基于分布式物联网的泥石流预警系统的制作方法

1.本发明涉及灾害预警技术领域，特别涉及基于分布式物联网的泥石流预警系统。


背景技术：

2.泥石流是一种常见的地质灾害。它是携带大量泥沙以及石块的特殊洪流，具有爆发突然、历时短暂、危害严重、危及面广、易重复成灾等特点。我国山区面积广阔，约占全国面积的2/3以上，由于地势陡峻、构造发育、岩石风化破碎以及第四纪沉积物较厚，在受到笼罩面积小、历时短、强度大的降雨影响以及人类工程活动的影响时，泥石流灾害发生频繁。
3.泥石流暴发因素主要由易于集水的地形、短时强降雨和丰富的物源组成。泥石流形成初期，沟内物源在受到强降雨持续冲刷或侧向掏蚀，产生明显位移，以崩塌、溜滑和坠落等方式进入沟道形成泥石流，其中物源的启动过程是泥石流形成的重中之重。
4.目前泥石流传统的预警主要靠人工巡查，再通过敲锣打鼓或者广播警示转移受灾人民，方法滞后，及时性差，劳动强度大，已经不能适应快速发展的信息时代，所以建立及时、准确的监控和预测预报系统是重中之重。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种自动化并及时有效监测手段的基于分布式物联网的泥石流预警系统。
6.为了实现上述发明目的，本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统采用的如下技术方案：
7.基于分布式物联网的泥石流预警系统，包括探测终端和后台系统，探测终端检测地表物源的位置变化或振动，将采集到的数据发送给后台系统，后台系统通过计算并推送相关预警信息。
8.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，探测终端包括物联网模块、电池和低功耗陀螺仪传感器。陀螺仪传感器采用低功耗版本，没有土壤位移和振动时一直休眠，以降低功耗，延长电池使用寿命。
9.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，陀螺仪负责采集数据，物联网模块负责发送数据。
10.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，电池采用小型锂电池。采用小型锂电池，超低的功耗，可以保证在采集到报警信息之前，至少5年持续工作。
11.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，物联网模块采用nb-iot或5g技术，直接将数据发送给附近的小型基站(手机的基站)，数据通过中继进入互联网传输到后台系统。优选的，使用物联网iot通信协议 lpwa(包括zigbee，nb-iot，lorawan，sigfox，ipv6/6lowpan等)，不仅保证了传感器的低功耗，还扩大了传感器和信号接收机之间的传送距离。
12.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，后台系统实时监
测各类信息。比如地灾警报，地理信息，环境信息，气象信息等，一旦出现险情，会第一时间向使用方发送警报，定位险情位置以及危害程度，经过综合各方面因素考量，给出合理化建议。
13.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，探测终端间隔设置于泥石流频发区域。
14.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，后台系统可结合gis(地理信息系统)比对预测次生灾害或是持续时间。通过结合多点数据，可以智能判断灾害程度。
15.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，后台系统通过以斯帖矩阵规则和以斯帖ai判断公式，按时间序列判断处于报警或警戒状态的传感器是否相邻，判断是否推送相关预警信息给预警装置。
16.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，预警装置包括红外监测模块、主控制器、无线数据传输模块、太阳能发电模块、电源管理模块、蓄电池组模块、人机接口模块和声音报警模块。红外监测模块监测泥石流的产生；红外监测模块与主控制器相连接；主控制器分别与无线数据传输模块、人机接口模块、电源管理模块和声音报警模块相连接；无线数据传输模块包括无线数据收发处理模块和天线；太阳能发电模块经电源管理模块后分别系统供电和蓄电池组充电；所示蓄电池组在光照强度不足时对系统供电。
17.本发明基于分布式物联网的泥石流预警系统的进一步改进在于，以斯帖ai 判断公式为：estherv＝d(r∑ri y∑yi-g∑gi)/d；其中，i包含多个x和y 坐标信息；∑ri为报警传感器的数量和；r为报警调节系数；∑yi为警戒传感器的数量和；y为警戒调节系数；∑gi为正常传感器的数量和；g为正常调节系数；d为报警区域离附近社区的最近距离；d为距离调节系数，同时还包括天气，地质可变因素；传感器的状态变化信息，包括传感器的状态变化和以斯帖矩阵值。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19.1、采用低功耗物联网传感器，无需铺设电源线，部署方便。
