[發(fā)明專利]非接觸式邊坡崩滑地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)距智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710360225.1
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN106990411A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛凱喜;何松;劉帥;梁炯豐;胡艷香;王榮魯;王勝平;楊國華;葉莉莉;何蘭超
• 申請（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué);薛凱喜
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/88;G08B21/10;G08B21/18;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種邊坡變形遠(yuǎn)距監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國的經(jīng)濟高速發(fā)展，全國范圍內(nèi)越來越多的基本建設(shè)逐漸從市集轉(zhuǎn)向郊外，從城市轉(zhuǎn)向農(nóng)村山區(qū)。很多基建項目為了考慮占地、成本、效率及適用性等因素，其建造的工程地質(zhì)條件較差，尤其是道路交通工程建設(shè)或者山地工業(yè)與民用建筑工程建造過程中往往會出現(xiàn)高切坡，甚至部分工程項目直接建造在潛在巨型滑坡地帶，安全隱患極大。這些邊坡若產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害將會給人民的生命和財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅，同時還會導(dǎo)致國民經(jīng)濟受到重大損失。

滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象。其災(zāi)變機理表現(xiàn)為某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強度而呈現(xiàn)整體滑移失穩(wěn)；產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間，兩側(cè)有切割面。例如中國西南地區(qū)，特別是西南丘陵山區(qū)，最基本的地形地貌特征就是山體眾多，山勢陡峻，土壤結(jié)構(gòu)疏松，易積水，溝谷河流遍布于山體之中，與之相互切割，因而形成眾多的具有足夠滑動空間的斜坡體和切割面。崩塌是指陡峻山坡上巖塊、土體在重力作用下 ，發(fā)生突然的急劇的傾落運動，多發(fā)生在大于60°～70°的斜坡上。近年來，受全球極端氣候影響，邊坡地質(zhì)災(zāi)害也越來越多，各地對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警及防治問題的重視程度也逐步提高。

針對上述需求，國內(nèi)外學(xué)者針對邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報問題提出了多種手段和方法，一般表現(xiàn)為對坡體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變情況或坡體位移的監(jiān)控量測，并根據(jù)其變化情況開展實時預(yù)警預(yù)報。就坡體位移監(jiān)測而言，傳統(tǒng)的邊坡位移監(jiān)測方式有兩種：一種為深孔位移監(jiān)測，主要采用深孔測斜儀監(jiān)測地下巖土體的水平位移量；另一種為地表位移監(jiān)測，主要是測定幾個坡面固定點隨時間的位移變化情況，從而達(dá)到監(jiān)測的目的。根據(jù)監(jiān)測手段的自動化程度，對邊坡巖土體變形的監(jiān)測又可分為有人值守的現(xiàn)場監(jiān)測和無人值守的自動化監(jiān)測兩種：現(xiàn)場監(jiān)測一般是通過人工巡視和測量記錄坡體各點位的位移變化情況，但這種方式人、財力消耗較大且監(jiān)測效果不明顯，在人類活動較少的地方不適用；自動化監(jiān)測是當(dāng)下最提倡的監(jiān)測方法，它又分為本地監(jiān)測和遠(yuǎn)距監(jiān)測兩種，他們的本質(zhì)區(qū)別在于對測量數(shù)據(jù)采取本地處理還是遠(yuǎn)距傳輸處理，顯然后者適用范圍更加廣泛。

當(dāng)前，遠(yuǎn)距監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)過程中主要依賴數(shù)碼相機或激光測距儀，如吳立新、王植、劉純波發(fā)明了滑坡體位移和姿態(tài)遠(yuǎn)距離快速監(jiān)測報警裝置和方法，其使用數(shù)碼相機拍攝遠(yuǎn)距離滑坡體目標(biāo)影像，并通過＂基于圖像局部組合特征向量集＂的特征匹配的方法，對不同時間拍攝的滑坡體目標(biāo)影像進(jìn)行特征匹配和目標(biāo)識別，再利用手持式激光測距儀獲得相對距離信息。這種方法對數(shù)碼相機的要求極高，并且數(shù)碼相機在戶外惡劣條件下易發(fā)生不可控現(xiàn)象，且成本偏高。同時，通過攝像機對觀測體進(jìn)行拍攝匹配特征，距離因素影響較大，微小特征難以識別，觀測體的植被樹木易對這種觀測方法的結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，且植被樹木受季節(jié)性影響較大，故該方法在野外監(jiān)測的準(zhǔn)確度有待考察；趙宇、崔鵬、段曉康發(fā)明了一種智能型地質(zhì)災(zāi)害綜合監(jiān)測系統(tǒng)及多級預(yù)報分析方法，主要是對深部變形進(jìn)行監(jiān)測，其表層的監(jiān)測主要是采用多個定點激光測距儀，對選定物體進(jìn)行測距，缺點是測點少、耗材較多，在實際安裝過程中也存在繁瑣等問題。

基于上述判斷，在邊坡地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域亟需開發(fā)一套非接觸式邊坡崩滑地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)距智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，使其根據(jù)坡形斷面變化情況直觀的研判坡體所處的穩(wěn)定狀態(tài)，劃定預(yù)警級別，同時將其研判結(jié)果即時發(fā)送至地災(zāi)防治管理部門，并在現(xiàn)場發(fā)出預(yù)警信息，從而實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警多方動態(tài)響應(yīng)的目的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明內(nèi)容概述

為了克服現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)邊坡定點監(jiān)測直觀性差，數(shù)據(jù)量不充分等缺憾, 本發(fā)明提供一種非接觸式邊坡崩滑地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)距智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能測出坡體定點的位移及變形情況，而且能夠通過自動巡航掃描向數(shù)據(jù)處理終端傳輸連續(xù)性點云數(shù)據(jù)，進(jìn)而由數(shù)據(jù)處理平臺轉(zhuǎn)換為多時序?qū)Ρ蕊@示的坡體姿態(tài)變化圖，最終即可通過手機等便攜式終端和現(xiàn)場警示裝置實現(xiàn)同步預(yù)警。

擬解決的技術(shù)問題與采取的技術(shù)方案

擬解決的技術(shù)問題包括：（1）坡體危險斷面線狀點云數(shù)據(jù)的采集與傳輸；（2）坡體姿態(tài)多時序點云數(shù)據(jù)的處理、終端顯示及現(xiàn)場警示；（3）監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：