本實(shí)用新型涉及一種滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，屬于滾石檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

與滾石滑落監(jiān)測(cè)內(nèi)容相近的是崩塌監(jiān)測(cè)，兩者都是對(duì)危巖體滑動(dòng)或滾動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并提供預(yù)警信息。

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(yùn)動(dòng)。多發(fā)生在大于60°~70°的斜坡上。崩塌的物質(zhì)，稱為崩塌體。崩塌體為土質(zhì)者，稱為土崩；崩塌體為巖質(zhì)者，稱為巖崩；大規(guī)模的巖崩，稱為山崩。崩塌可以發(fā)生在任何地帶，山崩限于高山峽谷區(qū)內(nèi)。崩塌體與坡體的分離界面稱為崩塌面，崩塌面往往就是傾角很大的界面，如節(jié)理、片理、劈理、層面、破碎帶等。崩塌體的運(yùn)動(dòng)方式為傾倒、崩落。崩塌體碎塊在運(yùn)動(dòng)過程中滾動(dòng)或跳躍，最后在坡腳處形成堆積地貌－崩塌倒石錐。

崩塌發(fā)生前一般會(huì)有這樣的前兆：崩塌體后部出現(xiàn)裂縫；崩塌體前緣掉塊、土體滾落、小崩小塌不斷發(fā)生；坡面出現(xiàn)新的破裂變形、甚至小面積土石剝落；巖質(zhì)崩塌體偶爾發(fā)生撕裂摩擦錯(cuò)碎聲。

崩塌監(jiān)測(cè)是指在全面調(diào)查崩塌體及危巖體發(fā)育特征和形成條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)用各種手段觀測(cè)危巖體結(jié)構(gòu)、形態(tài)變化過程，并記錄誘發(fā)崩塌活動(dòng)的各種環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)情況，分析崩塌體及危巖體形變發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)崩塌危險(xiǎn)程度和可能出現(xiàn)的災(zāi)害。崩塌監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容和方法包括：危巖體外部變形監(jiān)測(cè)--應(yīng)用大地形變測(cè)量、衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量、地面傾斜測(cè)量、自動(dòng)遙測(cè)、激光全息攝影等方法監(jiān)測(cè)危巖體位移、裂縫變形和地面變形情況；內(nèi)部變形及物理場(chǎng)變化--應(yīng)用鉆孔傾斜儀、聲發(fā)射測(cè)量、電測(cè)、地應(yīng)力測(cè)量、地溫測(cè)量等方法監(jiān)測(cè)危巖體內(nèi)部滑動(dòng)變形、裂縫擴(kuò)張、地應(yīng)力場(chǎng)變化、地溫場(chǎng)變化情況；崩塌活動(dòng)的動(dòng)力條件與環(huán)境變化--應(yīng)用氣象、水文和微震等觀測(cè)方法監(jiān)測(cè)降雨、水文動(dòng)態(tài)、地下水動(dòng)態(tài)、地震活動(dòng)等;對(duì)可能引發(fā)崩塌的爆破、采挖、削坡、排水等人為活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)也都著重于外部形變監(jiān)測(cè)與內(nèi)部變形及物理場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。外部形變監(jiān)測(cè)有：人工大地形變測(cè)量，通過多次多點(diǎn)測(cè)量，數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)是否存在外部形變；衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量是現(xiàn)在較為流行的一種形變監(jiān)測(cè)方法，通過布置基點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)，由衛(wèi)星定位相對(duì)位移計(jì)算出觀察點(diǎn)的微小形變，達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的；自動(dòng)遙測(cè)、激光全息攝影：利用衛(wèi)星或者無人機(jī)等拍照的方法，通過計(jì)算得出觀察體是否發(fā)生外部形變；裂縫變形監(jiān)測(cè)是通過在觀察體與基礎(chǔ)上裝上裂縫計(jì)，一旦發(fā)生崩塌前兆，首先從裂縫大小上得到預(yù)警。內(nèi)部變形及物理場(chǎng)變化：鉆孔傾斜儀，通過在觀察體上打入鉆孔，放入傾斜儀，測(cè)量?jī)?nèi)部形變；聲發(fā)射測(cè)量、電測(cè)、地應(yīng)力測(cè)量、地溫測(cè)量等方法是指通過特定的儀器，監(jiān)測(cè)內(nèi)部應(yīng)力、地溫等指標(biāo)，通過這些指標(biāo)變形得出可能發(fā)生形變或者滑動(dòng)崩塌的預(yù)測(cè)結(jié)果。

