一种地质灾害诱发性滑坡监测装置

1.本发明涉及一种监测装置，具体为地质灾害诱发性滑坡监测装置，属于滑坡监测技术领域。


背景技术：

2.滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，运动的岩体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩体称为滑床，地质灾害诱发性滑坡监测属于自然灾害与防治学科，用以观测和分析各种滑坡前兆现象，记录滑坡形成活动过程的各种工作，主要监测内容包括：斜坡不同部位各种裂缝发展过程、岩土体松弛以及局部坍塌、沉降隆起活动；各种地下、地面变形位移现象；地下水水位、水量、水化学特征；树木倾斜和各种建筑物变形；降雨以及地震活动等外部环境变化：动物活动异常，通过这些工作，取得有关数据和资料，为滑坡预报和灾害防治提供依据；
3.传统的地质灾害诱发性滑坡监测装置在进行使用时，通常仅是利用各种传感器对监测区域内的孔隙水压、地表位移、土壤含水率和降雨量等数据进行监测，然后通过数据分析的方式进行滑坡监测预警，监测方式较为单一，无法对坡体上的指定特征进行监测，容易在局部坍塌或发生坠石时，而无法及时进行预警，为此，提出一种地质灾害诱发性滑坡监测装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明希望提供一种地质灾害诱发性滑坡监测装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。
5.本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种地质灾害诱发性滑坡监测装置，包括机架组件和监测预警机构，所述机架组件包括支撑架、置物架、电控箱和连接杆；
6.所述监测预警机构包括监控摄像头、plc控制器、通讯模块、手机推送模块、土壤传感器、孔隙水压传感器、拉线式位移传感器和雨量计；
7.所述置物架固定连接于所述支撑架的顶部，所述电控箱安装于所述支撑架的外侧壁底部，所述连接杆固定连接于所述置物架的底部，所述监控摄像头安装于所述连接杆远离监控摄像头的一端，所述plc控制器安装于所述电控箱的内侧壁顶部，所述通讯模块安装于所述电控箱的内侧壁中部，所述手机推送模块安装于所述电控箱的内侧壁一侧，所述土壤传感器、孔隙水压传感器和电控箱均设于所述支撑架的一侧，所述雨量计安装于所述置物架的上表面中部。
8.进一步优选的，所述置物架的一侧固定连接有外支架，所述外支架的上表面安装有光伏发电板。
9.进一步优选的，所述支撑架的外侧壁靠近置物架的一侧安装有路灯架。
10.进一步优选的，所述支撑架的外侧壁中部安装有扩音器，所述扩音器的上表面安
装有警示灯。
11.进一步优选的，所述电控箱的内侧壁安装有置物板，所述置物板的内侧壁安装有控制面板。
12.进一步优选的，所述电控箱的内侧壁远离手机推送模块的一侧安装有定位模块，所述电控箱的内侧壁底部均匀安装有继电器。
13.进一步优选的，所述支撑架的一侧设有预埋管体，所述拉线式位移传感器安装于所述预埋管体的内侧壁底部。
14.进一步优选的，所述预埋管体的下方设有连接环，所述连接环的内侧壁滑动连接有锚杆，所述拉线式位移传感器的输出绳固定连接于所述连接环的外侧壁。
15.进一步优选的，所述预埋管体的内侧壁中部安装有陀螺仪传感器，所述电控箱远离支撑架的一侧铰接有门体。
16.进一步优选的，所述监控摄像头、通讯模块、土壤传感器、孔隙水压传感器、拉线式位移传感器、雨量计、控制面板和陀螺仪传感器的信号输出端通过导线电性连接于plc控制器的信号输入端，所述plc控制器的信号输出端通过导线电性连接于通讯模块、控制面板和扩音器的信号输入端，所述plc控制器的电性输出端通过导线电性连接于继电器的电性输入端，所述继电器的电性输出端通过导线电性连接于警示灯的电性输入端。
17.本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过监控摄像头对坡体进行图像采集，然后通过plc控制器对监控摄像头采集的图像进行分割处理，用以对坡体上突出的特征进行提取，然后通过通讯模块将提取的特征传输至控制终端，以便根据实际需求选择是否在特征上添加监测点，当监测点添加完成后，通过plc控制器利用图像处理算法对监测点变化及运动轨迹进行监测，从而可以在传感器监测的基础上利用图像处理的方式对坡体上的指定特征进行监测，增加了监测方式，且当监测区域内发生局部坍塌或坠石时，可以及时进行预警，提高了检测效果。
