基本信息
- 作品名稱：
- 山體滑坡自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
滑坡是全世界常見的自然地質(zhì)災(zāi)害。針對實際需求,在滑坡體自動監(jiān)測、無線局域網(wǎng)絡(luò)傳輸、險情預(yù)報等方面展開了深入研究。在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)計制作了“山體滑坡自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”。為了能夠掌握滑坡孕育過程，全方位捕捉滑坡信息，同時傳感器應(yīng)具有精度高、反應(yīng)快速高效、可廣泛應(yīng)用等特點，從監(jiān)測滑坡原始信息著手，把“設(shè)計制作具有自主知識產(chǎn)權(quán)的傾角、地聲、土壤含水量傳感器”作為研究本課題的重點。
- 詳細(xì)介紹：
山體滑坡是常見自然地質(zhì)災(zāi)害,給國家建設(shè)和人民生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，實時監(jiān)測山體狀態(tài)，并發(fā)布滑坡預(yù)警信息對防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。
本作品是從滑坡產(chǎn)生的物理過程著手，在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)計制作專門用于獲取滑坡體變化過程物理信息的傾角、滑坡運動地聲和土壤含水量三種傳感器：
傾角傳感器：
使用MMA7361芯片配合外圍電路設(shè)計制作的傾角傳感器對傾角變化十分敏感。水平放置時，傳感器輸出恒定，隨著傾角的增大，輸出電壓線性增長，輸出信號經(jīng)放大后角度分辨力可達94mV/度。
地聲傳感器：
使用傳振棒連接駐極體提取地聲信號，并放大后實時監(jiān)測地聲信息。發(fā)生滑坡時產(chǎn)生的地聲波頻率在10Hz—150Hz范圍，但主要集中在30Hz—80Hz。
土壤含水量傳感器：
采用雙線圈系，通過測量土壤的感應(yīng)渦流在接受線圈上產(chǎn)生的電動勢，確定土壤的電導(dǎo)率，從而得到土壤的含水量大小。根據(jù)實驗，接收線圈中的電壓信號隨著土壤含水量的增大而減小，呈現(xiàn)線性關(guān)系。經(jīng)過實驗優(yōu)化選擇600kHz的交流信號作為輸入信號，以獲取最高的靈敏度。
三種傳感器組合構(gòu)成監(jiān)測節(jié)點，并配套一個無線收發(fā)裝置和太陽能供電裝置。在滑坡體內(nèi)布設(shè)多組節(jié)點，實時綜合監(jiān)測滑坡的孕育過程。
在鄰近的，1-2公里范圍內(nèi)的村莊、居民點、公路、鐵路、江河兩岸近處及其他可能受災(zāi)區(qū)域的預(yù)警點，設(shè)置信息分析處理和預(yù)警中心。采用基于Zigbee協(xié)議的CC2530無線通訊模塊組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，將傳感器在坡體獲取的監(jiān)測信息傳輸?shù)叫畔⒎治鎏幚砗皖A(yù)警中心，對多個節(jié)點的監(jiān)測信息進行整體分析處理，做出預(yù)警決策，從而實現(xiàn)對山體滑坡的預(yù)警。
所有設(shè)備均采用太陽能供電，無需立桿送電，節(jié)省人力和資源。
創(chuàng)新點：
1. 原創(chuàng)設(shè)計三種專用傳感器獲取滑坡體變化過程的三種物理信息：傾角、地聲及土壤含水量，充分利用現(xiàn)代微電子、微機電和電磁學(xué)等新技術(shù)；
2. 利用現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建坡體險情信息監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，坡體不同監(jiān)測點獲取的信息自動匯總并綜合分析決策預(yù)警，可實現(xiàn)無人值守自動預(yù)警；
3. 采用太陽能電池供電，無需立桿送電，節(jié)省人力和資源。
4. 提出滑坡預(yù)報和早期治理研究的新觀念：從工程實際出發(fā)，注重生產(chǎn)、安裝、施工等技術(shù)。
技術(shù)特點和優(yōu)勢：
本作品從工程實際出發(fā)，注重生產(chǎn)、安裝、施工等技術(shù)，設(shè)計制作山體滑坡險情監(jiān)測專用傳感器，并采用太陽能供電和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，避免了山區(qū)立桿送電和拉線的難題，易于工程實現(xiàn)，且系統(tǒng)造價低，長壽命，可無人值守，實現(xiàn)自動預(yù)警。
適應(yīng)范圍及推廣前景
作品設(shè)計充分考慮了山區(qū)的地形特點和資源條件，安裝簡便，無需專業(yè)人員操作，且成本低，可廣泛布設(shè)并推廣應(yīng)用于山區(qū)的村莊、居民區(qū)、重要鐵路和公路等附近的山體，應(yīng)用前景廣闊。
市場價值及經(jīng)濟效益
我國山地面積廣闊，地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)，本作品的研究成果對提高山體滑坡的早期預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)工作水平具有重要的社會效益意義。系統(tǒng)具有成本低、長壽命、安裝簡便、操作簡單等特點，它的推廣應(yīng)用經(jīng)濟效益顯著。- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品 省賽三等獎
無
