本發(fā)明專利技術提供了一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，相應的裝置的所述傳感器模塊的信號輸出端與所述信號放大器的信號輸入端連接，所述信號放大器的信號輸出端與所述A/D轉換器的信號輸入端連接，所述A/D轉換器的信號輸出端與所述主控單元的信號輸入端連接，所述主控單元的信號輸出端分別與所述無線傳輸模塊的信號輸入端和所述報警模塊的信號輸入端連接，所述報警模塊的信號輸出端與所述無線傳輸模塊的報警信號輸入端連接。本發(fā)明專利技術不受溫度、壓力、惰性氣體和蒸汽的影響，也不受被測介質(zhì)物理特性變化等影響，測量精度可達到毫米級，并且能源消耗少，使用壽命長，可實現(xiàn)很高的防護等級，適用于無人值守的野外環(huán)境。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，屬于地質(zhì)安全監(jiān)測
技術介紹
泥石流是一種能夠短時間造成巨大經(jīng)濟損失和大量人員傷亡的自然災害，具有突發(fā)性強、預測預報難度大、來勢猛、成災快、破壞性強、季節(jié)性強、頻率高、地域性明顯、易發(fā)性強等特點。現(xiàn)有的對泥石流災害的監(jiān)測方法主要采用在野外建立建議監(jiān)測點，利用超聲波測量儀器對泥水位進行測量。采用超聲波泥水位監(jiān)測的方法存在以下缺陷和不足超聲波作為一種機械波，在傳播的過程中容易受到周圍環(huán)境以及傳播介質(zhì)的影響，溫度、大氣壓力等都會影響超聲波測量的精度。由于超聲波傳播速度較低，所以用于實時監(jiān)測會有一定的滯后性。超聲波測距過程中要求超聲波發(fā)射端與接受端垂直于被測面，否則將會導致接收到的超聲波信號過低而無法測量，這就對儀器的安裝提出了較高的要求，并且在泥石流發(fā)生時液面波動劇烈，無法保持與儀器的垂直，這種情況下，利用超聲波對泥水位監(jiān)測的可靠性無法保證。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術為解決現(xiàn)有的采用超聲波泥水位監(jiān)測技術中存在的容易受環(huán)境和傳播介質(zhì)的影響、存在一定的滯后性、設備安裝要求較高以及可靠性較差的問題，進而提供了一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置及系統(tǒng)。為此，本專利技術提供了如下的技術方案一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置，包括傳感器模塊、信號放大器、A/D轉換器、主控單元、無線傳輸模塊和報警模塊，所述傳感器模塊的信號輸出端與所述信號放大器的信號輸入端連接，所述信號放大器的信號輸出端與所述A/D轉換器的信號輸入端連接，所述A/D轉換器的信號輸出端與所述主控單元的信號輸入端連接，所述主控單元的信號輸出端分別與所述無線傳輸模塊的信號輸入端和所述報警模塊的信號輸入端連接，所述報警模塊的信號輸出端與所述無線傳輸模塊的報警信號輸入端連接。一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)中繼站、遠程服務器和山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置；所述山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置用于對監(jiān)測點的雨量、地聲、泥水位進行采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過AD轉換后發(fā)送給數(shù)據(jù)中繼站，同時分析采集的數(shù)據(jù)，若滿足發(fā)生山洪泥石流的條件則向所述數(shù)據(jù)中繼站發(fā)出相應級別的預警信號；所述數(shù)據(jù)中繼站用于將所述山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)和預警信號發(fā)送給所述遠程服務器；所述遠程服務器用于保存所述山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且當將所述山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置發(fā)送預警信號時，提示工作人員。本專利技術采用微波雷達對泥水位進行監(jiān)測，微波雷達采用非接觸測量的方式，應用范圍廣，可用于液體、乳狀體、熔融體等形態(tài)物體的野外測量，被側介質(zhì)可以是易燃、易爆、腐蝕性強的高溫、高壓狀態(tài)物質(zhì)；微波雷達采用高頻電磁波進行測量，具有不受溫度、壓力、惰性氣體和蒸汽的影響，也不受被測介質(zhì)物理特性變化等影響，測量精度可達到毫米級，優(yōu)于機械波的相關特性；微波雷達發(fā)射的電磁波功率僅為lmW，能源消耗少，并且由于其內(nèi)部沒有機械部件，不易磨損，使用壽命長，可實現(xiàn)很高的防護等級，適用于無人值守的野外環(huán)境；結合傳統(tǒng)的泥石流預測機制，以超聲波泥水位監(jiān)測為主，雨量監(jiān)測、地聲監(jiān)測為輔，形成多級預警系統(tǒng)；監(jiān)測信息通過中繼站傳輸?shù)竭h程服務器，在發(fā)生泥石流時，預警信息可通知到相關負責人。