[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

说明书

本发明涉及一种用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统及方法，属于地表区域形变观测技术领域，解决了现有技术无法连续观察采矿沉陷区、滑坡区、裂缝区地表变形的问题。本发明公开的无线激光矩阵监测系统，包括M×N现场位移探测阵列、基站。现场位移探测阵列中，每个探测单元配备对应的目标靶，构成一探测节点。现场位移探测阵列用于获取每个激光探测单元处地表变形情况，并将其以位移信息形式通过无线网络发送至基站。基站用于发送驱动信号控制现场位移探测阵列定时进行数据采集，并接收现场位移探测阵列获取的上述信息，对其进行数据处理。本发明能够实现对上述地表变形情况进行连续观察，并克服安装耦合的问题。

技术领域

本发明涉及地表区域形变观测技术领域，尤其涉及一种用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统及方法。

背景技术

对采矿沉陷区、滑坡区、裂缝区地表的变形情况进行连续观察是预报矿区沉陷、滑坡、裂缝等地质灾害的有效途径之一。

目前，对采矿沉陷区、滑坡体、裂缝地表进行自动化监测通常采用两种方法：一种方法是采用接触式现场监测仪器，如拉杆、拉绳式位移计、磁制伸缩仪等，结合远程网络传输模块则可以实现地表区域的实时形变监测，但该方法的缺点是一次只能测量一个单独的点，还存在传感器安装耦合的问题；另一种方法是采用遥感技术，包括无人机摄影、激光雷达、InSAR等，定期采集地表区域影像数据，以观察该地表区域的形变，这种方法为非接触式，因此无须担心安装耦合的问题，但其缺点是只能进行定期观测，不能连续实时地监测，因此判断结果可能会不准确或者漏判。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统及方法，用以解决现有技术无法连续观察采矿沉陷区、滑坡区、裂缝区地表变形的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统，其包括M×N个激光探测单元组成的M×N现场位移探测阵列、基站；

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对应的目标靶，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；

所述基站，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。

上述技术方案的有益效果如下：采用非接触式的激光探测单元，克服了现有接触式现场监测仪器安装耦合问题。通过矩阵式探测单元的布设安装，且多个探测单元之间能够通过自组网协议栈进行无线数据传输，避免了因连线太多带来的安装困难，通过基站的数据处理可将传统的点监测转换为面监测，能够为滑坡体、矿区塌陷、裂缝的区域性形变监测提供更多、更可靠的数据。

基于上述方法的另一个实施例中，用于地表区域形变观测的无线激光矩阵监测系统还包括太阳能供电单元、数据控制中心；

所述太阳能供电单元，用于为基站运行提供电源；

所述数据控制中心，用于对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。

上述技术方案的有益效果是：在无线激光矩阵监测系统无故障的情况下，太阳能供电单元能够永久为无线激光矩阵监测系统供电。因此，在连续观测地表区域形变时，避免了换电池带来的工作复杂度。在无线激光矩阵监测系统安装完成后，能连续实时观测待监测地表区域的各处形变。而设置数据控制中心，是因为专家不可能一直呆在待监测地表区域进行研究，数据控制中心可以获取多个待监测地表区域内基站传来的数据信息，远程专家可以在数据控制中心对无线激光矩阵监测系统获取的各待监测地表区域的形变结果进行介入分析，避免发生采矿沉陷、滑坡、裂缝等情况的误判，增加了判断结果的准确性。