CN102682574A - 一种灾害预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灾害预警系统。该灾害预警系统用于山体滑坡或者泥石流灾害预警，包括测量节点和告警中心，所述测量节点和告警中心通过无线信号进行通信，其中：所述测量节点，用于测量该测量节点所在山体的运动信息和位置信息；所述告警中心，用于实时接收所述测量节点所测量的山体运动信息和位置信息，并根据所述运动信息和位置信息进行灾害预警。本发明的灾害预警系统是一种实时的泥石流、山体滑坡灾害预测和报警系统，通过对山体内安装的多个测量节点的数据进行处理，提高了山体滑坡、泥石流灾害的预警准确度，杜绝了灾害漏报情况发生，避免了错误告警产生的恐慌，减小了错误告警对灾区人员生产、生活的影响。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种灾害预警系统。
背景技术
进入21世纪后，各种自然灾害频发。其中，山体滑坡、泥石流具有突然性以及流速快、流量大、物质容量大和破坏力强等特点，造成的危害巨大。当居民或者公路位于灾害发生区域时，经常导致人员受伤甚至失去生命、房屋损坏、道路交通长时间受阻，严重影响附近居民的生活、生产。由于山体滑坡、泥石流通常伴随暴雨暴雪产生，目前，一般通过天气预报对山体滑坡、泥石流进行预测。告警准确度很低，经常产生误报或者漏报，对告警区域的生活和生产产生了一定程度干扰。因此，研制一种能够对山体滑坡或者泥石流进行准确预测装置，最大限度减小灾害所产生的损失，并尽量减少误报对预报区域生活、生产的影响，具有十分重要的经济和社会价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种灾害预警系统，提高山体滑坡或者泥石流的预测准确度。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种灾害预警系统，用于山体滑坡或者泥石流灾害预警，包括测量节点和告警中心，所述测量节点和告警中心通过无线信号进行通信，其中：
所述测量节点，用于测量该测量节点所在山体的运动信息和位置信息；
所述告警中心，用于实时接收所述测量节点所测量的山体运动信息和位置信息，并根据所述运动信息和位置信息进行灾害预警。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述运动信息包括运动速度和运动方向信息。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述测量节点包括：
惯性测量单元，用于测量测量节点所在山体的运动信息；
GPS/BD数据接收单元，用于接收测量节点所在山体的位置信息；
数据处理单元，用于对惯性测量单元测量的运动信息和GPS/BD数据接收单元接收的位置信息进行处理后发送给无线发射单元；
无线发射单元，用于将数据处理单元处理后的运动信息和位置信息通过无线信号发射出去。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述测量节点包括多个所述惯性测量单元。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述测量节点还包括：
安装基座，用于将测量节点固定在山体内；
金属外罩，安装在所述安装基座上，用于密封所述惯性测量单元、GPS/BD数据接收单元、数据处理单元和无线发射单元；
电池，用于为所述惯性测量单元、GPS/BD数据接收单元、数据处理单元和无线发射单元供电；
太阳能转换装置，用于将太阳能转换为电能，对所述电池进行充电。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述惯性测量单元包括陀螺和加速度计。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述陀螺包括正交安装的3支单敏感轴陀螺、正交安装的2支双敏感轴陀螺或者1支3敏感轴陀螺。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述加速度计包括正交安装的3支单敏感轴加速度计、正交安装的2支双敏感轴加速度计或者1支3敏感轴加速度计。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述陀螺为机电陀螺、压电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺或者MEMS陀螺。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述加速度计为摆式加速度计或者MEMS加速度计。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述告警中心包括：
