[发明专利]一种基于大数据的地质灾害岩体崩塌智能监测预警系统

权利要求书

1.一种基于大数据的地质灾害岩体崩塌智能监测预警系统，其特征在于：包括区域划分模块、检测点分布模块、压力检测模块、压力参数处理模块、压力分析模块、图像采集模块、图像处理模块、裂纹面积检测模块、裂纹面积分析模块、分析服务器、预警提醒模块、显示终端和存储数据库；

所述分析服务器分别与压力分析模块、图像采集模块、裂纹面积分析模块、促成存储数据库、预警提醒模块和显示终端连接，存储数据库分别与区域划分模块、压力分析模块和裂纹面积分析模块连接，压力检测模块分别与检测点分布模块和压力参数处理模块连接，压力参数处理模块与压力分析模块连接，图像处理模块分别与图像采集模块和裂纹面积检测模块连接，裂纹面积检测模块与裂纹面积分析模块连接；

所述区域划分模块用于将待检测的岩体区域进行划分，将岩体区域按照网格化的等分方式划分为若干面积相同的子区域，对划分的若干子区域按照设定的从左往右再从下到上的顺序依次进行编号，编号分别为1,2,...,i,...,n，并将若干子区域的编号发送至存储数据库；

所述检测点分布模块用于对划分的若干子区域进行检测点的分布，采用均匀分布的方式将检测点布设在各子区域的中心点，且各检测点与各子区域一一对应，构成各子区域中心点处检测点编号集合A_n(a₁,a₂,...,a_i,...,a_n)，a_i表示为第i个子区域中心点处检测点编号，将各子区域中心点处检测点编号集合发送至压力检测模块；

所述压力检测模块包括若干压力传感器，用于接收检测点分布模块发送的各子区域中心点处检测点编号集合，将若干压力传感器安装在各子区域中心点处检测点内，且若干压力传感器与各子区域中心点处检测点一一对应，通过压力传感器实时检测各子区域中心点处的压力，将检测的各子区域中心点处的压力发送至压力参数处理模块；

所述压力参数处理模块用于接收压力检测模块发送的各子区域中心点处的压力，对接收的各子区域中心点处的压力按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内各子区域中心点处压力的平均值，构成各采集时间段内各子区域中心点处压力的平均值集合Ft(f₁t,f₂t,...,f_it,...,f_nt)，f_it表示为第t个采集时间段内第i个子区域中心点处压力的平均值，t＝t₁,t₂,...,t_x，将各采集时间段内各子区域中心点处压力的平均值集合发送至压力分析模块；

所述压力分析模块用于接收压力参数处理模块发送的各采集时间段内各子区域中心点处压力的平均值集合，提取存储数据库中存储的岩体崩塌前的安全压力值，将接收的各采集时间段内各子区域中心点处压力的平均值与存储的岩体崩塌前的安全压力值进行对比，得到各采集时间段内各子区域中心点处压力平均值的对比差值集合ΔFt(Δf₁t,Δf₂t,...,Δf_it,...,Δf_nt)，Δf_it表示为第t个采集时间段内第i个子区域中心点处压力的平均值与岩体崩塌前的安全压力值的对比差值，t＝t₁,t₂,...,t_x，将各采集时间段内各子区域中心点处压力平均值的对比差值集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收压力分析模块发送的各采集时间段内各子区域中心点处压力平均值的对比差值集合，提取第t_x个采集时间段内各子区域中心点处压力平均值的对比差值集合ΔFt_x(Δf₁t_x,Δf₂t_x,...,Δf_it_x,...,Δf_nt_x)，若第t_x个采集时间段内某子区域中心点处压力平均值的对比差值小于或等于零，表明该子区域的岩体处于安全阶段，若第t_x个采集时间段内某子区域中心点处压力平均值的对比差值大于零，表明该子区域的岩体处于危险阶段，统计岩体处于危险阶段的各子区域编号，将统计的各子区域中心点处压力平均值的对比差值按照从大到小的顺序依次进行排列，并将排列后的岩体处于危险阶段的各子区域发送至图像采集模块；

所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头安装在无人机上，用于接收分析服务器发送排列后的岩体处于危险阶段的各子区域，通过无人机的高清摄像头依次对排列后的各子区域的岩体表面进行图像采集，将采集的排列后各子区域的岩体表面图像发送至图像处理模块；

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的排列后各子区域的岩体表面图像，对接收的排列后各子区域的岩体表面图像进行图像分割，选取包裹各子区域的岩体表面最小区域，去除该最小区域之外的图像，对保留的最小区域图像进行灰度化处理和图像增强处理，获得增强的排列后各子区域的岩体表面图像，将增强的排列后各子区域的岩体表面图像发送至裂纹面积检测模块；

所述裂纹面积检测模块用于接收图形处理模块发送的增强的排列后各子区域的岩体表面图像，对增强的排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹进行测量，测量排列后各子区域的岩体表面图像中各裂纹尺寸，分析获取排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹面积，统计排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹面积，构成排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹面积集合S(s₁,s₂,...,s_j,...,s_m),m≤n，s_j表示为排列后第j个采集的子区域岩体表面图像中裂纹面积，将排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹面积集合发送至裂纹面积分析模块；

所述裂纹面积分析模块用于接收裂纹面积检测模块发送的排列后各子区域的岩体表面图像中裂纹面积集合，提取存储数据库中存储的待检测的岩体区域的总面积和高清摄像头拍摄图像的面积与实物面积的比例，计算排列后各子区域岩体中裂纹面积的占比，构成排列后各子区域岩体中裂纹面积的占比集合k(k₁,k₂,...,k_j,...,k_m)，k_j表示为排列后第j个采集的子区域岩体中裂纹面积与对应子区域面积的比值，将排列后各子区域岩体中裂纹面积的占比集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收裂纹面积分析模块发送的排列后各子区域岩体中裂纹面积的占比集合，提取存储数据库中存储的岩体区域中裂纹面积的安全占比，将排列后各子区域岩体中裂纹面积的占比与存储的岩体区域中裂纹面积的安全占比进行对比，若排列后某子区域岩体中裂纹面积的占比小于或等于岩体区域中裂纹面积的安全占比，表明该子区域岩体没有崩塌风险，若排列后某子区域岩体中裂纹面积的占比大于岩体区域中裂纹面积的安全占比，表明该子区域岩体存在崩塌风险，统计岩体存在崩塌风险的各子区域编号，将岩体存在崩塌风险的各子区域编号发送至预警提醒模块；同时分析服务器计算各子区域岩体崩塌的预估反应系数，将计算的各子区域岩体崩塌的预估反应系数发送至显示终端；

所述存储数据库用于接收区域划分模块发送的若干子区域的编号，同时存储岩体崩塌前的安全压力值f′，并存储待检测的岩体区域的总面积s_总和高清摄像头拍摄图像的面积与实物面积的比例λ，存储岩体区域中裂纹面积的安全占比k′；

所述预警提醒模块用于接收分析服务器发送的岩体存在崩塌风险的各子区域编号，并进行预警提醒，相关人员根据提醒的各子区域编号进行应急防范措施；

所述显示终端用于接收分析服务器发送的各子区域岩体崩塌的预估反应系数，并进行显示。