一种山洪地质灾害综合监测预警系统及实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及山洪地质灾害监测预警技术领域，特别涉及一种山洪地质灾害综合监测预警系统及实现方法。
【背景技术】
[0002]我国是山洪地质灾害多发国家，每年都会因灾害带来巨大损失。现有监测预警技术手段，在应对灾害发生时，起到了一定的预警作用。但也存在以下问题:
1、缺少综合监测手段。现有技术中，应对洪水灾害的技术方案和应对泥石流、滑坡等地质灾害的技术方案大多是相互独立的，如对比文件《用于山洪灾害监测的数据采集装置》(公告号:CN105118238A)的技术方案涉及对洪水灾害进行监测，对比文件《一种监测地质灾害的方法及装置》(公告号:CN104134321A)的技术方案涉及对泥石流、滑坡等地质灾害进行监测，但在现实中，山洪灾害发生时往往伴随泥石流、滑坡等地质灾害，单一的技术监测手段并不能满足于灾害监测预警的实际需要，这就要求对山洪地质灾害的监测要采用综合监测的技术手段才能达到很好的预警效果。
[0003]2、建设成本高。如现有技术对比文件《一种山区突发性洪水监测与预警系统及其构建方法》(公告号:CN102610059A)公开了一种山区突发性洪水监测与预警系统及其构建方法，该系统虽可以实现对洪水和泥石流、滑坡的监测，但由于该系统复杂的网络拓扑结构，在实际应用中会导致系统运行可靠性降低，同时由于其方案各种传感器众多，也无形中加大了系统的建设成本，总体上该技术方案实用性不够，在受地质灾害威胁的偏远山区无法大规模普及应用。
[0004]3、缺少现场自动报警机制。现有的灾害监测预警系统技术方案如:对比文件《一种山区突发性洪水监测与预警系统及其构建方法》(公告号:CN102610059A)、《一种监测地质灾害的方法及装置》(公告号:CN104134321A)，其预警机制是由平台从上至下的远程预警模式，特别当危险灾害情况突发时，这种对灾情分析处理的预警过程往往是滞后的，所以山洪地质灾害监测系统建立现场自动报警机制十分必要。
【发明内容】
[0005]为更好地满足于广大农村和偏远山区群众对自然灾害监测预警实用技术的需求，减少灾害给群众带来的巨大损失，弥补现有技术存在的问题，本发明提供了一种山洪地质灾害综合监测预警系统及实现方法，本技术方案充分利用物联网及电子信息技术，本着“价格便宜、安装简便、方便联网、大量部署、快速反应”的原则，对所要监测的危险区域，布设大量传感器监测粧，把系统功能定位在监测粧组网后，快速获取数据汇集所产生的规模效益上，从而为地质灾害监测预警提供一种全新的技术方案。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种山洪地质灾害综合监测预警系统，包括预警平台和至少一个无线传感器网络，所述无线传感器网络包括智能网关和多个监测粧，智能网关通过微功率无线通信和多个监测粧构成星型网络架构，所述智能网关使用太阳能电源供电，其特征在于:所述监测粧包括洪水监测粧和振动监测粧。
[0007]洪水监测粧，对洪水水位报警等级进行监测，还对粧体自身的倾斜角度进行监测，所述水位报警等级和粧体倾斜角度监测数据由洪水监测粧通过微功率无线通信发送到智能网关，所述水位报警等级和倾斜角度到达设置的报警上限时，洪水监测粧进行现场告警；
振动监测粧，对粧体自身受冲击导致的加速度和倾斜角度进行监测，所述加速度和粧体倾斜角度监测数据由振动监测粧通过微功率无线通信发送到智能网关，所述加速度和粧体倾斜角度达到设置的报警上限时，振动监测粧进行现场告警。
[0008]智能网关，通过硬加密身份认证技术接入预警平台，所述智能网关根据现地降雨量的监测数据，以动态轮询方式，接收所述无线传感器网络内各监测粧所发送的监测数据，并将所述监测数据通过无线远程通信发送到预警平台。
[0009]预警平台，将智能网关传输的各监测粧的监测数据信息实时在GIS信息地图中展示，所述展示包括用颜色直接反映出各洪水监测粧的水位报警等级，以此判断洪水实际达到的高度，所述预警平台还以Web形式对大众进行实时预警展示。
