一种隧道边坡地质灾害预警系统的制作方法

1.本发明涉及一种预警系统，尤其是一种隧道边坡地质灾害预警系统。


背景技术：

2.随着国家经济和社会的不断发展，交通运输体系建设不断的完善，铁路和公路穿越山体建设的现象不断地增多，穿越山体目前最常用的方法为隧道施工法，隧道出入口边坡地质的稳定性直接影响着公路、铁路运输线路的安全，近年来在铁路、公路隧道出入口发生多起泥石流、滑坡、滚石等地质灾害，对铁路、公路运输车辆和人员的安全造成重大伤害，造成了重大人员伤亡和财产经济损失，隧道边坡地质灾害的预警预报亟需进行系统研究。
3.国家相关部门在2019年批准和推荐了行业标准:公路滑坡防治设计规范，规范对滑坡勘察、滑坡稳定性分析评价、滑坡防治工程设计、滑坡防治监测与预测预警等方面进行了论述，特别是滑坡防治与预测预警中提出对地表位移、深部位移、地下水动态、支挡结构物等部位的监测方式提供了参考，根据防治设计规范滑坡预警是一个涵盖多因素的系统性工程，整个工程既要支设锚杆、锚索，布设测力计，又要设立基本桩监测点，还要设置气候监测系统、倾角传感器、裂隙传感器等监测设备，工程施工种类繁多，施工周期较长，同时，多因素耦合状态下进行数据分析比较繁琐。
4.雷达设备近些年被广泛应用于工程技术领域，特别是在隧道围岩监测、矿山尾矿库稳定性监测、地下管线探测、地质超前探测等领域，都取得了良好的应用效果，但在隧道边坡地质灾害预警方向上未能得到大范围有效地应用，主要原因是地质监测雷达造价高，普通造价达到200万/台，进口品牌的售价达到500万/台，其次因为地质监测雷达不能24小时不间断的对隧道边坡稳定性进行监测，在应用时通常采用周期性监测的模式对隧道边坡岩层的稳定性进行分析，数据分析需花费较长时间，而在间断监测的周期内又极易发生泥石流、滚石等地质灾害，特别是在雨季，隧道边坡地质监测雷达的应用也需借助其他辅助技术工具进行辅助监测。
5.随着ai摄像机捕捉技术不断地发展和其他行业应用取得良好的效果，采用ai摄像机辅助进行隧道边坡预警变得可行，但需对应用场景进行大量素材图片、图像采集，借助人工辅助判断学习，让ai摄像机变得更加智能精准。
6.为了保障隧道边坡地质灾害预警系统应用的准确性和可靠性，保障系统运行的稳定性，现有技术存在施工工程量大、施工周期长、误报频发等缺点，需对现有技术进一步改进。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种隧道边坡地质灾害预警系统，解决现有隧道边坡预警工程量大、施工周期长、监测任务重、预警不准确的难题，同时，本发明的应用能够替代部分隧道边坡巡视人员，若隧道边坡发生地质灾害，能够在第一时间发布地质灾害报警提醒，提高解决问题的时效性。
8.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：本发明提供一种隧道边坡地质灾害预警系统，包括摄像机、太阳能光板、锂电池、弱电箱、立杆、wifi路由器、物联网视频网关、标靶、信号传输线缆等，通过摄像机捕捉标靶位移的变化来判断是否有滚石、泥石流等地质灾害的发生，标靶一般沿着隧道边坡竖向错位均匀布设或者沿隧道边坡防抛网水平方向依次布设，摄像机采用800万像素及以上高清摄像机，在焦距上满足捕捉最远标靶距离的要求，太阳能光板为摄像机、物联网视频网关、wifi路由器提供电能，太阳能供电系统采用2块60w及以上功率光板组成，摄像机与物联网视频网关依次通讯连接，摄像机捕捉标靶位移信息及边坡图像，物联网视频网关对摄像机捕捉信息进行运算分析，通过tcp/ip通讯协议，利用网络进行数据传输至系统平台pc端或手机app，进行实时画面直播，以及标靶位移超限报警发布。
9.优选地，标靶通常利用硬质板材制作成黑底白字的磨砂正方形板面，正方形板面的下部安设不锈钢立杆，立杆固定在边坡上或直接将标靶固定在防抛网上，摄像机通过立杆固定在边坡底部的稳定岩层，向上倾斜45
°
获取标靶位移信息，当隧道发生滚石、泥石流等地质灾害时可对标靶的水平和竖直位移进行捕捉。
10.优选地，标靶制作成正方形，尺寸为300mm*300mm，也可根据监测距离适当增大标靶尺寸，标靶中心为方形黑色图案，大小为200mm*200mm，方形图案外边缘区域为白色，外边缘区域宽度为50mm，方形图案中心为数字1-9之一，字体颜色为白色，字体为黑体加粗，字体高度为方形图案高度的1/3，同时在数字和外边缘白色区域黏贴反光膜，避免太阳光对摄像机在捕捉标靶过程中造成影响。
11.优选地，摄像机、物联网视频网关依次通讯相连，物联网视频网关具备tcp/ip通讯协议，可使用4g sim卡进行网络数据传输，同时物联网视频网关具备超强算法分析计算能力，能够快速对摄像机捕捉标靶的位移信息进行对比分析，计算出标靶的位移轨迹并与初始位移进行比对，当超出系统设置的位移阀值时，就向pc端、手机app发送报警信息。