18.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的结构图；
21.图2为本发明的剖视结构示意图；
22.图3为本发明电控箱的内部结构示意图；
23.图4为本发明电控箱的剖视结构示意图；
24.图5为本发明预埋管体的剖视结构示意图；
25.图6为本发明的侧视结构示意图；
26.图7为本发明的仰视结构示意图。
27.附图标记：1、机架组件；2、监测预警机构；101、支撑架；102、置物架；103、电控箱；104、连接杆；201、监控摄像头；202、plc控制器；203、通讯模块；204、手机推送模块；205、土壤传感器；206、孔隙水压传感器；207、拉线式位移传感器；208、雨量计；41、外支架；42、路灯架；43、扩音器；44、警示灯；45、门体；46、置物板；47、控制面板；48、预埋管体；49、陀螺仪传感器；50、连接环；51、锚杆；52、光伏发电板；53、定位模块；54、继电器。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
30.如图1-7所示，本发明实施例提供了一种地质灾害诱发性滑坡监测装置，包括机架组件1和监测预警机构2，机架组件1包括支撑架101、置物架102、电控箱103和连接杆104；
31.监测预警机构2包括监控摄像头201、plc控制器202、通讯模块203、手机推送模块204、土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207和雨量计208；
32.置物架102固定连接于支撑架101的顶部，电控箱103安装于支撑架101的外侧壁底部，连接杆104固定连接于置物架102的底部，监控摄像头201安装于连接杆104远离监控摄像头201的一端，plc控制器202安装于电控箱103的内侧壁顶部，通讯模块203安装于电控箱103的内侧壁中部，手机推送模块204安装于电控箱103的内侧壁一侧，土壤传感器205、孔隙水压传感器206和电控箱103均设于支撑架101的一侧，雨量计208安装于置物架102的上表面中部。
33.在一个实施例中，置物架102的一侧固定连接有外支架41，外支架41的上表面安装有光伏发电板52；通过光伏发电板52将太阳能转化为电能，用以为监测装置进行供电。
34.在一个实施例中，支撑架101的外侧壁靠近置物架102的一侧安装有路灯架42；通过路灯架42为支撑架101周边进行夜间照明。
35.在一个实施例中，支撑架101的外侧壁中部安装有扩音器43，扩音器43的上表面安装有警示灯44；通过警示灯44和扩音器43进行声光预警。
36.在一个实施例中，电控箱103的内侧壁安装有置物板46，置物板46的内侧壁安装有控制面板47；通过控制面板47将初始化指令录入plc控制器202内，然后通过plc控制器202对监控摄像头201、土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207、雨量计208和陀螺仪传感器49采集的数据进行初始化处理。
37.在一个实施例中，支撑架101的一侧设有预埋管体48，拉线式位移传感器207安装于预埋管体48的内侧壁底部，预埋管体48的下方设有连接环50，连接环50的内侧壁滑动连接有锚杆51，拉线式位移传感器207的输出绳固定连接于连接环50的外侧壁；通过锚杆51将连接环50和拉线式位移传感器207的绳端钉入地底深处，避免了地表位移传感器跟随土层一起运动而导致监测数据出现误差的情况发生。
38.在一个实施例中，预埋管体48的内侧壁中部安装有陀螺仪传感器49，电控箱103远离支撑架101的一侧铰接有门体45，电控箱103的内侧壁远离手机推送模块204的一侧安装有定位模块53，电控箱103的内侧壁底部均匀安装有继电器54，监控摄像头201、通讯模块