現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方式存在以下缺點(diǎn)：

1．監(jiān)測(cè)范圍窄。現(xiàn)有的多種監(jiān)測(cè)手段，無論是外部形變或者內(nèi)部形變（應(yīng)力），大部分是針對(duì)危巖體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段只適用于監(jiān)測(cè)存在崩塌可能的危巖體，對(duì)活動(dòng)性較高的滾石監(jiān)測(cè)則不太適用。一般滾石并不依托于某個(gè)牢固的巖體，也不存在與依附體的裂縫，而且滾石活動(dòng)性很高，可以隨時(shí)發(fā)生上下左右的位移變化，不適用安裝激光測(cè)距儀或者應(yīng)力采集器等設(shè)備儀器。

2．施工難度大。在現(xiàn)有的多種監(jiān)測(cè)手段下，無論是GPS位移監(jiān)測(cè)，還是激光測(cè)距監(jiān)測(cè)，要在滾石及其依附的巖石或地基上安裝監(jiān)測(cè)儀器都比較困難，有的甚至無法安裝，比如GPS形變監(jiān)測(cè)針對(duì)危巖體就很難在上面安裝衛(wèi)星接收裝置。

3．監(jiān)測(cè)成本高?，F(xiàn)有多種監(jiān)測(cè)技術(shù)中，越是技術(shù)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段，所需的監(jiān)測(cè)成本也越大。比如GPS形變監(jiān)測(cè)，不但需要對(duì)監(jiān)測(cè)體投入較高的設(shè)備成本，還要輔助投入基本參考點(diǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備；再如采用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、全息攝像監(jiān)測(cè)，所投入的工程量比較大，會(huì)因?yàn)闈L石數(shù)量多而投入與成本不匹配。

4．單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸效率不高。現(xiàn)有多種監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，均是通過無線或者有線方式單點(diǎn)采集與傳輸數(shù)據(jù)。也就是說一個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)傳輸通道，各傳感器采集的信息是多通道平行傳遞給數(shù)據(jù)接收裝置的，數(shù)據(jù)傳輸效率較低。

5．預(yù)警信息展示形式單調(diào)?，F(xiàn)有多種監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，把重點(diǎn)技術(shù)都放在形變或內(nèi)應(yīng)力等數(shù)據(jù)采集上，只要采集到變化信息，無論是如何預(yù)警就不是監(jiān)測(cè)重點(diǎn)了，展示形式多是電腦提示預(yù)警信息，短信通知預(yù)警信息，并可以獲得變化數(shù)據(jù)量。但對(duì)于監(jiān)測(cè)點(diǎn)預(yù)警數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行處理與直觀展示，沒有結(jié)合先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)與三維動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行模仿變化狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)范圍廣，施工、監(jiān)測(cè)成本低，傳輸效率高。

為了解決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，包括1個(gè)或多個(gè)安裝在被監(jiān)測(cè)滾石上的數(shù)據(jù)采集傳感器，數(shù)據(jù)采集傳感器連接中繼傳輸主機(jī)，中繼傳輸主機(jī)與終端數(shù)據(jù)接收機(jī)相連，終端數(shù)據(jù)接收機(jī)連接存有滾石編號(hào)和地理信息的服務(wù)器，服務(wù)器連接檢測(cè)屏或者移動(dòng)終端；所述數(shù)據(jù)采集傳感器包括振動(dòng)傳感器、加速度傳感器和無線傳輸模塊，振動(dòng)傳感器、加速度傳感器與無線傳輸模塊相連，無線傳輸模塊與中繼傳輸主機(jī)通訊連接。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，所述中繼傳輸主機(jī)上設(shè)有太陽能供電模塊，太陽能供電模塊為中繼傳輸主機(jī)供電。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，無線傳輸模塊為RF射頻傳輸模塊，中繼傳輸主機(jī)為RF收發(fā)終端，無線傳輸模塊與中繼傳輸主機(jī)之間采用多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的傳輸模式。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，中繼傳輸主機(jī)與終端數(shù)據(jù)接收機(jī)之間通過GPRS無線通信。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，振動(dòng)傳感器和加速度傳感器集成在九軸運(yùn)動(dòng)傳感器上，九軸運(yùn)動(dòng)傳感器與無線傳輸模塊相連后放置于塑料殼體內(nèi)，塑料殼體粘貼在滾石上。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，每塊被監(jiān)測(cè)滾石上均勻分布有3-5個(gè)數(shù)據(jù)采集傳感器。

