CN105844858A - Gnss滑坡监测与预警*** - Google Patents

Gnss滑坡监测与预警*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GNSS滑坡监测与预警***，包括监测子***、数据中心子***、预警子***客户端以及通信网络，所述监测子***、数据中心子***和预警子***客户端之间通过网络通信进行通讯连接，由监测子***将监测数据实时传输至数据中心子***，通过数据中心子***对监测数据进行分析处理，用户可通过预警子***客户端来访问数据中心子***中的实时数据。通过上述方式，本发明提供的GNSS滑坡监测与预警***，将数据采集***与数据处理***集于一体，将数据的采集、传输、存储和处理分析一体化，该***具备在各种气候条件下实现实时监测的能力，具有全天候、高精度、全自动等优点。

Description

GNSS 滑坡监测与预警***
技术领域
本发明涉及智能监测与预警***，尤其涉及一种GNSS滑坡监测与预警***。
背景技术
基于GNSS滑坡监测与预警***集北斗/GPS/GLONASS卫星导航定位技术、传感器、无线网络技术、计算机技术等先进技术于一体，能够实时、快速、准确、有效地对滑坡地质灾害进行监测和预警，同时可以通过网络对各子***进行远程控制管理，通过网络自动发布各种预警信息，形成一套完整的智能化的GNSS、传感器、无线网络、计算机等先进技术集成的滑坡地质灾害监测与预警***。其将当前先进技术集成应用于滑坡监测与预警，将有效克服现有监测和预警技术的不足和缺陷，为滑坡地质灾害提供是一种GNSS、无线网络、传感器集成的智能化、网络化的实时监测与预警***。随着该***的成功应用，其不仅拥有良好的市场前景和巨大的市场规模，而且也将带动GNSS、传感器、网络通信设备等相关产业的发展。
据中国国土资源部统计，2010年中国共发生地质灾害30000多起，致使2246人死亡，669人失踪、534人受伤，造成直接经济损失63.9亿元。随着我国经济的迅速发展和以人为本精神的深入贯彻，我国政府每年都投入大量的专项资金对各类地质灾害尤其是滑坡进行防治，迫切需要一套能够快速、准确对滑坡地质灾害进行监测和预警的智能化、网络化***。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种GNSS滑坡监测与预警***，将数据采集***与数据处理***集于一体，将数据的采集、传输、存储和处理分析一体化，该***具备在各种气候条件下实现实时监测的能力，具有全天候、高精度、全自动等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种GNSS滑坡监测与预警***，包括监测子***，所述监测子***包括监测点、基准点和视频监控点，用于采集滑坡区域内的观测数据和实时监控周边坏境；数据中心子***，用于收发监测子***内的基准点和监测点的观测数据，进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号，同时数据中心子***还接收视频信号，通过摄影测量技术来进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号；预警子***客户端，接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理；以及通信网络，为监测子***、数据中心子***和预警子***之间提供网络通信，所述监测子***、数据中心子***和预警子***客户端之间通过网络通信进行通讯连接，由监测子***将监测数据实时传输至数据中心子***，通过数据中心子***对监测数据进行分析处理，用户通过预警子***客户端来访问数据中心子***中的实时数据。
在本发明一个较佳实施例中，所述监测点和基准点均设有GNSS天线、GNSS接收机、各类传感器以及供电装置，所述视频监控点设有网络摄像头。
在本发明一个较佳实施例中，所述GNSS接收机采用GNSS三***八频接收机，所述三***为中国北斗卫星导航***、美国全球定位***和俄罗斯全球卫星导航***；所述八频为BDS的B1/B2/B3波段、GPS的L1/L2/L5波段和GLONASS的G1/G2波段。
在本发明一个较佳实施例中，所述各类传感器包括倾斜传感器、土壤湿度探测器和雨量计。
在本发明一个较佳实施例中，所述供电装置为太阳能发电机或风力发电机。
在本发明一个较佳实施例中，所述数据中心子***设有相互通讯连接的CORS机柜、服务器、CORS基准站和数据中心软件。
在本发明一个较佳实施例中，所述预警子***客户端设有PC客户端、移动客户端和应急抢险客户端，所述预警子***客户端接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理。
在本发明一个较佳实施例中，所述通信网络的通信形式包括以太网有线网络或3G/4G、WIFI无线网络两种。
本发明的有益效果是：本发明的GNSS滑坡监测与预警***，基于北斗/GPS、GIS、终端开发、网络传输、计算机等多元传感器集成于一体化的变形监测信息采集技术和网络通讯技术，基于多模式监测的数据处理技术和方法，能够实时地将滑坡的安全信息传递给数据中心，数据中心管理员以此为依据及时预警，该***将数据采集***与数据处理***集于一体，将数据的采集、传输、存储和处理分析一体化，具备在各种气候条件下实现实时监测的能力，具有全天候、高精度、全自动等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1 是本发明GNSS滑坡监测与预警***的一较佳实施例的结构框图；
