[发明专利]一种山洪泥石流龙头流速电磁波监测设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种山洪泥石流龙头流速电磁波监测设备及系统，属于地质安全监测技术领域。

背景技术

水体是山洪泥石流的组成部分，又是激发因素，主要来自降雨。降雨激发山洪泥石流，一是前期降雨和一次连续降雨共同作用，二是前期降雨和最大一小时降雨量起主导激发作用。山顶土体含水量饱和，土体下面的岩层裂隙中的压力水体的压力剧增。当遇到暴雨时，能量迅速累积，致使原有土体的平衡被破坏，土体和岩层裂隙中的压力水体冲破表面覆盖层，瞬间从山体中上部倾泻而下，造成山洪和泥石流。山洪泥石流在沟道里的运动形式一般呈阵性波状，以一阵一阵的形式非连续性非稳定性的运动。每个阵性波的长短不一，均可分为三个部分：前端、中断和尾端，即龙头、龙身和龙尾。在运动过程中，龙头怎是多股流体翻滚交错，中间较高的部分泥浆飞溅，流速较快，其两边较薄，而比较薄的两边呈扇形在残留层上爬行。龙头的表面流速大于底面流速，龙头的上部被拉伸，形成逆坡，造成部分泥石流体悬空，悬空的物质在重力的作用下降落至残留层表面，龙头前部速度变小，同时底面的部分物质被揭起补充到泥石流的龙头后部，落到残留层的物质被速度快的龙头后部推挤到后面，填补揭去的物质，而龙头的后部变成前部，恢复到最初的状态。

现有的针对山洪泥石流龙头流动的动态要素的监测技术及措施主要包括激光测速技术和CDMA/GPRS技术进行数据传输。

激光测速技术是采用脉冲发或相位法，对移动物体的运行速度进行测量。在两次特定时间间隔内，对被测移动物体进行激光测距，取得在该一时段内物体的相对运动距离，计算出物体的运动速度。但是激光测速技术受外界环境影响较大，雨天尤其是暴雨天气会影响其被测物体的选取，造成无法计量物体运动速度；而且不管是脉冲法还是相位法激光测速系统对于测量角度要求都非常高，测速系统应该正对运动物体的运动方向，测量偏差角度应该小于10°，这样才能保证准确测量。

采用CDMA/GPRS技术的山洪泥石流监测网络系统，能够实现全天候实时监测。将监测信息以短信形式通过CDMA/GPRS模块发送给某接收的IP地址及端口服务器，连入Internet，通过无线网络以短消息的方式发送给远端站点，传输到PC机上的GSM-Modem无线接收模块。经过计算机处理分析获取数据信息。但该技术涉及的移动通信网主要是为语音通信而建立，通信容量小、有频度限制，不适合大数据传输的问题，通讯费、仪器硬件设施等成本太高，并且移动通讯网络信号强弱会影响监测数据的发送，发送的数据还受短消息中心服务器容量和SIM卡容量的限制。

发明内容

本发明为解决现有的山洪泥石流龙头流动的监测技术中存在的受外界环境影响较大、安装精度要求较高、组网成本较高、受通讯网络限制以及受短消息中心服务器容量和SIM卡容量限制问题，进而提供了一种山洪泥石流龙头流速电磁波监测设备及系统。为此，本发明提供了如下的技术方案：

一种山洪泥石流龙头流速电磁波监测设备，包括：

电磁波测速探头，用于将采集的电磁波信号发送给模数转换模块；

模数转换模块，用于将接收的电磁波信号进行模数转换成数字信号发送给主控模块；

外部时钟，用于为主控模块提供时间信息；

主控模块，用于将接收的数字信号和获取的时间信息整合后发送给监测数据处理模块；

监测数据处理模块，用于将经过整合的数据发送给Zigbee模块；

Zigbee模块，用于将整合的数据通过Zigbee网络上传。

一种山洪泥石流龙头流速电磁波监测系统，包括：野外硬件系统和接收系统，所述野外硬件系统包括上述的山洪泥石流龙头流速电磁波监测设备，所述接收系统包括：

Zigbee路由器，用于接收Zigbee模块上传到Zigbee网络中的数据，并将接收的数据发送给其它Zigbee路由器或Zigbee协调器；

Zigbee协调器，用于将接收的数据发送给GPRS模块；

GPRS模块，用于将接收的数据通过RS232接口发送给上位机；

上位机，用于根据接收的数据对预定目标的山洪泥石流龙头流速进行监测。

本发明采用电磁波探测数据及Zigbee网络传输数据，能够适宜长时间在野外监测是否发生山洪泥石流并及时测取山洪泥石流龙头流速，将数据发送给数据接收终端，采用电磁波测速探头不受外界环境影响且安装精度要求较低，Zigbee网络的组网成本较小且不受移动通讯网络限制，还不受短信服务器容量和终端SIM卡容量的限制。

附图说明