[發明專利]一種滑坡孕育過程聲波監測方法及裝置

在審

• 申請號: 201910165276.8
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109884695A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 朱星;許強;王浩;霍冬冬
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/36;G01V1/22
• 代理公司: 成都創新引擎知識產權代理有限公司 51249
• 代理人: 向群

本發明涉及一種滑坡孕育過程聲波監測方法及裝置，實現了自動監測與識別異常聲波事件的到達時刻，并觸發異常波形事件時間序列的緩存、主頻分析和遠程無線傳輸，根據主頻分析結果甄別是否是滑坡孕育過程所產生的聲波信號，如果是則發送，如果否則放棄；同時，無線遠程傳輸占據了實時在線監測裝置系統功耗最大份額，因此，該方法和裝置只將有用數據序列發送至遠端監測中心進行進一步分析，極大降低了監測裝置的系統功耗，也減少了無用數據序列的傳輸、存儲和分析的冗余工作，提高了裝置工作的可靠性和高效性。

技術領域

本發明涉及坡體監測技術領域，具體地，涉及一種滑坡孕育過程聲波監測方法及裝置。

背景技術

滑坡是十分危險的事，尤其是在盆地、丘陵地段，在雨季，山體極易滑坡。一些山體其臨近居民區，滑坡將給人們帶來嚴重的經濟損失，甚至生命損失，其損失是不可估量的。

我國地貌特征豐富，很多城市依山而建，隨著城市化進程的向前發展，城市內的人口密度不斷提高，一旦在城市周邊發生山體滑坡，將會給環境造成難以修復的破壞，更重要的是會給人們的生命財產帶來極大的隱患。山體滑坡的爆發時間短且破壞力極大，待到發現時再進行撤離大都為時以晚，而受影響的村莊、城市將會遭受不可逆轉的破壞。因此，如何在山體滑坡發生前進行監測，是預防和治理山體滑坡的最有效手段。

現有的滑坡監測裝置，其自動化數據采集方式主要有兩種：(1)依據傳統的香農-奈奎斯特采樣進行等間隔時間(或者固定采樣頻率)采樣；(2)基于壓縮感知理論，采用壓縮采樣算子對模擬信號輸入帶寬進行壓縮，實現模擬壓縮采樣。但是，對于寬頻范圍的滑坡聲波信號，傳統的香農-奈奎斯特采樣方法進行聲波信號的采樣可能丟失重要采樣點信息，使得擬合結果失真，或者采樣到過多重復信息，獲得非常龐大的數據量，增加數據傳輸、處理和分析工作量，從而會提高監測設備的整體功耗，降低監測設備的長期穩定性。另外，壓縮采樣算法在一定程度上很好的重構原始信號，并有效降低了采樣后的數據量，但是壓縮采樣算法實現較為復雜，且會提高監測設備的整體功耗。

但是，滑坡監測裝置在在電池容量有限的情況下，要滿足高可靠性和少維護量的要求，給現有滑坡監測裝置的正常運行帶來嚴峻挑戰，因此，如何設計智能數據采集方法自動識別有用數據并通過無線發送至用戶，降低現有滑坡監測裝置的總體功耗以及提高其穩定性是亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種滑坡孕育過程聲波監測方法及裝置，用于解決傳統連續監測儀器功耗高、穩定性差、無用數據冗余的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種滑坡孕育過程聲波監測方法，包括以下步驟：

采集滑坡監測區域的聲波模擬信號，所述聲波模擬信號包括發生時間、發生地址、聲波模擬信號幅度；

對所述聲波模擬信號進行預處理，得到聲波數字序列；

采用改進型STA/LTA算法對所述聲波數字序列進行處理，并將STA/LTA的比值與異常波形閾值進行比較，得到大于異常波形閾值的聲波數字序列，所述異常波形閾值根據現場噪聲水平設置，可設為0.3；

對大于異常波形閾值的聲波數字序列進行主頻分析，得到滑坡孕育過程聲波頻段范圍內的聲波數字序列，所述滑坡孕育過程聲波頻段范圍為0.01～20Hz；

存儲得到的滑坡孕育過程聲波頻段范圍內的聲波數字序列。

進一步，對所述聲波模擬信號進行預處理，得到聲波數字序列，具體包括：

對所述聲波模擬信號進行高通濾波；

對高通濾波后的聲波模擬信號進行放大處理；

對放大后的聲波模擬信號進行采樣；