无线收发装置，用于通过无线信号接收测量节点发送的山体的运动信息和位置信息，以及发送所述数据综合处理分析系统传送的灾害预警信号；
数据综合处理分析系统，用于根据所述无线收发装置接收的山体运动信息和位置信息判断是否发生灾害，并在发生灾害时发出灾害预警信号，传送给所述无线收发装置。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述告警中心还包括扩音器和/或警示灯，所述扩音器和/或警示灯用于提醒值班人员向交通部门发送灾害警报。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述告警中心还包括显示装置，用于显示灾害发生山体，并用闪烁光点模拟测量节点的位置，确定山体滑坡或者泥石流的运动速度和运动方向以及土石分布范围。
进一步地，上述灾害预警系统还可具有以下特点，所述灾害预警系统中包括多个所述测量节点。
本发明的灾害预警系统是一种实时的泥石流、山体滑坡灾害预测和报警系统，通过对山体内安装的多个测量节点的数据进行处理，提高了山体滑坡、泥石流灾害的预警准确度，杜绝了灾害漏报情况发生，避免了错误告警产生的恐慌，减小了错误告警对灾区人员生产、生活的影响。
附图说明
图1为本发明实施例中灾害预警系统的示意图；
图2为图1中测量节点1的结构示意图；
图3为图1中告警中心2的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、测量节点1，2、告警中心，3、山体，4安装基座，5、惯性测量单元，6、GPS/BD数据接收单元，7、数据处理单元，8、太阳能转换装置，9、电池，10、无线发射单元，11、无线收发装置，12、数据综合处理分析系统，13、显示装置，14、扩音器，15、警示灯，16、金属外罩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例中灾害预警系统的示意图。如图1所示，灾害预警系统包括测量节点1和告警中心2，测量节点1埋置于易发生泥石流、山体滑坡的山体3内，测量节点1和告警中心2通过无线信号进行通信。其中，测量节点1用于测量该测量节点所在山体的运动信息和位置信息。告警中心2用于用于实时接收测量节点1所测量的山体运动信息和位置信息，并根据该运动信息和位置信息进行灾害预警。
灾害预警系统中可以包括多个测量节点1。，可以根据待监测的山体面积确定埋置于山体内的测量节点1的数量。
告警中心2可以为房屋大厅。告警中心2位于测量节点1的无线数据收发范围内。
其中，无线信号可以为移动通信网络或者是WLAN(Wireless Local AreaNetworks，无线局域网络)等无线网络的无线信号。
其中，运动信息可以包括运动速度和运动方向信息。
图1所示灾害预警系统用于山体滑坡或者泥石流灾害预警。
图1所示灾害预警系统的工作过程是：当山体滑坡或者泥石流发生时，大量的土石从山体上向山下滑动，埋置在山体内的多个测量节点也随其埋置处的土石一起产生运动或静止，测量节点输出山体滑坡和泥石流运动的方向和速度的测量数据，通过无线信号发送到告警中心；告警中心实时接收所有测量节点所发出的运动信息或位置信息数据，分析埋置于山体上的多个测量节点的数据，判断泥石流或山体滑坡的大小规模以及运动的方向和速度，确定灾害是否发生及是否需要启动预警机制。当山体滑坡、泥石流发生时，告警中心可以通过多种方式给出山体滑坡、泥石流灾害发生告警警报，提醒人员立即撤离灾害发生地区，提示交通部门关闭泥石流影响的道路，提醒过往车辆注意前方发生灾害进行避让，最大限度减小灾害对人员生命安全所带来的损失。