图2是 GNSS滑坡监测与预警***中监测站布置示意图；
图3是GNSS滑坡监测与预警***的GNSS连续运行监测站示意图；
图4是GNSS滑坡监测与预警***的运行结构图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例包括：
一种GNSS滑坡监测与预警***，包括监测子***，所述监测子***包括监测点、基准点和视频监控点，用于采集滑坡区域内的观测数据和实时监控周边坏境；数据中心子***，用于收发监测子***内的基准点和监测点的观测数据，进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号，同时数据中心子***还接收视频信号，通过摄影测量技术来进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号；预警子***客户端，接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理；以及通信网络，为监测子***、数据中心子***和预警子***之间提供网络通信，所述监测子***、数据中心子***和预警子***客户端之间通过网络通信进行通讯连接，由监测子***将监测数据实时传输至数据中心子***，通过数据中心子***对监测数据进行分析处理，用户通过预警子***客户端来访问数据中心子***中的实时数据。
上述中，所述监测点和基准点均设有GNSS天线、GNSS接收机、各类传感器以及供电装置，所述视频监控点设有网络摄像头。其中，所述各类传感器包括倾斜传感器、土壤湿度探测器和雨量计；所述供电装置为太阳能发电机或风力发电机。
监测点中：所述GNSS天线用于接收卫星信号，将卫星信号传输至所述GNSS接收机进行差分定位；所述倾斜传感器为监测站点的倾斜情况探测器；所述土壤湿度探测器为土壤水含量探测器；所述雨量计为监测实际降雨量的仪器，按照每小时进行雨量统计，精度可达0.1毫米。
基准点中：所述GNSS天线用于接收卫星信号，将卫星信号传输至所述GNSS接收机，由所述GNSS接收机产生差分信息；所述倾斜传感器为监测站点的倾斜情况探测器；所述土壤湿度探测器为土壤水含量探测器；所述雨量计为监测实际降雨量的仪器，按照每小时进行雨量统计，精度可达0.1毫米。
其中，所述GNSS接收机采用GNSS三***八频接收机，所述三***为中国北斗卫星导航***（英文简称“BDS”）、美国全球定位***（英文简称“GPS”）、俄罗斯全球卫星导航***（英文简称“GLONASS”）；所述八频为BDS的B1/B2/B3波段、GPS的L1/L2/L5波段、GLONASS的G1/G2波段。
所述网络摄像头用于监控监测点以及基准点的周边安全，通过网络实时传输监测点以及基准点的监控视频。
进一步的，所述数据中心子***设有相互通讯连接的CORS机柜、服务器、CORS基准站和数据中心软件。所述CORS机柜用于放置数据中心服务器硬件***得一种安全、专业的机柜；所述服务器用于存储收集到的监测信息，设有对监测***数据进行分类、处理、分析的滑坡变形监测模块，降水量分析以及预测模块和专家决策和预警模块；所述CORS基准站用于向GNSS接收机发送差分数据信息；所述数据中心软件是基于GIS技术开发，用于对收集到的监测信息进行处理分析，建立数学模型，直观显示和生成各类图形结果。
所述预警子***客户端设有PC客户端、移动客户端和应急抢险客户端，所述预警子***客户端接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理。
所述通信网络的通信形式包括以太网有线网络或3G/4G、WIFI无线网络两种。
如图2所示，为GNSS滑坡监测与预警***中监测站布置示意图，本发明包括监测子***、数据中心子***、预警子***客户端以及网络通讯。
其中，监测子***包括GNSS连续运行监测站和非连续实时监测站。
GNSS连续运行监测站包含GNSS接收机、大地测量型的GNSS天线、UPS电源、馈线、倾斜仪、太阳能电池板、强制对中装置、网络摄像头、仪器设备箱和相关仪器支架、观测墩。架设在观测墩顶部强制对中装置的GNSS天线用馈线连接CORS接收机的GNSS接口。本实施例中，GNSS接收机采用自主研制的KBM1001系列GNSS监测专用接收机，提供24小时不间断监测服务，并周期性不间断上传观测数据至监测子***。连续实时监测站分别布设于观测线关键部位，实时跟踪、采集、传输、存储GNSS卫星数据，实时接收监测子***提供的差分数据，实现网络RTK，并通过多种网络（光纤、GPRS、3G、WIFI）将接收机所观测的数据上传到监测子***。
非连续实时监测站包括雨量计、土壤湿度探测器等各类传感器设备。各类传感器以串口的形式连接到自主研制的GNSS接收机上面，通过数据中心子***的数据中心软件设置传感器的相关监测信息，可以通过多种网络（光纤、GPRS、3G、WIFI）将传感器所观测的数据上传到数据中心子***。