[0010]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述的洪水监测粧外壳印有便于观测的水尺高度线，所述洪水监测粧设定四级水位报警等级，所述水位报警等级以警戒水位线的形式在所述洪水监测粧外壳的水尺高度线上直观标注，蓝色水位报警等级表示洪水达到或超过洪水监测粧的设防IV级警戒水位线，黄色水位报警等级表示洪水达到或超过洪水监测粧的m级警戒水位线;橙色水位报警等级表示洪水达到或超过洪水监测粧的Π级警戒水位线;红色水位报警等级表示洪水达到或超过洪水监测粧的最高I级警戒水位线。
[0011 ]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述的洪水监测粧含有多点液位开关传感器、控制单元一、声光报警器一和柱状壳体，所述柱状壳体为三段式壳体结构，每段壳体相互隔离，可以拆卸，下部壳体底部开口处设有滤网，用于对洪水中的泥沙、杂物进行过滤，安装于中部壳体的控制单元一分别通过密封连接线与安装于下部壳体的多点液位开关传感器和安装于上部壳体的声光报警器一连接，所述声光报警器一自带有专用电池。
[0012]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述控制单元一，含有单片机一、光电隔离接口电路一、MEMS三轴加速度传感器一、微功率无线通信模块一和锂电池，所述单片机一经光电隔离接口电路一和所述多点液位开关传感器连接，用于对所述水位报警等级进行监测，所述水位报警等级和多点液位开关传感器的输出信号相关联，所述单片机一和MEMS三轴加速度传感器一连接，用于采集MEMS三轴加速度传感器一的加速度数据，通过相关算法对MEMS三轴加速度传感器一的倾斜角度进行测量，所述单片机一通过微功率无线通信模块一将所述的水位报警等级和倾斜角度监测数据发送到智能网关，所述单片机一还经光电隔离接口电路一和所述声光报警器一连接，用于控制声光报警器一进行现场告塾目ο
[0013]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述振动监测粧，含有控制单元二、声光报警器二和柱状壳体，所述柱状壳体为二段式壳体结构，每段壳体相互隔离，可以拆卸，安装于下部壳体的控制单元二通过密封连接线与安装于上部壳体的声光报警器二连接，所述声光报警器二自带有专用电池。
[0014]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述控制单元二，含有单片机二、光电隔离接口电路二、MEMS三轴加速度传感器二、微功率无线通信模块二和锂电池，所述单片机二和MEMS三轴加速度传感器二连接，用于采集MEMS三轴加速度传感器二的加速度数据，通过相关算法对MEMS三轴加速度传感器二的倾斜角度进行测量，所述单片机二通过微功率无线通信模块二将所述的加速度数据和倾斜角度监测数据发送到智能网关，所述单片机二经光电隔离接口电路二和所述声光报警器二连接，用于控制声光报警器二进行现场告警。
[0015]上述的山洪地质灾害综合监测预警系统，其特征在于:所述智能网关含有单片机三、加密芯片、微功率无线通信模块三、GPRS通信模块和RS485通信模块，所述单片机三和加密芯片连接，加密芯片内置有加密算法，所述单片机三通过加密芯片获取接入预警平台所需的身份认证密钥文件，所述单片机三通过微功率无线通信模块三，以轮询方式，依序向所述的无线传感器网络内的每个监测粧发送查询指令，唤醒并接收所述无线传感器网络内的各监测粧所发送的的监测数据信息，所述单片机三通过RS485通信模块采集现地雨量计的降雨量数据，根据现地降雨量的监测数据动态调整轮询的时间，所述单片机三通过GPRS通信模块，将接收的所述无线传感器网络内各监测粧所发送的监测数据信息，远程发送到预警平台，所述单片机三还通过GPRS通信模块接收预警平台的指令。
[0016]一种山洪地质灾害综合监测预警系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，洪水监测粧，用于对洪水实时简易监测，将所述洪水监测粧竖直固定于靠粧上，
大量布设于山洪沟河道沿岸、水库、山塘坝前和易受洪水威胁的人口居住区、工矿企业、学校及村落、城镇地势低