图2为图1中测量节点1的结构示意图。如图2所示，测量节点1可以包括惯性测量单元5、GPS/BD数据接收单元6、数据处理单元7和无线发射单元10。其中，惯性测量单元5用于测量测量节点所在山体的运动信息。GPS/BD数据接收单元6用于通过GPS信号或BD信号接收测量节点所在山体的位置信息。数据处理单元7用于对惯性测量单元5测量的运动信息和GPS/BD数据接收单元6接收的位置信息进行处理后发送给无线发射单元10。无线发射单元10用于将数据处理单元处理后的运动信息和位置信息通过无线信号发射出去。测量节点1中可以包括1个或多个(包括2个)惯性测量单元5。GPS/BD数据接收单元6和无线发射单元10的天线露于地面之上。其中，GPS的含义是全球定位系统(Global Positioning System)， BD的含义是北斗定位系统。
数据处理单元7将测量节点1的运动信息和位置信息打包，并定期通过无线发射单元10发送到告警中心。当数据处理单元7判定测量节点1正在移动时，可以提高无线发射单元10的数据发送频率。
其中，惯性测量单元中包括陀螺和加速度计。陀螺和加速度计均为正交安装。其中，惯性测量单元中可以包括正交安装的3支单敏感轴陀螺，或者正交安装的2支双敏感轴陀螺，或者1支3敏感轴陀螺。陀螺可以是机电陀螺、压电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺或者MEMS(Micro Electro MechanicalSystems，微电子机械系统)陀螺等。加速度计可以是正交安装的3支单敏感轴加速度计，或者正交安装的2支双敏感轴加速度计，或者1支3敏感轴加速度计。加速度计可以是摆式加速度计、MEMS加速度计等。
当山体滑坡或者泥石流发生时，大量的土石从山体上向山下滑动，埋置在山体上的测量节点也随其埋置处的土石一起产生运动。随着测量节点自身运动速度和方向产生变化，惯性测量单元中安装的惯性传感器(陀螺、加速度计等)将输出剧烈变化的测量数据。
再如图2所示，测量节点1还可以包括安装基座4、金属外罩16、电池9和太阳能转换装置8。安装基座4用于将测量节点固定在山体内。金属外罩16安装在安装基座4上，用于密封惯性测量单元5、GPS/BD数据接收单元6、数据处理单元7和无线发射单元10。电池9用于为惯性测量单元5、GPS/BD数据接收单元6、数据处理单元7和无线发射单元10供电。太阳能转换装置8用于将太阳能转换为电能，对电池9进行充电。数据处理单元7还可以监控太阳能转换装置8的工作状态，当太阳能转换装置8工作异常(失效)时，向告警中心2发送请求检修信息，提示告警中心人员及时排除故障、保障能源供应，以使测量节点稳定工作。
其中，安装基座4可以采用混凝土材料制作。金属外罩16具有水密和防尘功能，可以保护测量节点的内部器件(惯性测量单元5、GPS/BD数据接收单元6、数据处理单元7和无线发射单元10)。
其中，太阳能转换装置可以是太阳能电池板。太阳能转换装置也露于地面之上。
图3为图1中告警中心2的结构示意图。如图3所示，告警中心2可以包括无线收发装置11和数据综合处理分析系统12。无线收发装置11用于通过无线信号接收测量节点发送的山体的运动信息和位置信息，以及发送数据综合处理分析系统12传送的灾害预警信号。数据综合处理分析系统12用于根据无线收发装置11接收的山体运动信息和位置信息判断是否发生灾害，并在发生灾害时发出灾害预警信号，传送给无线收发装置11。无线收发装置11通过无线信号向灾区人员发送灾害警报，提醒人员立即撤离灾害发生地区，同时将警报发送交通部门提示关闭受泥石流影响公路，并将警报发送到道路两侧电子警示牌，提醒过往车辆注意避让前方发生的灾害。
再如图3所示，告警中心2还可以包括扩音器14和警示灯15。扩音器14和警示灯15用于提醒值班人员向交通部门发送灾害警报。交通部门根据灾害警报关闭灾害区域内道路、设立警示牌提醒过往车辆绕行，以减小灾害所造成的人员伤亡。在本发明的其他实施例中，告警中心也可以包括扩音器和警示灯中的两者之一。
再如图3所示，告警中心2还可以包括显示装置13。显示装置13用于显示灾害发生山体，并用闪烁光点模拟测量节点1的位置，确定山体滑坡或者泥石流的运动速度和运动方向以及土石分布范围。显示装置13可以采用投影、电视等方式进行显示。
