[發明專利]一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警系統及方法

在審

• 申請號: 201710370031.X
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107240228A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 賀小星;馬飛虎;孫喜文;姜珊珊;金依辰
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G01C9/00;G01B7/16;G01S19/43
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術領域

本發明屬于災害預警技術領域，涉及一種地質災害預警系統及方法，具體涉及一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警系統及方法。

背景技術

現代活動的四個火山巖帶主要是環太平洋火山帶、大西洋火山帶、地中海火山帶和東非火山帶，對這幾個火山帶的監測安裝了大量的傳感器，設置諸多的地震站，如圣海倫斯火山周圍有13個，夏威夷基拉韋亞火山周圍有47個，印尼默拉皮火山周圍設6個，蘇弗里埃爾火山在1978年4月大爆發前，可感地震每小時達15次，火山活動的過程常造成許多微小地震，大爆發更能引起強烈地震。地震的發生也常導致火山活動。目前，對火山的監測有諸多的方案，向生建等人利用地震監測設備、山體滑坡監測設備、泥石流監測設備等，連接客戶端與報警器，遠程管理監測數據；柯福陽利用采集每個監測站點和連續運行的參考站以及周邊的觀測數據分析處理進行預警；張科元根據地震周期和現有監測地震和火山的監測數據在地殼內壓力增大時人工引爆地球上現有的休眠火山小規模分批噴發排放地球內部的高壓物質以減輕地球內部壓力；但是，上述等人的監測系統，需求設備量大，數據的精準度不高，需求人工人力的支持量強度大，未考慮前期火山微小地表的運動狀態的變化，基于此，針對現有對火山監測和預警系統的現狀，需要提供一種低成本、便利又測量精度較高的火山監測預警系統及方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警系統及方法。

本發明的系統所采用的技術方案是：一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警系統，其特征在于：包括傾斜測量子系統、GPS監測子系統、地控預警子系統；

所述傾斜測量子系統，用于根據地表結構因受到巖漿的壓力或質量再分布而發生形變而引起的傾斜測量子系統形變，獲得的地表傾斜角度，從而判斷火山地表運動的微小形變，并根據預設的限值，進行預警；

所述GPS監測子系統，用于獲取原始觀測數據，判斷火山運動引起的地表位移量，進行相應的火山運動狀態監測；

所述地控預警子系統，用于接收傾斜測量子系統和GPS監測子系統傳輸的傾斜測量數據和GPS數據，并進行數據處理，分析得到預警數據，并根據設置的預警值，發出預警信號，從而實現對火山狀態進行檢測。

本發明的方法所采用的技術方案是：一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：測量地表傾斜度；

根據地表結構因受到巖漿的壓力或質量再分布而發生形變而引起的傾斜儀形變，獲得的地表傾斜角度θ；

步驟2：測量地表位移量；

利用設置在火山口兩側的GPS接收機，獲取GPS基線向量、載波相位觀測值、星歷歷元數據；對星歷歷元數據進行GPSRTK處理，組設的載波相位雙差觀測方程以及雙差觀測方程的誤差方程模型，精準處理觀測數據，實時觀測數據實時處理數據，判斷基線長以及地表監測點的三維坐標是否有變形，坐標位移量是否在預警數據精度范圍；

步驟3：預警；

接收處理后的傾斜測量子系統和GPS監測子系統傳輸的傾斜測量數據和GPS數據，分析得到預警數據，并根據設置的預警值，發出預警信號；

如果不在預警數據范圍內，則對當前傾斜測量子系統和GPS監測子系統觀測值進行最小二乘估計，然后重復迭代，全天候、實時的連續進行觀測。

相對于現有技術，本發明的有益效果是：本發明對數據處理嚴格把關，消除粗差，對數據的高精度、高要求使得對火山的監測更加準確，保證了數據的可靠性，實現對火山的全天候監測和數據的實時更新，通過對數據的分析能夠及時對危險信息發出預報。

附圖說明

圖1是本發明實施例的傾斜儀結構示意圖；

圖2是本發明實施例的數據傳輸流程圖；

圖3是本發明實施例的方法流程圖；

圖4是本發明實施例的數據處理流程圖。

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提供的一種基于傾斜儀和GPS的火山監測與預警系統，包括傾斜測量子系統、GPS監測子系統、地控預警子系統；