12.优选地，摄像机具备ip66防护等级，保障在雨雪天气下应用的稳定性，同时摄像机具备变焦功能，能够实现4mm-16mm焦距的转换，摄像机像素可达800万及以上，最高分辨率可达3840*2160@25fps，保障捕捉标靶画面的质量。
13.优选地，摄像机具备智能夜视功能，夜晚通过红外线模式进行补光，保障在夜晚状态下摄像机拍摄画面的清晰性。
14.优选地，系统采用太阳能光板发电提供电能供应，为了保障系统设备电量稳定，采用2块及以上60w太阳能板进行电量供应，安装时太阳能光板朝向南方，当隧道边坡有220v市电时可采用市电供电，能够保障设备电压的稳定。
15.优选地，隧道边坡地质灾害预警系统可通过gis功能对标靶安装的位置进行定位，获得准确的标靶安装经纬度，摄像机通过对捕捉的标靶图像利用光学原理计算出像素边长，同时，对标靶竖向位移和水平位移增量进行阀值设置，剔除外界不利因素如风力对标靶晃动的干扰。
16.优选地，隧道边坡地质灾害预警系统可通过短信、手机app、微信小程序等方式发布报警信息至系统管理人员，系统管理人员可结合报警信息及瞬时视频图像进行报警信息的辅助分析，第一时间获取真实的地质灾害报警信息。
17.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领
域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
附图说明
18.图1是本发明一种隧道边坡地质灾害预警系统流程示意图。
19.图2是本发明一种隧道边坡地质灾害预警系统组成图，图中：1-太阳能光板、2-弱电箱、3-锂电池、4-立杆、5-摄像机、6-物联网视频网关、7-wifi路由器、8-标靶、9-信号传输线缆。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明进行详细说明：结合图2，一种隧道边坡地质灾害预警系统，包括太阳能光板1、弱电箱2、锂电池3、立杆4、摄像机5、物联网视频网关6、wifi路由器7、标靶8、信号传输线缆9，太阳能光板1由2块及以上60w光板组成，为摄像机5和物联网视频网关6提供电能，保障系统电能供应，锂电池3放入弱电箱2中，可有效保障锂电池3的使用寿命，太阳能光板1和弱电箱2通过卡箍固定在立杆4上，立杆4通过混凝土基础与边坡地层连接，保障立杆4的稳定性，锂电池3通过信号传输线缆9与摄像机5、物联网视频网关6、wifi路由器7连接供电，wifi路由器7、物联网视频网关6、摄像机5依次通讯连接，wifi路由器7通过4g网卡提供网络通讯，标靶8的数量可根据隧道边坡的高度、宽度确定，标靶8沿着隧道边坡竖向错位布设或沿隧道边坡防抛网水平布设，标靶8的靶面与摄像机5保持近似垂直状态，便于获取每个标靶8的初始坐标信息，当滚石、泥石流、滑坡发生时，受影响标靶8会产生位移变化或倾倒离线，摄像机5捕捉标靶8的位移变化或标靶8离线状态，物联网视频网关6经运算处理分析，对标靶8位移变化与系统设定的位移阀值进行对比分析，当标靶8位移变化值大于设定的位移阀值时，变会向系统pc端、手机app管理人员发送报警信息。
21.标靶8为正方形，最小尺寸为300mm*300mm，也可根据标靶8布设的数量适当增大标靶8的尺寸，标靶8板面为黑白两色，中心为方形黑色，黑色区域大小为200mm*200mm，方形图案外边缘区域为白色，外边缘区域宽度为50mm，方形图案中心数字为1-9之一，字体颜色为白色，字体样式为黑体加粗，字体高度为方形图案高度的1/3，同时在数字和外边缘白色区域贴反光膜，将外界光线进行反射，减小摄像机5获取图像的干扰。
22.标靶8利用硬质板材制作成黑底白字的磨砂正方形板面，正方形板面的下部安设不锈钢支撑，支撑固定在边坡上，也可直接将标靶8固定在隧道边坡的防抛网上，按照水平方向一字布置，多个标靶8布设时可选择其中一个标靶8作为基准点，其他标靶8的位移移动以相对位移进行对比，也可不设置基准点，以各个标靶8移动前后的位移进行对比。
23.摄像机5具备ip66防护等级，保障在雨雪天气下应用的稳定性，同时摄像机5具备变焦功能，能够实现4mm-16mm焦距的转换，摄像机像素可达800万及以上，最高分辨率可达3840*2160@25fps，保障捕捉画面的质量。
24.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例。
25.本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。