20.2、无需维护，前期一次投入，无后需费用。
21.3、实时监测加后台智能化系统，可以提前预测和推送报警信息，即使夜晚发生泥石流灾害，也可以第一时间获取信息。
22.4、通过结合多点数据，可以智能判断灾害程度，结合gis(地理信息系统) 可以预测次生灾害或持续时间等。
附图说明
23.图1为本发明的探测终设置图；
24.图2为本发明的方法实施图。
25.其中，1中继，2基站，3探测终端。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本
发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1-2所示，基于分布式物联网的泥石流预警系统，包括探测终端3和后台系统，探测终端3检测地表物源的位置变化或振动，将采集到的数据发送给后台系统，后台系统通过计算并推送相关预警信息。
30.具体的，探测终端3包括物联网模块、电池和低功耗陀螺仪传感器。陀螺仪传感器采用低功耗版本，没有土壤位移和振动时一直休眠，以降低功耗，延长电池使用寿命。
31.具体的，陀螺仪负责采集数据，物联网模块负责发送数据。
32.具体的，电池采用小型锂电池。采用小型锂电池，超低的功耗，可以保证在采集到报警信息之前，至少5年持续工作。
33.具体的，物联网模块采用nb-iot或5g技术，直接将数据发送给附近的小型基站2(手机的基站2)，数据通过中继1进入互联网传输到后台系统。优选的，使用物联网iot通信协议lpwa(包括zigbee，nb-iot，lorawan，sigfox， ipv6/6lowpan等)，不仅保证了传感器的低功耗，还扩大了传感器和信号接收机之间的传送距离
34.具体的，后台系统实时监测各类信息。比如地灾警报，地理信息，环境信息，气象信息等，一旦出现险情，会第一时间向使用方发送警报，定位险情位置以及危害程度，经过综合各方面因素考量，给出合理化建议。
35.具体的，探测终端3间隔设置于泥石流频发区域。
36.具体的，后台系统可结合gis(地理信息系统)比对预测次生灾害或是持续时间。通过结合多点数据，可以智能判断灾害程度
37.具体的，后台系统通过以斯帖矩阵规则和以斯帖ai判断公式，该以斯帖ai 判断公式为：estherv＝d(r∑ri y∑yi-g∑gi)/d；其中，i包含多个x和y 坐标信息；∑ri为报警传感器的数量和；r为报警调节系数；∑yi为警戒传感器的数量和；y为警戒调节系数；∑gi为正常传感器的数量和；g为正常调节系数；d为报警区域离附近社区的最近距离；d为距离调节系数，同时还包括天气，地质可变因素；传感器的状态变化信息，包括传感器的状态变化和以斯帖矩阵值。按时间序列判断处于报警或警戒状态的传感器是否相邻，判断是否推送相关预警信息给预警装置，预警装置包括红外监测模块、主控制器、无线数据传输模块、太阳能发电模块、电源管理模块、蓄电池组模块、人机接口模块和声音报警模块。红外监测模块监测泥石流的产生；红外监测模块与主控制器相连接；主控制器分别与无线数据传输模块、人机接口模块、电源管理模块和声音报警模块相连接；无线数据传输模块包括无线数据收发处理模块和天线；太阳能发电模块经电源管理模块后分别系统供电和蓄电池组充电；所示蓄电池组在光照强度不足时对系统供电。
38.本发明的具体工作过程与原理：探测终端3间隔设置于泥石流频发区域，因其内部
设置小型锂电池，功耗较低，可以保证在采集到报警信息之前，能持续工作，在探测终端3内部的陀螺仪检测到石块震动时，探测终端3通过物联网，将采集到的数据发送给后台系统，后台系统通过比对，并结合gis和申请号为 cn202011225531.2专利中提及的ai判断公式，estherv＝d(r∑ri y∑yi-g ∑gi)/d；其中，i包含多个x和y坐标信息；∑ri为报警传感器的数量和；r 为报警调节系数；∑yi为警戒传感器的数量和；y为警戒调节系数；∑gi为正常传感器的数量和；g为正常调节系数；d为报警区域离附近社区的最近距离；d 为距离调节系数，同时还包括天气，地质可变因素；传感器的状态变化信息，包括传感器的状态变化和以斯帖矩阵值，计算并推送相关预警信息给预警装置，该预警装置包括红外监测模块、主控制器、无线数据传输模块、太阳能发电模块、电源管理模块、蓄电池组模块、人机接口模块和声音报警模块。红外监测模块监测泥石流的产生；红外监测模块与主控制器相连接；主控制器分别与无线数据传输模块、人机接口模块、电源管理模块和声音报警模块相连接；无线数据传输模块包括无线数据收发处理模块和天线；太阳能发电模块经电源管理模块后分别系统供电和蓄电池组充电；所示蓄电池组在光照强度不足时对系统供电。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。