一种机载式地质灾害监测系统的制作方法

1.本发明涉及地质灾害监测的技术领域，特别是一种机载式地质灾害监测系统。


背景技术：

2.地质灾害包括山体滑坡、泥石流、地面沉降等。地质灾害会威胁生命安全和财产安全，会阻碍经济发展和社会稳定。地磁场是地球的基本属性之一，地质状态的变化会引发磁场变化，因而磁场异常可以作为孕灾的标志。因此有待于提出一种基于磁场检测的、能准确预测地质灾害的监测系统。


技术实现要素：

3.本发明提供一种机载式地质灾害监测系统，解决现有技术存在的地质灾害预测准确度低的问题。
4.一种机载式地质灾害监测系统,包括至少1个检测端和1个无人机端；
5.在各个检测端中，包括磁场发射模块、磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块以及供电模块；所述磁场检测模块检测所述磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场检测模块的输出端与检测端控制器模块连接；所述检测端无线传输模块与所述检测端控制器模块连接；所述供电模块包括主供电电路、供电器、震动开关、辅供电电路和定时器；所述主供电电路经在震动开关的控制下经供电器为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电；所述辅供电电路在定时器的控制下为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电；
6.在所述无人机端中，包括无人机本体、无人机端无线传输模块、无人机端控制器模块、定位模块以及磁场探测模块；所述无人机端无线传输模块与各个检测端无线传输模块连接，所述无人机端无线传输模块与无人机端控制器模块连接，所述无人机端无线传输模块安装在所述无人机本体上；所述无人机端控制器模块安装在所述无人机本体上；所述定位模块与所述无人机端控制器模块连接，所述定位模块安装在所述无人机本体的顶部；所述磁场探测模块探测最靠近所述无人机本体的磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场探测模块安装在所述无人机本体的机翼。
7.进一步地，所述磁场检测模块包括三轴磁通门式传感器和信号调理电路；所述信号调理电路包括前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路和滤波子电路；所述三轴磁通门式传感器的输出端经前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路、滤波子电路后连接至检测端控制器模块。
8.进一步地，所述磁场探测模块包括至少2个三轴磁感探头，所述三轴磁感探头的数量为偶数；各个三轴磁感探头安装在所述无人机本体的机翼上；安装在无人机本体左机翼上的三轴磁感探头为左机翼三轴磁感探头，安装在无人机本体右机翼上的三轴磁感探头为右机翼三轴磁感探头；所述左机翼三轴磁感探头和右机翼三轴磁感探头的数量相同，且对称设置。
9.进一步地，所述无人机本体上还安装有2个三维旋转平台；其中1个三维旋转平台安装在所述无人机本体的左机翼上，为左机翼三维旋转平台，各左机翼三轴磁感探头安装在所述左机翼三维旋转平台上，另一个三维旋转平台安装在所述无人机本体的右机翼上，为右机翼三维旋转平台，各右机翼三轴磁感探头安装在右机翼三维旋转平台上。
10.进一步地，所述磁场发射模块包括钕铁硼永磁铁、高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层，所述钕铁硼永磁铁外部依次包裹高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层。
11.本发明的优点与效果是：
12.设置多个检测端和1个无人机端，每个检测端均安装磁场发射模块、磁场探测模块以及受震动控制和定时控制的供电模块，在无人机端安装定位模块和磁场探测模块，当没有地质灾害特征时，供电模块定时为检测端供电，无人机可接收到检测端定时发送的磁场信号，若此时无人机进行巡航，还可自行探测检测端的磁场信号，当地质状况发生变化时，必然产生震动，此时无论是否有无人机巡航，供电模块都为检测端供电，向无人机端发射检测端的磁场信号，上述震动供电、定时供电方式的结合，既能节省电量损耗，又能保质完成磁场信号的传输，提高预测的准确性，上述检测端自测磁场信号以及无人机端“他测”磁场信号的结合，有助于筛选有效数据，提高预测的准确性。
附图说明
13.图1为本发明结构原理框图。
14.图2为供电模块的结构原理框图。
15.图3为磁场检测模块的结构原理框图。
具体实施方式
16.以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
