一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法及装置与流程

技术特征：
1.一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据预监测边坡设计多源异构传感器的数量和类型，以及布设位置；步骤2：将多源异构传感器布设于边坡的对应位置，将多源异构传感器与数据传输模块连接，数据传输模块与控制中心模块无线连接；步骤3：数据传输模块将多源异构传感器采集的环境参数传输给控制中心模块，控制中心模块进行数据融合分析；步骤4：对边坡的稳定性等级做出判断，当边坡处于较不稳定或不稳定状态时及时发出预警。2.根据权利要求1所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：所述多源异构传感器的数量与边坡的尺寸成正比，多源异构传感器的类型与边坡的裂缝和变形相关，所述多源异构传感器包括位移计、倾角计和振动传感器，所述位移计布设于边坡的一级平台和二级平台坡面处，位移计采集的参数用于观测边坡裂缝变化，为边坡的形变过程提供数据支撑；所述倾角计被悬停或固定在边坡内部或表面，倾角计采集的参数用于观测边坡滑体角度变化，为边坡的形变方向和形变大小提供数据支撑；所述振动传感器安装在边坡防护网的拉绳上，振动传感器采集的谐振频率用于计算拉绳所受到的冲击力，根据冲击力的大小来判断防护网是否受到破坏，进而推断边坡的形变状态。3.根据权利要求1所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤3中控制中心模块设置有数据融合分析模块，数据融合分析模块用于将多源异构传感器采集的环境参数进行数据融合分析，数据融合分析包括以下步骤：步骤3-1：确定稳定性等级标准；步骤3-2：生成基本概率指派；步骤3-3：证据融合和输出结果。4.根据权利要求3所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤3-1中确定稳定性等级标准具体为：将边坡稳定性等级分为五个等级，分别为i，ii，iii，iv，v，稳定性等级i级对应的预警等级为无预警，稳定性等级ii级对应的预警等级为蓝色预警，稳定性等级iii级对应的预警等级为黄色预警，稳定性等级iv级对应的预警等级为橙色预警，稳定性等级v级对应的预警等级为红色预警，所述稳定性等级的表达式为：a＝{i，ii，iii，iv，v}其中a为边坡稳定性等级。5.根据权利要求3所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤3-2中生成基本概率指派具体为：根据环境和经验确定多源异构传感器监测指标，即在每个稳定性等级的上限值和下限值，利用该上限值和下限值得到多源异构传感器在每个稳定性等级区间的平均值，将该上限值和下限值与多源异构传感器的实测值进行对比，形成多源异构传感器在每个稳定性等级的概率指派，并形成概率指派表，概率指派表达式为：
c＝(a
1-a2)/δ式中：m(a)为多源异构传感器在每个稳定性等级的概率指派；x为多源异构传感器的实测值；为某稳定性等级区间的平均值；a1,a2分别为某稳定性等级区间内的上限值和下限值；δ为方差。6.根据权利要求5所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述各个稳定性等级的概率指派表达式为：等级的概率指派表达式为：等级的概率指派表达式为：等级的概率指派表达式为：
式中：表示某稳定性等级区间的上限值和下限值；为第i个稳定性等级区间的平均值；为第i个稳定性等级区间的方差。7.根据权利要求6所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤3-3中证据融合是将某一稳定性等级区间内的多源异构传感器的概率指派进行融合，其融合表达式为：进行融合，其融合表达式为：式中：m(a)为某一稳定性等级区间内的多源异构传感器的概率；k表示冲突因子；表示各概率指派同属某一稳定性等级区间的程度；a表示边坡稳定性等级i、ii、iii、iv、v；将得到的多个稳定性等级区间内的多源异构传感器的概率整合成稳定性等级向量，并输出结果，其表达式为：m＝[m(a
i
),m(a
ii
),m(a
iii
),m(a
iv
),m(av)]。8.根据权利要求7所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，其特征在于，所述步骤4具体为：当输出的稳定性等级向量中的m(a
iv
)大于0.5时，则需要发出橙色预警，提醒管理部门组织现场临时撤离，并启动相应等级预案；当输出的稳定性等级向量中的m(av)大于0.5时，发出红色预警，交通管制，居民疏散，并采取其他防护措施。9.一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测装置，其特征在于：用于权利要求1～8任一项所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法，所述监测装置包括多源异构传感器、数据传输模块和控制中心模块，多源异构传感器连接数据传输模块，数据传输模块与控制中心模块无线连接；所述多源异构传感器包括位移计、倾角计或振动传感器，位移计、倾角计和振动传感器分别安装于边坡不同位置，所述位移计布设于边坡的一级平台和二级平台坡面处，所述倾
角计被悬停或固定在边坡内部或表面，所述振动传感器安装在边坡防护网的拉绳上，监测边坡形变发生后对防护网拉绳产生冲击后的振动；所述位移计包括拉线式位移计、沉降式位移计或裂缝式位移计，测量精度≤0.1mm，所述倾角计的分辨率为0.01
°
；所述数据传输模块为zigbee无线通讯模块，zigbee无线通讯模块包括无线网关节点和多个终端节点，多个终端节点的数量与多源异构传感器的数量相同，多个终端节点分别与位移计、倾角计或振动传感器连接，多个终端节点还分别连接无线网关节点，无线网关节点与控制中心模块无线连接。10.根据权利要求9所述的一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测装置，其特征在于：还包括预警信息发布模块，预警信息发布模块与控制中心模块连接，控制中心模块距离边坡的距离为10m～3000m。

技术总结
本发明公开了一种多源异构传感器数据融合的边坡安全监测方法及装置，包括以下步骤：步骤1：根据预监测边坡设计多源异构传感器的数量和类型，以及布设位置；步骤2：将多源异构传感器布设于边坡的对应位置，将多源异构传感器与数据传输模块连接，数据传输模块与控制中心模块无线连接；步骤3：数据传输模块将多源异构传感器采集的环境参数传输给控制中心模块，控制中心模块进行数据融合分析；步骤4：对边坡的稳定性等级做出判断，当边坡处于较不稳定或不稳定状态时及时发出预警。不稳定状态时及时发出预警。不稳定状态时及时发出预警。


技术研发人员：李初晴 郭鑫伟
受保护的技术使用者：西安长地空天科技有限公司
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/2/3