203、土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207、雨量计208、控制面板47和陀螺仪传感器49的信号输出端通过导线电性连接于plc控制器202的信号输入端，plc控制器202的信号输出端通过导线电性连接于通讯模块203、控制面板47和扩音器43的信号输入端，plc控制器202的电性输出端通过导线电性连接于继电器54的电性输入端，继电器54的电性输出端通过导线电性连接于警示灯44的电性输入端；通过plc控制器202接收监控摄像头201、通讯模块203、土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207、雨量计208、控制面板47和陀螺仪传感器49的数据，通过继电器54控制警示灯44的开启和关闭。
39.在一个实施例中，通讯模块203的型号为nrf24l01；土壤传感器205的型号为ha2001；孔隙水压传感器206的型号为zc8006s；plc控制器202的型号为tb6569fg；陀螺仪传感器49的型号为crs07-11；拉线式位移传感器207的型号为btls130-j20m。
40.在一个实施例中，plc控制器202的图像处理算法为光流金字塔算法，主要利用goodfeaturestotrack函数提取特征点，然后利用cornersubpix函数将精度调至亚像素级，然后通过termcriteria控制迭代次数和期望的精度阈值，然后进行光流金字塔的处理，输出特征点的坐标，然后进行可视化，对两张图像进行拼接，根据特征点坐标的变化输出横纵方向的位移。
41.本发明在工作时：通过利用预埋的方式将支撑架101的底部安装至指定位置，然后将土壤传感器205和孔隙水压传感器206分别安装在坡体指定位置，然后再坡体上开设观测孔，然后利用锚杆51将连接环50和拉线式位移传感器207的绳端钉入地底深处，然后对观测孔进行回填，然后将预埋管体48插入观测孔内，从而避免了地表位移传感器跟随土层一起运动而导致监测数据出现误差的情况发生，待装置整体安装调试完成后，通过移动门体45将电控箱103打开，然后通过利用控制面板47将初始化指令录入plc控制器202内，然后通过plc控制器202对监控摄像头201、土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207、雨量计208和陀螺仪传感器49采集的数据进行初始化处理，然后通过土壤传感器205、孔隙水压传感器206、拉线式位移传感器207、雨量计208和陀螺仪传感器49分别对土壤含水量、孔隙水压、土层位移、降雨量和预埋管体48的偏转角数据进行采集，然后通过plc控制器202对采集的数据进行分析处理，用以计算和预测当前监测区域内发生滑坡的概率，同时，通过监控摄像头201对坡体进行图像采集，然后通过plc控制器202对监控摄像头201采集的图像进行分割处理，用以对坡体上的突出特征进行提取，然后利用特征库对提取的特征进行比对，用以选取常用的特征图像数据，然后通过通讯模块203将plc控制器202处理后的图像数据传输至远程控制终端，以便人工根据实际需求选择是否在特征上添加监测点，当监测点添加完成后，通过通讯模块203将监测点及图像数据反馈至plc控制器202，然后通过plc控制器202利用图像处理算法对监测点变化及运动轨迹进行监测，从而可以在传感器监测的基础上利用图像处理的方式对坡体上的指定特征进行监测，增加了监测方式，且当监测区域内发生局部坍塌或坠石时，可以及时进行预警，提高了检测效果，当计算和预测结果达到预警范围、单个监测点或多个检测点发生位移时，通过plc控制器202利用继电器54启动警示灯44根据预测结果进行一至四级预警，并通过plc控制器202利用扩音器43进行对应的语音播报，同时，通过plc控制器202生成对应的推送短信，然后通过手机推送模块204将推送短信反馈至运营商基站，然后通过基站向该区域内的手机用户发送预警信息推送，且可以通过监测点的运动轨迹和方向预测滑坡方向及波及的区域，以便在预警信息推送时提
供针对性的规避方案。
42.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种地质灾害诱发性滑坡监测装置，包括机架组件(1)和监测预警机构(2)，其特征在于：所述机架组件(1)包括支撑架(101)、置物架(102)、电控箱(103)和连接杆(104)；所述监测预警机构(2)包括监控摄像头(201)、plc控制器(202)、通讯模块(203)、手机推送模块(204)、土壤传感器(205)、孔隙水压传感器(206)、拉线式位移传感器(207)和雨量计(208)；所述置物架(102)固定连接于所述支撑架(101)的顶部，所述电控箱(103)安装于所述支撑架(101)的外侧壁底部，所述连接杆(104)固定连接于所述置物架(102)的底部，所述监控摄像头(201)安装于所述连接杆(104)远离监控摄像头(201)的一端，所述plc控制器(202)安装于所述电控箱(103)的内侧壁顶部，所述通讯模块(203)安装于所述电控箱(103)的内侧壁中部，所述手机推送模块(204)安装于所述电控箱(103)的内侧壁一侧，所述土壤传感器(205)、孔隙水压传感器(206)和电控箱(103)均设于所述支撑架(101)的一侧，所述雨量计(208)安装于所述置物架(102)的上表面中部。