17.一种机载式地质灾害监测系统,包括至少1个检测端和1个无人机端；在各个检测端中，包括磁场发射模块、磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块以及供电模块；所述磁场检测模块检测所述磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场检测模块的输出端与检测端控制器模块连接；所述检测端无线传输模块与所述检测端控制器模块连接；所述供电模块包括主供电电路、供电器、震动开关、辅供电电路和定时器；所述主供电电路经在震动开关的控制下经供电器为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电；所述辅供电电路在定时器的控制下为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电。在所述无人机端中，包括无人机本体、无人机端无线传输模块、无人机端控制器模块、定位模块以及磁场探测模块；所述无人机端无线传输模块与各个检测端无线传输模块连接，所述无人机端无线传输模块与无人机端控制器模块连接，所述无人机端无线传输模块安装在所述无人机本体上；所述无人机端控制器模块安装在所述无人机本体上；所述定位模块与所述无人机端控制器模块连接，所述定位模块安装在所述无人机本体的顶部；所述磁场探测模块探测最靠近所述无人机本体的磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场探测模块安装在所述无人机本体的机翼。
18.所述磁场发射模块包括钕铁硼永磁铁、高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层，所述钕铁硼永磁铁外部依次包裹高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层。钕铁硼永磁铁的磁性稳定，在自然界几乎不减退，使用期限长，可埋设的深度深。钕铁硼永磁铁长期在复杂多变的野外环境工作可能会失去磁性，因此设置高阻尼橡胶隔震层来保护钕铁硼永磁铁，使其免于失去磁性。工程塑料渗层具有穿透率高、耐磨损、抗冲击、防渗的特点，用于防渗，增强钕铁硼永磁铁的耐久性。高耐久性混凝土层作为整个磁场发射模块的外壳，起到保护作用，使得磁场发射模块在复杂多变的野外环境能长期工作。
19.磁场检测模块包括三轴磁通门式传感器和信号调理电路；所述信号调理电路包括前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路和滤波子电路；所述三轴磁通门式传感器的输出端经前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路、滤波子电路后连接至检测端控制器模块。三轴磁通门式传感器检测三个轴向上的磁场信号，以交流模拟信号的形式输出磁场信号，通过信号调理电路转换为检测端控制器模块可采集的信号，检测端控制器模块将采集的信号转换为磁场强度。三轴磁通门式传感器的输出信号小，由前置放大子电路完成第一级放大，选频放大子电路完成指定频率信号好的放大，相敏解调子电路和滤波子电路完成交流/直流转换后将信号输出至检测端控制器模块。信号调理电路的作用是将三轴磁通门式传感器输出的磁场信号转换为检测端控制器模块可采集的信号，并将干扰降到最低。
20.在各个检测端，供电模块的定时器在安装时便可设定时间，定时接通辅供电电路和检测端的各个电源端。震动开关为触发器件，供电器与主供电电路为常开状态，但供电器与检测端各个电源端是断开状态，当发生地质状况变化时，必然产生震动，当振幅超过设定值时，震动开关发出触发信号，供电器导通主供电电路和检测端的各个电源端，主供电电路按预设时间向检测端供电。
21.检测端的供电模块为检测端提供了2种供电模式：日常工作时，辅供电电路在定时器的控制下定时为检测端供电，磁场检测模块检测到的地球的磁场信号和磁场发射模块发射的磁场信号通过检测端无线传输模块发射至无人机端；发生地质状况变化时，震动开关按预设时间闭合，主供电电路通过供电器为检测端供电，此时无论定时器设定的时间是否达到，磁场检测模块检测到的地球的磁场信号和磁场发射模块发射的磁场信号均通过检测端无线传输模块发射至无人机端。
22.无人机端的定位模块为gps，gps用于获取无人机端的坐标，对各次巡航的坐标数据进行处理，便可计算各个检测端中心坐标，进而通过三维位移判断哪个检测端的地质状况发生了变化、发生了多大的变化。
23.磁场探测模块包括至少2个三轴磁感探头，所述三轴磁感探头的数量为偶数；各个三轴磁感探头安装在所述无人机本体的机翼上；安装在无人机本体左机翼上的三轴磁感探头为左机翼三轴磁感探头，安装在无人机本体右机翼上的三轴磁感探头为右机翼三轴磁感探头；所述左机翼三轴磁感探头和右机翼三轴磁感探头的数量相同，且对称设置。进一步地，所述无人机本体上还安装有2个三维旋转平台；其中1个三维旋转平台安装在所述无人机本体的左机翼上，为左机翼三维旋转平台，各左机翼三轴磁感探头安装在所述左机翼三维旋转平台上，另一个三维旋转平台安装在所述无人机本体的右机翼上，为右机翼三维旋
转平台，各右机翼三轴磁感探头安装在右机翼三维旋转平台上。
24.各个三维旋转平台为精密型高速电动三维旋转平台，三轴磁感探头在三维旋转平台的带动下对检测端的磁场信号进行高速采样，获取各个检测端的磁感应强度，得到磁场梯度张量，后期进行模量局部梯度反演，便可获取无人机端到检测端的相对三维位置，基于gps可实时得到无人机端的中心绝对位置，通过几何空间转换，便可获取检测端的三维位置，进而通过该三维位置的变化对地质状况变化进行变形评价。