本實(shí)用新型所述滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)采用加速度與振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)滾石的狀態(tài)，不但適用于所有的崩塌中對(duì)危巖體的監(jiān)測(cè)，還廣泛適用于各類滾石的監(jiān)測(cè)，比現(xiàn)有的對(duì)崩塌的監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的類型更多。本實(shí)用新型前端數(shù)據(jù)采集傳感器安裝方便，只需將三至五個(gè)大小5CM*5CM的方形傳感器用大理石膠貼粘到滾石邊上即可以完成，不需外部電源供電，安裝位置隨意選擇，即貼即用，施工難度很低，施工技術(shù)簡(jiǎn)單。同時(shí)，各滾石監(jiān)測(cè)所有的傳感器用RF收發(fā)終端進(jìn)行傳輸，方圓三公里內(nèi)可以只設(shè)置一臺(tái)中繼傳輸主機(jī)，相對(duì)于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)傳輸技術(shù)的一對(duì)一傳輸，傳輸成本也大大降低。同時(shí)采用地理信息系統(tǒng)與三維動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象形變進(jìn)行模似，對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行還原，對(duì)可能發(fā)生的形變進(jìn)行預(yù)測(cè)展示，與現(xiàn)有短信通知或屏幕顏色預(yù)警相比，更具先進(jìn)性，代表未來信息技術(shù)發(fā)展方向。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、數(shù)據(jù)采集傳感器，2、中繼傳輸主機(jī)，3、終端數(shù)據(jù)接收機(jī)，4、服務(wù)器，5、顯示屏，6、移動(dòng)終端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，一種滾石滑落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)仿真系統(tǒng)，包括多個(gè)安裝在被監(jiān)測(cè)滾石上的數(shù)據(jù)采集傳感器1，數(shù)據(jù)采集傳感器1連接中繼傳輸主機(jī)2，中繼傳輸主機(jī)2與終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3相連，終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3連接存有滾石編號(hào)和地理信息的服務(wù)器4，服務(wù)器4連接檢測(cè)屏5或者移動(dòng)終端6；所述數(shù)據(jù)采集傳感器1包括振動(dòng)傳感器、加速度傳感器和無線傳輸模塊，振動(dòng)傳感器、加速度傳感器與無線傳輸模塊相連，無線傳輸模塊與中繼傳輸主機(jī)2通訊連接。

數(shù)據(jù)采集傳感器1負(fù)責(zé)所監(jiān)測(cè)的滾石的振動(dòng)或滾動(dòng)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集傳感器1分別布設(shè)在所監(jiān)測(cè)的滾石周圍表面上，最好是分布均勻，便于采集各個(gè)角度的變化信息。當(dāng)所監(jiān)測(cè)的滾石發(fā)生振動(dòng)或者滑落時(shí)，數(shù)據(jù)采集傳感器首先捕獲滾石的振動(dòng)或者滑落的加速度信息，并通過無線的方式按設(shè)定的頻率將數(shù)據(jù)上傳到中繼傳輸主機(jī)。

中繼傳輸主機(jī)2負(fù)責(zé)將所接收到的所有的前端數(shù)據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并按設(shè)定的頻率以無線的方式向終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3傳送。以上兩個(gè)階段的傳輸均是無線方式進(jìn)行，前端數(shù)據(jù)采集傳感器1通過RF射頻方式進(jìn)行傳輸，只要其在中繼傳輸主機(jī)2覆蓋范圍內(nèi)，均可以按設(shè)置的通訊協(xié)議，向中繼傳輸主機(jī)2傳送數(shù)據(jù)，不依賴于GPRS方式。而中繼傳輸主機(jī)2向終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是依托于GPRS網(wǎng)終，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊傳輸。