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本專利技術的具體實施方式提供的山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術的具體實施方式提供的電磁波泥水位傳感器測量原理圖；圖3是本專利技術的具體實施方式提供的電磁波泥水位傳感器發(fā)射的電磁波信號周期狀態(tài)不意圖；圖4是本專利技術的具體實施方式提供的山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；圖5是本專利技術的具體實施方式提供的山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測系統(tǒng)的預警邏輯框圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術的具體實施方式提供了一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置，如圖I所不，包括傳感器模塊11、信號放大器12、A/D轉換器13、主控單兀14、無線傳輸模塊15和報警模塊16，傳感器模塊11的信號輸出端與信號放大器12的信號輸入端連接，信號放大器12的信號輸出端與A/D轉換器13的信號輸入端連接，A/D轉換器13的信號輸出端與主控單元14的信號輸入端連接，主控單元14的信號輸出端分別與無線傳輸模塊15的信號輸入端和報警模塊16的信號輸入端連接，報警模塊16的信號輸出端與無線傳輸模塊15的報警信號輸入端連接。具體的，傳感器模塊11可以包括電磁波雷達、地聲檢波器和雨量計。電磁波雷達主要用于泥水位測量，電磁波具有直線性好、受傳播介質(zhì)影響小、抗干擾能力強、對復雜頁面測量準確的特性，非常適合用于泥水混漿以及混雜石塊和波浪的泥石流液面測量；地聲檢波器負責對地聲信號的采集，主要針對低頻震動信號，當泥石流發(fā)生時可以有效采集石塊撞擊泥石流溝壁以及波浪拍打泥石流溝壁產(chǎn)生的低頻震動；雨量計主要負責對降雨量進行采集，并可根據(jù)監(jiān)測點的環(huán)境特點設置閾值，對相應的雨量導致山洪泥石流發(fā)生的可能性進行分析。信號放大器12負責將傳感器模塊11采集的信號放大為0-5V標準電壓信號；A/D轉換器13負責將放大后的0-5V標準電壓信號(模擬信號)準換為數(shù)字信號；主控單元14 (可采用MCU)是負責對采集的信號進行計算和分析，對于常規(guī)的采集信號直接送到數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳，當采集的信號滿足報警設定的閾值時通過報警模塊將報警信號發(fā)送。另外，由于野外無法使用市電作為電源，因此可采用太陽能板或單獨的供電模塊(如蓄電池)為傳感器模塊11、信號放大器12、A/D轉換器13、主控單元14、無線傳輸模塊15和報警模塊16供電。當日照充足的情況下太陽能板負責能源供應并且給供電模塊充電，在夜晚或陰天等無日照的情況下利用供電模塊供電。本具體實施方式提供的山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置的原理是由于泥石流發(fā)生時伴隨著大量泥漿以及高速運動的石塊等物，若采用接觸式測量方式對泥水位進行測量，傳感器極易被損壞，所以利用接觸式測量方式對泥水位進行測量在泥石流監(jiān)測預警中是不適用的。圖2給出了電磁波泥水位傳感器測量原理，對泥水位進行非接觸式測量，能有效避免泥漿和石塊對傳感器造成損害，能夠實現(xiàn)長時間有效監(jiān)測。利用電磁波進行測量具有測量精度高、方向性好、受介質(zhì)影響小、對被測平面水平程度要求低等優(yōu)勢。電磁波由天線發(fā)出，在空間介質(zhì)中以光速傳播(3*108m/s)當遇到被測物體后反射回來，回波由傳感器的天線接收，通過計算電磁波發(fā)射與接收到回波間的時間差可得出天線與被測物之間的距離D，即D = C*T/2其中為C為光速，T為電磁波發(fā)射與回波接收之間的時間差。電磁波的發(fā)射采用脈沖式，通過天線不斷發(fā)出周期為278ns的脈沖包，在每個脈沖包中包含一個周期為Ins的發(fā)射脈沖，在發(fā)射脈沖期間天本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種山洪泥石流電磁波泥水位監(jiān)測裝置，其特征在于，包括傳感器模塊、信號放大器、A/D轉換器、主控單元、無線傳輸模塊和報警模塊，所述傳感器模塊的信號輸出端與所述信號放大器的信號輸入端連接，所述信號放大器的信號輸出端與所述A/D轉換器的信號輸入端連接，所述A/D轉換器的信號輸出端與所述主控單元的信號輸入端連接，所述主控單元的信號輸出端分別與所述無線傳輸模塊的信號輸入端和所述報警模塊的信號輸入端連接，所述報警模塊的信號輸出端與所述無線傳輸模塊的報警信號輸入端連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：曹修定，殷躍平，陳紅旗，楊凱，王晨輝，董翰川，
申請(專利權)人：中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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