2.根据权利要求1所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述置物架(102)的一侧固定连接有外支架(41)，所述外支架(41)的上表面安装有光伏发电板(52)。3.根据权利要求1所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述支撑架(101)的外侧壁靠近置物架(102)的一侧安装有路灯架(42)。4.根据权利要求1所述的滑坡监测装置，其特征在于：所述支撑架(101)的外侧壁中部安装有扩音器(43)，所述扩音器(43)的上表面安装有警示灯(44)。5.根据权利要求4所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述电控箱(103)的内侧壁安装有置物板(46)，所述置物板(46)的内侧壁安装有控制面板(47)。6.根据权利要求5所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述电控箱(103)的内侧壁远离手机推送模块(204)的一侧安装有定位模块(53)，所述电控箱(103)的内侧壁底部均匀安装有继电器(54)。7.根据权利要求6所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述支撑架(101)的一侧设有预埋管体(48)，所述拉线式位移传感器(207)安装于所述预埋管体(48)的内侧壁底部。8.根据权利要求7所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述预埋管体(48)的下方设有连接环(50)，所述连接环(50)的内侧壁滑动连接有锚杆(51)，所述拉线式位移传感器(207)的输出绳固定连接于所述连接环(50)的外侧壁。9.根据权利要求7所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述预埋管体(48)的内侧壁中部安装有陀螺仪传感器(49)，所述电控箱(103)远离支撑架(101)的一侧铰接有门体(45)。10.根据权利要求9所述的地质灾害诱发性滑坡监测装置，其特征在于：所述监控摄像头(201)、通讯模块(203)、土壤传感器(205)、孔隙水压传感器(206)、拉线式位移传感器(207)、雨量计(208)、控制面板(47)和陀螺仪传感器(49)的信号输出端通过导线电性连接于plc控制器(202)的信号输入端，所述plc控制器(202)的信号输出端通过导线电性连接于通讯模块(203)、控制面板(47)和扩音器(43)的信号输入端，所述plc控制器(202)的电性输出端通过导线电性连接于继电器(54)的电性输入端，所述继电器(54)的电性输出端通过导线电性连接于警示灯(44)的电性输入端。

技术总结
本发明提供了一种地质灾害诱发性滑坡监测装置，包括机架组件和监测预警机构，所述机架组件包括支撑架、置物架、电控箱和连接杆；本发明通过监控摄像头对坡体进行图像采集，然后通过PLC控制器对监控摄像头采集的图像进行分割处理，用以对坡体上突出的特征进行提取，然后通过通讯模块将提取的特征传输至控制终端，以便根据实际需求选择是否在特征上添加监测点，当监测点添加完成后，通过PLC控制器利用图像处理算法对监测点变化及运动轨迹进行监测，从而可以在传感器监测的基础上利用图像处理的方式对坡体上的指定特征进行监测，增加了监测方式，且当监测区域内发生局部坍塌或坠石时，可以及时进行预警，提高了检测效果。提高了检测效果。提高了检测效果。


技术研发人员：刘欣洋 廖晶
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/3