿过弹簧连接受力滑块，弹簧处于受力滑块与外壳内壁之间，受力滑块与弹片开关的接触状态实现对检测线的通断状态检知，其工作方法：当检测线正常绷紧状态时，拉杆被拉出，受力滑块与弹片开关的弹片分离，弹片开关断开，弹簧受力压缩；当检测线被泥石冲断时，拉杆因弹簧回弹而被复位，并将受力滑块压回紧贴至弹片开关的弹片上，使得弹片开关导通。

2.根据权利要求1所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述检测线为直径2mm的钢丝绳，所述钢丝绳一端固定在泥石流沟道估方坝断面一侧固定钩上，所述固定钩为内置膨胀螺丝，所述检测线被绷紧后另一端连接在所述断线检测器上。

3.根据权利要求1所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述监控主机包括信号调理电路、单片机控制电路、电平转换电路、电源电路、无线数据收发模块。

4.根据权利要求3所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述信号调理电路输出5V提供给断线检测器，输入电路接入单片机数字引脚并连接下拉电阻，电阻为10Kohm。

5.根据权利要求3所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述单片机控制电路采用高性能AVR单片机ATmega162L，完成对所述信号调理电路输出信号的电平检测，并控制无线数据收发模块的数据传输。

6.根据权利要求3所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述电平转换电路用于将TTL电平转换成RS-232电平。

7.根据权利要求3所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述无线数据收发模块采用ZSD3110模块，实现所述监控中心站与所述监控主机间的数据通信。

8.根据权利要求3所述一种泥石流远程自动监测装置，其特征在于：所述电源电路分别与所述信号调理电路、单片机控制电路、电平转换电路和无线数据收发模块连接。