技术特征：
1.一种机载式地质灾害监测系统,其特征在于：包括至少1个检测端和1个无人机端；在各个检测端中，包括磁场发射模块、磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块以及供电模块；所述磁场检测模块检测所述磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场检测模块的输出端与检测端控制器模块连接；所述检测端无线传输模块与所述检测端控制器模块连接；所述供电模块包括主供电电路、供电器、震动开关、辅供电电路和定时器；所述主供电电路经在震动开关的控制下经供电器为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电；所述辅供电电路在定时器的控制下为所述磁场检测模块、检测端控制器模块、检测端无线传输模块供电；在所述无人机端中，包括无人机本体、无人机端无线传输模块、无人机端控制器模块、定位模块以及磁场探测模块；所述无人机端无线传输模块与各个检测端无线传输模块连接，所述无人机端无线传输模块与无人机端控制器模块连接，所述无人机端无线传输模块安装在所述无人机本体上；所述无人机端控制器模块安装在所述无人机本体上；所述定位模块与所述无人机端控制器模块连接，所述定位模块安装在所述无人机本体的顶部；所述磁场探测模块探测最靠近所述无人机本体的磁场发射模块发出的磁场以及外部地球的地磁场，所述磁场探测模块安装在所述无人机本体的机翼。2.根据权利要求1所述的一种机载式地质灾害监测系统,其特征在于：所述磁场检测模块包括三轴磁通门式传感器和信号调理电路；所述信号调理电路包括前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路和滤波子电路；所述三轴磁通门式传感器的输出端经前置放大子电路、选频放大子电路、相敏解调子电路、滤波子电路后连接至检测端控制器模块。3.根据权利要求1所述的一种机载式地质灾害监测系统,其特征在于：所述磁场探测模块包括至少2个三轴磁感探头，所述三轴磁感探头的数量为偶数；各个三轴磁感探头安装在所述无人机本体的机翼上；安装在无人机本体左机翼上的三轴磁感探头为左机翼三轴磁感探头，安装在无人机本体右机翼上的三轴磁感探头为右机翼三轴磁感探头；所述左机翼三轴磁感探头和右机翼三轴磁感探头的数量相同，且对称设置。4.根据权利要求3所述的一种机载式地质灾害监测系统,其特征在于：所述无人机本体上还安装有2个三维旋转平台；其中1个三维旋转平台安装在所述无人机本体的左机翼上，为左机翼三维旋转平台，各左机翼三轴磁感探头安装在所述左机翼三维旋转平台上，另一个三维旋转平台安装在所述无人机本体的右机翼上，为右机翼三维旋转平台，各右机翼三轴磁感探头安装在右机翼三维旋转平台上。5.根据权利要求1所述的一种机载式地质灾害监测系统,其特征在于：所述磁场发射模块包括钕铁硼永磁铁、高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层，所述钕铁硼永磁铁外部依次包裹高阻尼橡胶隔震层、工程塑料渗层和高耐久性混凝土层。

技术总结
本发明提供一种机载式地质灾害监测系统，设置多个检测端和1个无人机端，每个检测端均安装磁场发射模块、磁场探测模块以及受震动控制和定时控制的供电模块，在无人机端安装定位模块和磁场探测模块，当没有地质灾害特征时，供电模块定时为检测端供电，无人机可接收到检测端定时发送的磁场信号，若无人机巡航，可自行探测检测端的磁场信号，发生地质灾害时会产生震动，此时无论是否有无人机巡航，供电模块都为检测端供电，向无人机端发射检测端的磁场信号，上述震动供电、定时供电方式的结合，既能节省电量损耗，又能保质完成磁场信号的传输，上述检测端自测磁场信号以及无人机端“他测”磁场信号的结合，有助于筛选有效数据，提高预测的准确性。测的准确性。测的准确性。


技术研发人员：孟德彪 王洪涛 汪奇涛 陈健 马舜源 朱凯涛 唐迪 林书辉 闫金宇 杨全城
受保护的技术使用者：桂林瑞奇智视科技发展有限公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/5/25