本发明的灾害预警系统利用惯性测量单元测量山体滑坡、泥石流中土石的运动，产生自然灾害告警，提醒灾区人员撤离，警示过往车辆避免驶入灾区，最大限度减小灾害所产生的人员伤亡和经济损失。在告警中心内，测量节点的位置信息以实时方式显示于显示屏幕，能够随时跟踪山体滑坡、泥石流发生的规模以及运动的方向和速度，有利于及时实施救援。灾难警报信息以声音、图像等多种信息发布，并可以通过移动通信网络、广播电视网络等最大范围覆盖灾害发生地区，提高了报警通知成功率。并且，本发明的灾害预警系统中的测量节点采用太阳能作为主要能源，减少了能源消耗，绿色环保，测量节点自带的能源故障报警功能兼顾了设备的可靠性。
本发明的灾害预警系统是一种实时的泥石流、山体滑坡灾害预测和报警系统，通过对山体内安装的多个测量节点的数据进行处理，提高了山体滑坡、泥石流灾害的预警准确度，杜绝了灾害漏报情况发生，避免了错误告警产生的恐慌，减小了错误告警对灾区人员生产、生活的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种灾害预警系统，用于山体滑坡或者泥石流灾害预警，其特征在于，包括测量节点和告警中心，所述测量节点和告警中心通过无线信号进行通信，其中：
所述测量节点，用于测量该测量节点所在山体的运动信息和位置信息；
所述告警中心，用于实时接收所述测量节点所测量的山体运动信息和位置信息，并根据所述运动信息和位置信息进行灾害预警。
2.根据权利要求1所述的灾害预警系统，其特征在于，所述运动信息包括运动速度和运动方向信息。
3.根据权利要求1所述的灾害预警系统，其特征在于，所述测量节点包括：
惯性测量单元，用于测量测量节点所在山体的运动信息；
GPS/BD数据接收单元，用于通过全球定位系统GPS信号或北斗定位系统BD信号接收测量节点所在山体的位置信息；
数据处理单元，用于对惯性测量单元测量的运动信息和GPS/BD数据接收单元接收的位置信息进行处理后发送给无线发射单元；
无线发射单元，用于将数据处理单元处理后的运动信息和位置信息通过无线信号发射出去。
4.根据权利要求3所述的灾害预警系统，其特征在于，所述测量节点包括多个所述惯性测量单元。
5.根据权利要求3所述的灾害预警系统，其特征在于，所述测量节点还包括：
安装基座，用于将测量节点固定在山体内；
金属外罩，安装在所述安装基座上，用于密封所述惯性测量单元、GPS/BD数据接收单元、数据处理单元和无线发射单元；
电池，用于为所述惯性测量单元、GPS/BD数据接收单元、数据处理单元和无线发射单元供电；
太阳能转换装置，用于将太阳能转换为电能，对所述电池进行充电。
6.根据权利要求3所述的灾害预警系统，其特征在于，所述惯性测量单元包括陀螺和加速度计。
7.根据权利要求6所述的灾害预警系统，其特征在于，所述陀螺包括正交安装的3支单敏感轴陀螺、正交安装的2支双敏感轴陀螺或者1支3敏感轴陀螺。
8.根据权利要求6所述的灾害预警系统，其特征在于，所述加速度计包括正交安装的3支单敏感轴加速度计、正交安装的2支双敏感轴加速度计或者1支3敏感轴加速度计。
9.根据权利要求6所述的灾害预警系统，其特征在于，所述陀螺为机电陀螺、压电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺或者MEMS陀螺。
10.根据权利要求6所述的灾害预警系统，其特征在于，所述加速度计为摆式加速度计或者MEMS加速度计。
11.根据权利要求1所述的灾害预警系统，其特征在于，所述告警中心包括：
无线收发装置，用于通过无线信号接收测量节点发送的山体的运动信息和位置信息，以及发送所述数据综合处理分析系统传送的灾害预警信号；
数据综合处理分析系统，用于根据所述无线收发装置接收的山体运动信息和位置信息判断是否发生灾害，并在发生灾害时发出灾害预警信号，传送给所述无线收发装置。
12.根据权利要求11所述的灾害预警系统，其特征在于，所述告警中心还包括扩音器和/或警示灯，所述扩音器和/或警示灯用于提醒值班人员向交通部门发送灾害警报。
13.根据权利要求11所述的灾害预警系统，其特征在于，所述告警中心还包括显示装置，用于显示灾害发生山体，并用闪烁光点模拟测量节点的位置，确定山体滑坡或者泥石流的运动速度和运动方向以及土石分布范围。
14.根据权利要求1所述的灾害预警系统，其特征在于，所述灾害预警系统中包括多个所述测量节点。
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