[發明專利]基于UWB傳感定位無線自組網山體滑坡崩塌泥石流監測系統

在審

• 申請號: 202010692758.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111815909A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 馮凱
• 申請（專利權）人: 江蘇曌豐智能安防有限公司
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G08B31/00;G01D21/02;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 劉振祥

1.一種基于UWB傳感定位無線自組網山體滑坡崩塌泥石流監測系統，其特征在于，包括若干個UWB傳感裝置、匯聚點、服務器和監控平臺；

所述UWB傳感裝置內置UWB無線收發模塊、核心處理器、蓄電池組、次聲波傳感器、陀螺儀、加速度計、地磁傳感器、土壤水分傳感器和震動傳感器；

所述UWB無線收發模塊用于實現UWB傳感裝置之間的交互連接，以在UWB傳感裝置之間形成戶外中繼網絡，并確保UWB傳感裝置通過戶外中繼網絡與匯聚點進行通信連接；用于根據核心處理器的控制來定時發射電脈沖信號，并用于將接收的鄰近幾個傳感器的電脈沖信號發送給核心處理器，以便于進行定位和時鐘同步；所述核心處理器用于根據所接收的電脈沖信號進行時鐘的同步；

若干個UWB傳感裝置按照蜂窩組網方式散布在山體上，其中每個蜂窩的中心均設置有一個UWB傳感裝置；靠近匯聚點的若干UWB傳感裝置均設置在穩固的基座上，且其絕對坐標已經通過測繪儀器實地測量獲得；且上一級的UWB傳感裝置在定位時選取自身周圍至少三個以上的鄰近UWB傳感裝置作為UWB定位參考基站，進行自身定位，完成自身定位后的UWB傳感裝置又作為下一級待定的UWB定位參考基站，下一級待定的UWB定位參考基站的相對坐標與上一級UWB定位參考基站的絕對坐標之和為下一級待定的UWB定位參考基站的絕對坐標；

所述蓄電池組用于對各部件進行用電的供應；

所述次聲波傳感器用于采集地質滑坡臨滑時巖石斷裂和摩擦時的次聲波信號以及泥石流產生的次聲波信號，并將采集到的次聲波信號實時傳送至核心處理器；所述核心處理器根據自身所接收到的次聲波信號，再結合鄰近幾個傳感器的次聲波信號，通過三角測量原理對一個地質災害次聲源進行地質災害交聲波進行定位測量，并將定位測量結果通過戶外中繼網絡、匯聚點發送給服務器；

所述陀螺儀和加速度計形成慣性測量單元，用于采集UWB傳感裝置運動過程中的自身傾角變化信號和加速度信號，并將自身傾角變化信號和加速度信號實時發送給核心處理器；所述核心處理器用于對接收到的自身傾角變化信號和加速度信號進行處理并獲得所在位置土壤的運動速度和運動距離；

所述地磁傳感器用于采集UWB傳感裝置安裝方向與地磁夾角信號，并將安裝方向與地磁夾角信號實時發送給核心處理器；所述核心處理器用于對接收到的安裝方向和地磁夾角信號進行處理并獲得所在位置的坡面垮塌量及坡面滑動方向；

所述土壤水分傳感器用于采集UWB傳感裝置所在位置的土壤水分含量信號，并將土壤水分含量信號實時發送給核心處理器；所述核心處理器用于對土壤水分含量信號進行處理并獲得所在位置土壤因為水浸潤導致的抗剪切力的變化情況；

所述震動傳感器用于采集UWB傳感裝置周圍的土體擠壓摩擦產生的震動信號，并將震動信號實時發送給核心處理器；所述核心處理器用于對接收到的震動信號進行處理獲得震動強度值，并在震動強度值大于預設的閾值時控制蓄電池組為所有用電部件進行供電；

所述匯聚點用于收集所有的UWB傳感裝置通過戶外中繼網絡匯總的數據，并將數據發送給服務器；

所述服務器通過網絡與監控平臺交互通信，用于將所接收的數據實時發送給監控平臺，并用于接收和執行監控平臺發送的指令；

所述監控平臺實時顯示所接收到的數據，并用于在發生異常情況時控制報警模塊進行監控中心側的報警提醒。

2.根據權利要求1所述一種基于UWB傳感定位無線自組網山體滑坡崩塌泥石流監測系統，其特征在于，所述核心處理器為ARM單片機；所述次聲波傳感器為電容次聲波傳感器。

3.根據權利要求1或2所述一種基于UWB傳感定位無線自組網山體滑坡崩塌泥石流監測系統，其特征在于，蜂窩組網中每個安全有效通信距離內總是有兩個以上的UWB傳感裝置作為中繼節點。

4.根據權利要求3所述一種基于UWB傳感定位無線自組網山體滑坡崩塌泥石流監測系統，其特征在于，所述服務器通過互聯網與監控平臺連接。