如图3所示，为GNSS滑坡监测与预警***的GNSS连续运行监测站示意图，该观测墩为水泥电线杆用混凝土浇注而成，水泥电线杆高不低于4m，一般不超过5m，基坑尺寸为1.5m×1.5m×1.5m，水泥电线杆保持铅垂状态竖立于基坑，并在其侧边放置一个直径为200mm的PVC管以存放倾斜仪，再用水泥沙石浇注，浇注至电线杆离地面1m处，水泥电线杆顶部安装强制对中装置，强制对中装置的基座板中心点上带旋转螺纹或卡口，GNSS天线可直接旋转在螺纹上固定不动，并严格整平，离强制对中装置0.1m处加装合适支架以安装网络摄像头，在0.3m处加装合适的支架以支撑太阳能电池板，在0.5m处加装两个铁盒子以存放UPS电源和GNSS接收机，在离水泥电线杆顶0.5m出钻一直径为50mm的圆孔，水泥电线杆底部和PVC管各钻一个直径为100mm的圆孔，用于埋设倾雨量传感器电缆。以上各数据都是具体实施的一个例子，本领域的一般技术人员清楚地了解，根据实际使用情况，可以轻易地调整数据。
如图4所示，为GNSS滑坡监测与预警***的运行结构图，该***数据中心子***，主要由CORS机柜、服务器、CORS基准站、数据中心软件等组成，与监测子***之间依靠信号馈线连接，获取监测子***所提供的数据并转发给预警子***客户端，数据中心子***与预警子***客户端通过GPRS、3G、CDMA、WIFI等无线网络方式连接，数据中心子***可管理监测子***和预警子***客户端，对所得数据进行数据处理、分析、成果输出等。
本发明提供的GNSS滑坡监测与预警***与现有技术相比，其显著优点:
1.利用GNSS接收机、多种环境数据测量元件、无线网络通讯等先进技术高度融合集成，实时自动监测滑坡地质灾害；
2.GNSS在本发明中是一种技术多种用途，不但可以实时监测滑坡地质灾害的空间变形信息，而且可以对降水量等进行分析以及预测等，为滑坡地质灾害监测分析提供多元数据，提高预测精度；
3.监测设备智能运行，监测设备电源集成，保证全天候无人值守实时运行，预警平台智能化，预警渠道多样化；
4.采用太阳能、风能技术，为GNSS接收机和多种环境数据测量元件等提供能源保障，实现各种监测设备的无人值守。
综上所述，本发明的GNSS滑坡监测与预警***，基于北斗/GPS、GIS、终端开发、网络传输、计算机等多元传感器集成于一体化的变形监测信息采集技术和网络通讯技术，基于多模式监测的数据处理技术和方法，能够实时地将滑坡的安全信息传递给数据中心，数据中心管理员以此为依据及时预警，该***将数据采集***与数据处理***集于一体，将数据的采集、传输、存储和处理分析一体化，具备在各种气候条件下实现实时监测的能力，具有全天候、高精度、全自动等优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，包括监测子***，所述监测子***包括监测点、基准点和视频监控点，用于采集滑坡区域内的观测数据和实时监控周边坏境；数据中心子***，用于收发监测子***内的基准点和监测点的观测数据，进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号，同时数据中心子***还接收视频信号，通过摄影测量技术来进行分析处理得到预警数据，并根据预警数据，发出预警信号；预警子***客户端，接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理；以及通信网络，为监测子***、数据中心子***和预警子***之间提供网络通信，所述监测子***、数据中心子***和预警子***客户端之间通过网络通信进行通讯连接，由监测子***将监测数据实时传输至数据中心子***，通过数据中心子***对监测数据进行分析处理，用户通过预警子***客户端来访问数据中心子***中的实时数据。
2.根据权利要求1所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述监测点和基准点均设有GNSS天线、GNSS接收机、各类传感器以及供电装置，所述视频监控点设有网络摄像头。
3.根据权利要求2所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述GNSS接收机采用GNSS三***八频接收机，所述三***为中国北斗卫星导航***、美国全球定位***和俄罗斯全球卫星导航***；所述八频为BDS的B1/B2/B3波段、GPS的L1/L2/L5波段和GLONASS的G1/G2波段。
4.根据权利要求2所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述各类传感器包括倾斜传感器、土壤湿度探测器和雨量计。
5.根据权利要求2所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述供电装置为太阳能发电机或风力发电机。
6.根据权利要求1所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述数据中心子***设有相互通讯连接的CORS机柜、服务器、CORS基准站和数据中心软件。
7.根据权利要求1所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述预警子***客户端设有PC客户端、移动客户端和应急抢险客户端，所述预警子***客户端接收数据中心子***发出的预警信号并进行预警处理。
8.根据权利要求1所述的GNSS滑坡监测与预警***，其特征在于，所述通信网络的通信形式包括以太网有线网络或3G/4G、WIFI无线网络两种。
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