[发明专利]用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统及方法

权利要求书

1.一种用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其特征在于，包括M×N个激光探测单元组成的M×N现场位移探测阵列、基站、太阳能供电单元；

所述现场位移探测阵列布设在待监测地表区域内，每个所述激光探测单元配备一个对应的独立目标靶，设置在其前方的预设距离处，二者构成一探测节点，所述探测节点按照横纵坐标进行布设，其中，所有激光探测单元对应的预设距离相同，所述待监测地表区域包括采矿沉陷区、滑坡区，所述激光探测单元与所述目标靶之间跨越地表区域形变位置；所述现场位移探测阵列，用于获取每个所述激光探测单元与对应的目标靶的位移信息，并将所有所述位移信息通过无线网络发送至所述基站；

所述现场位移探测阵列采用间歇式休眠工作模式，通过基站定时发送驱动信号唤醒所述现场位移探测阵列的局部或全部激光探测单元，进行数据采集；

所述基站，布设在所述待监测地表区域内，用于通过发送驱动信号控制所述现场位移探测阵列启动，并接收所述现场位移探测阵列获取的上述所有位移信息，对所述位移信息进行数据处理，得到待监测地表区域的形变结果；

所述太阳能供电单元，用于为基站运行提供电源，其中，所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、DC-DC电源管理电路；

所述太阳能电池板，用于将太阳能转化成电能，并将所述电能输出至所述充放电控制器；

所述充放电控制器，用于对所述太阳能电池板输出的电能与基站运行所需预设电能进行比较，当所述太阳能电池板输出的电能大于基站运行所需预设电能时，控制所述蓄电池充电，而当所述太阳能电池板输出的电能小于基站运行所需预设电能时，控制所述蓄电池放电；

所述蓄电池，用于将所述太阳能电池板输出的电能大于基站运行所需预设电能的剩余部分进行存储，并在太阳能电池板输出的电能小于基站运行所需预设电能时，向基站供电；

所述DC-DC电源管理电路，用于将所述充放电控制器输出的电能进行电压转换，为所述基站的数据处理单元、无线传输网络路由、远程网络传输单元供电。

2.根据权利要求1所述的用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其特征在于，还包括数据控制中心；

所述数据控制中心，用于对不同待监测地表区域内所有基站的处理结果进行进一步分析，并展示；所述数据控制中心支持4G/3G/GPRS通信。

3.根据权利要求1或2所述的用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其特征在于，每个所述激光探测单元包括激光位移传感器、无线数据传输模块；所述激光位移传感器与无线数据传输模块电气连接；

所述激光位移传感器，用于向对应的目标靶发送激光信号，并接收返回的携带二者位移信息的激光信号，对返回的所述激光信号进行数据解析获取所述位移信息；

所述无线数据传输模块，用于接收所述基站发送的驱动信号，将所述驱动信号传输至对应的激光位移传感器控制其启动，并将所述激光位移传感器获取的位移信息通过无线网络发送至所述基站。

4.根据权利要求3所述的用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其特征在于，所述无线数据传输模块的无线传输频段采用2.4GHz频段，并采用ZigBee自组网协议栈作为网络协议。

5.根据权利要求4所述的用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其特征在于，所述激光位移传感器包括激光发射器、激光接收器、处理器；所述处理器包括输入端、输出端、数据端，输入端与所述激光接收器的输出端连接，输出端与所述激光发射器的输入端连接，数据端作为所述激光位移传感器的数据端，与所述无线数据传输模块的数据端连接；所述激光位移传感器的数据端支持串口RS232数据输出和电压输出两种模式；

所述激光位移传感器在接收到所述驱动信号后启动，进行数据采集，通过所述激光发射器向对应的目标靶发送激光信号，通过所述激光接收器接收返回的携带二者位移信息的激光信号，通过所述处理器对返回的所述激光信号进行解析获取所述位移信息。