山体滑坡灾害监测预警系统

技术领域

本发明涉及台风灾害风险预警技术领域，具体涉及山体滑坡灾害监测预警系统。

背景技术

滑坡是指构成斜坡的岩土体在重力作用下伴随其下部软弱面上的剪切作用过程而产生整体运动现象。滑坡灾害是造成人类生命财产损失的地质灾害的主要形式之一。

目前，常见的滑坡监测方法包括遥感法、监测装置监测法、测缝法等。监测装置监测法，是将监测装置设置在被测坡面上，观察监测装置上监测部件的运动来进行监测，但若是监测人员在观察运动时发生滑坡，则会带来危险。遥感法，利用卫星、飞机等拍摄滑坡的变形，但是这种监测方法更适用于较大型的滑坡变形监测，且只有已经发生大范围、区域性滑坡时才易于被监测到，不易监测幅度较小的小型山体滑坡，且难以保持长期实时的监测。

因此，需要一种能够监测出小幅度山体滑坡的预警系统，在灾害扩大之前，发出警示，保护人民财产。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提供了山体滑坡灾害监测预警系统。

本发明的技术方案：山体滑坡灾害监测预警系统，包括GNSS基站、激光发射器、光纤及色彩传感器，所述光纤埋设于山体表层，包括若干段首尾衔接的纤芯、包层及涂覆层，所述纤芯包括首端及尾端，该尾端设有弧形凹槽，所述弧形凹槽设有不透光涂覆层，该不透光涂覆层对应轴心位置设有透光孔，所述纤芯首端设有与弧形凹槽适配的球头部，该球头部外表面环绕圆心设有若干道环形滤光区域，各环形滤光区域分别涂覆过滤不同波长光线的染料滤光层，相邻两段纤芯通过球头部插入弧形凹槽做可滑动的首尾衔接；所述透光孔直径小于环形滤光区域的宽度；

所述激光发射器、色彩传感器分别设置于光纤两端，该激光发射器发出的机构依次穿过各段纤芯的球头部、透光孔，传递至色彩传感器，当山体产生小幅度滑坡时，埋设于该滑坡处山体表层的相邻段纤芯发生弯折，球头部相对弧形凹槽偏转，若干道环形滤光区域中的一道与透光孔对齐，所述激光发射器发射的激光穿过过滤不同波长光线的染料滤光层，在色彩传感器处显现不同色彩，所述GNSS基站将色彩传感器采集的色彩变化信号上传云服务器预警。

采用上述技术方案，通过分段衔接的纤芯结构，当埋设光纤的山体表层发生小幅度的滑坡时，滑坡土层带动光纤发生小幅度沉降变形，此时首尾相连的两段纤芯随之发生一定角度的弯折，使球头部相对弧形凹槽发生偏转，原本与透光孔对齐的环形滤光区域转移，由另一道环形滤光区域与透光孔对齐。

由于各道环形滤光区域设置的染料滤光层过滤不同的波长，然后各段纤芯采用的染料差异化，使纤芯埋设后，激光穿过纤芯呈一种颜色，而当山体发生小幅度滑坡，环形滤光区域偏转后，激光穿过纤芯后的颜色发生了特定的改变，色彩传感器捕捉到该色彩的变化，作为预警信号上传云服务进行报警，完成对山体滑坡的监测预警。

当山体滑坡幅度过大时，光纤大幅度折弯或断裂，色彩传感器处激光消失，亦可作为报警信号。

如说明书附图6、7所示，激光的波长不同，色彩会产生差异，405nm(蓝紫色)→450nm(纯蓝色)→514nm(青绿色)→532nm(鲜绿色)→635nm(朱红色)→650nm(大红色)。将山体划分不同区域，不同区域的纤芯环形滤光区域采用区分范围的染料，使某一区域产生滑坡时，产生特定色彩，管理人员便可以快速确定发生滑坡的山体范围，精准化响应，提高预警、救险效率。

纤芯尾端弧形凹槽设置的不透光涂覆层，不透光涂覆层留出空白的透光孔，而透光孔的直径小于一道环形滤光区域轴向宽度，目的是使得传递至尾端的激光只能从透光孔处穿过，来到一道环形滤光区域内，形成一种色彩的变化，避免光线穿过多道环形滤光区域。

光纤(FIBER)是利用纤芯、包层的相对折射率差，对光产生一定的“壁垒”作用，二次防止光逸出的导光纤维石英玻璃，利用光的全反射原理，能够作为光传导工具。在本发明中，山体监测距离较短，制造为较粗的光纤，生产工艺要求降低。

本发明的进一步设置：所述GNSS基站处设有太阳能供电系统。

采用上述技术方案，通过太阳能供电系统为基站、激光发射器、色彩传感器等设备供电。

本发明的进一步设置：所述GNSS基站还设有监控摄像头、监控传感器、无人机和无人机机巢。

采用上述技术方案，结合卫星遥感、无人机航摄、高位监控视频和传感器监测设备，形成“天空地”态势感知体系。

本发明的有益效果，相比传统监测方案，本申请具沿山体滑坡高位地区覆盖特制的光纤，利用分段纤芯随滑坡土体弯折，所述产生的光线变色信号，对小幅度山体滑坡反应产生预警信号，具有覆盖范围广，铺设成本较低，能够长时间不间断实时监测山体滑坡情况的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的山体铺设光纤示意图；