終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3負(fù)責(zé)接收整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)所有中繼傳輸主機(jī)2傳來的數(shù)據(jù)?？梢允悄骋粋€(gè)中繼傳輸主機(jī)2傳來的數(shù)據(jù)，也可以是多個(gè)中繼傳輸主機(jī)2傳來的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是某一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的某一個(gè)滾石的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，也可以是多監(jiān)測(cè)點(diǎn)多個(gè)滾石的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)均由一個(gè)終端數(shù)據(jù)接收機(jī)3統(tǒng)一接收使用。

服務(wù)器內(nèi)存有被監(jiān)測(cè)滾石的編號(hào)以及地理信息，并且服務(wù)器接收終端數(shù)據(jù)接收機(jī)采集的各滾石的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并根據(jù)滾石的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息對(duì)滾石大小及狀態(tài)進(jìn)行仿真，通過檢測(cè)屏或者移動(dòng)終端進(jìn)行展示。用戶可以通過監(jiān)測(cè)屏9（或電腦顯示器）、移動(dòng)終端10等查看系統(tǒng)信息，包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基本情況、監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化狀態(tài)等信息及圖形展示。

本實(shí)施例中，所述中繼傳輸主機(jī)2上設(shè)有太陽能供電模塊，太陽能供電模塊包括太陽能電池板、智能穩(wěn)壓充放電模塊、變壓模塊和蓄電池，太陽能電池板與智能穩(wěn)壓充放電模塊連接，智能穩(wěn)壓充放電模塊與蓄電池和變壓模塊連接，變壓模塊為中繼傳輸主機(jī)供電。

所述無線傳輸模塊為RF射頻傳輸模塊，中繼傳輸主機(jī)2為RF收發(fā)終端，無線傳輸模塊與中繼傳輸主機(jī)2之間采用多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的傳輸模式。

本實(shí)施例中，所述振動(dòng)傳感器和加速度傳感器集成在九軸運(yùn)動(dòng)傳感器上，九軸運(yùn)動(dòng)傳感器與無線傳輸模塊相連后放置于塑料殼體內(nèi)，塑料殼體粘貼在滾石上，作為數(shù)據(jù)采集器采集滾石狀態(tài)。

本實(shí)用新型采用加速度傳感器與振動(dòng)傳感器相結(jié)合的方式檢測(cè)滾石狀態(tài)，不但適用于所有的崩塌中對(duì)危巖體的監(jiān)測(cè)，還廣泛適用于各類滾石的監(jiān)測(cè)，因此本實(shí)用新型所述檢測(cè)系統(tǒng)適用范圍更廣，監(jiān)測(cè)對(duì)象的類型也更多。

其次，本實(shí)用新型前端數(shù)據(jù)采集傳感器安裝方便，只需將三至五個(gè)大小5CM*5CM的方形傳感器用大理石膠貼粘到滾石邊上即可以完成，不需外部電源供電，安裝位置隨意選擇，即貼即用，施工難度很低，施工技術(shù)簡(jiǎn)單。

再次，本實(shí)用新型對(duì)滾石進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，前端數(shù)據(jù)采集傳感器三至五個(gè)，安裝不但方便，使用成本也相當(dāng)?shù)土?。各滾石監(jiān)測(cè)所有的傳感器集群進(jìn)行傳輸，方圓三公里內(nèi)可以只設(shè)置一臺(tái)集群傳輸設(shè)備，相對(duì)于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)傳輸技術(shù)的一對(duì)一傳輸，傳輸成本也大大降低。

第四，本實(shí)用新型采用傳感器集群技術(shù)，在監(jiān)測(cè)范圍三公里范圍內(nèi)，所有的傳感器采集的數(shù)據(jù)都可以集中無線傳輸?shù)揭慌_(tái)接收裝置上，由該集群設(shè)備一并統(tǒng)一上后臺(tái)傳輸所有傳感器采集的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)傳輸、使用、保存的效率與可靠性大大提高。

最后，本實(shí)用新型采用地理信息系統(tǒng)與三維動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象形變進(jìn)行模擬，對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行還原，對(duì)可能發(fā)生的形變進(jìn)行預(yù)測(cè)展示，與現(xiàn)有短信通知或屏幕顏色預(yù)警相比，具有先進(jìn)性與多元化。

以上描述的僅是本實(shí)用新型的基本原理和優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和替換，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。