图2为本发明实施例的山体滑坡时部分光纤弯折示意图；

图3为本发明实施例的纤芯弯折结构图；

图4为图3中局部放大图；

图5为本发明实施例的纤芯结构图；

图6为本发明实施例的激光波长色彩图1；

图7为本发明实施例的激光波长色彩图2。

其中，1-山体、11-滑坡、2-GNSS基站、3-光纤、31-包层、32-涂覆层、4-纤芯、41-弧形凹槽、42-透光孔、43-不透光涂覆层、44-球头部、45-环形滤光区域、5-激光。

具体实施方式

如图1-7所示，山体1滑坡11灾害监测预警系统，包括GNSS基站2、激光5发射器、光纤3及色彩传感器，所述光纤3埋设于山体1表层，包括若干段首尾衔接的纤芯4、包层31及涂覆层32，所述纤芯4包括首端及尾端，该尾端设有弧形凹槽41，所述弧形凹槽41设有不透光涂覆层43，该不透光涂覆层43对应轴心位置设有透光孔42，所述纤芯4首端设有与弧形凹槽41适配的球头部44，该球头部44外表面环绕圆心设有若干道环形滤光区域45，各环形滤光区域45分别涂覆过滤不同波长光线的染料滤光层，相邻两段纤芯4通过球头部44插入弧形凹槽41做可滑动的首尾衔接；所述透光孔42直径小于环形滤光区域45的宽度；

所述激光5发射器、色彩传感器分别设置于光纤3两端，该激光5发射器发出的机构依次穿过各段纤芯4的球头部44、透光孔42，传递至色彩传感器，当山体1产生小幅度滑坡11时，埋设于该滑坡11处山体1表层的相邻段纤芯4发生弯折，球头部44相对弧形凹槽41偏转，若干道环形滤光区域45中的一道与透光孔42对齐，所述激光5发射器发射的激光5穿过过滤不同波长光线的染料滤光层，在色彩传感器处显现不同色彩，所述GNSS基站2将色彩传感器采集的色彩变化信号上传云服务器预警。

通过分段衔接的纤芯4结构，当埋设光纤3的山体1表层发生小幅度的滑坡11时，滑坡11土层带动光纤3发生小幅度沉降变形，此时首尾相连的两段纤芯4随之发生一定角度的弯折，使球头部44相对弧形凹槽41发生偏转，原本与透光孔42对齐的环形滤光区域45转移，由另一道环形滤光区域45与透光孔42对齐。

由于各道环形滤光区域45设置的染料滤光层过滤不同的波长，然后各段纤芯4采用的染料差异化，使纤芯4埋设后，激光5穿过纤芯4呈一种颜色，而当山体1发生小幅度滑坡11，环形滤光区域45偏转后，激光5穿过纤芯4后的颜色发生了特定的改变，色彩传感器捕捉到该色彩的变化，作为预警信号上传云服务进行报警，完成对山体1滑坡11的监测预警。

当山体1滑坡11幅度过大时，光纤3大幅度折弯或断裂，色彩传感器处激光5消失，亦可作为报警信号。

如说明书附图6、7所示，激光5的波长不同，色彩会产生差异，405nm(蓝紫色)→450nm(纯蓝色)→514nm(青绿色)→532nm(鲜绿色)→635nm(朱红色)→650nm(大红色)。将山体1划分不同区域，不同区域的纤芯4环形滤光区域45采用区分范围的染料，使某一区域产生滑坡11时，产生特定色彩，管理人员便可以快速确定发生滑坡11的山体1范围，精准化响应，提高预警、救险效率。

纤芯4尾端弧形凹槽41设置的不透光涂覆层43，不透光涂覆层43留出空白的透光孔42，而透光孔42的直径小于一道环形滤光区域45轴向宽度，目的是使得传递至尾端的激光5只能从透光孔42处穿过，来到一道环形滤光区域45内，形成一种色彩的变化，避免光线穿过多道环形滤光区域45。

光纤3(FIBER)是利用纤芯4、包层31的相对折射率差，对光产生一定的“壁垒”作用，二次防止光逸出的导光纤3维石英玻璃，利用光的全反射原理，能够作为光传导工具。在本发明中，山体1监测距离较短，制造为较粗的光纤3，生产工艺要求降低。

所述GNSS基站2处设有太阳能供电系统。

采用上述技术方案，通过太阳能供电系统为基站2、激光5发射器、色彩传感器等设备供电。

所述GNSS基站2还设有监控摄像头、监控传感器、无人机和无人机机巢。

结合卫星遥感、无人机航摄、高位监控视频和传感器监测设备，形成“天空地”态势感知体系。

相比传统监测方案，本申请具沿山体1滑坡11高位地区覆盖特制的光纤3，利用分段纤芯4随滑坡11土体弯折，所述产生的光线变色信号，对小幅度山体1滑坡11反应产生预警信号，具有覆盖范围广，铺设成本较低，能够长时间不间断实时监测山体1滑坡11情况的优点。