一种地质灾害监测系统及其监测方法与流程

本发明涉及地质灾害监测技术，更具体地说，它涉及一种地质灾害监测系统及其监测方法。

背景技术：

1、地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产造成的损失、对环境造成破坏的地质作用或地质现象，在丘陵地区或者山区人们常常依山而居住，而山坡在长期降雨后容易出现地下水位上涨，上涨的地下水位使坡面泥土松动，在持续降雨过程中使坡面泥土发生松散进而产生泥石流灾害，泥石流灾害沿着威胁着山坡上（山脚下或者下游）居住人身安全。

2、为了降低泥石流灾害对居住人身安全的威胁，现有技术诸如公开号为cn102052915a的中国发明专利，该专利公开了一种地质灾害监测系统及其监测方法，诸如上述现有技术都采用信号采集单元，用于采集现场地质变化信号，但是在降雨过程中雨水在地面汇集流淌，流淌的雨水夹带泥土在信号采集单元采集端表面冲刷，雨水夹带泥土在信号采集单元表面流动信号采集单元不断捕捉到泥土的运动，进而不断发出报警，由于不断捕捉流淌雨水中夹杂的泥土进而造成信号采集单元对坡面水平竖直位移采集信息始终被干扰，为了降低雨水对信号采集单元的干扰会把检测阈值上调，上调阈值虽然能够消除降雨造成的干扰，但是因为检测的阈值高了在泥土滑坡初期因为流动量较小常被当作干扰值给忽略掉，只有泥土滑坡流动量大的时候才能被检测到，具有一定延后性减少了人员疏散的时间，因此需要一种可以降低干扰并能够预测灾害的地质灾害监测系统及其监测方法。

3、因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种地质灾害监测系统及其监测方法，能够在实时监测泥土滑坡地质灾害，具有一定的预测性能。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地质灾害监测系统，包括设置在监测站内以下模块：

3、检测模块，其中检测模块包括实时检测降雨量数据的降雨量检测单元、实时监测地下水位数据变化的地下水位监测单元、检测土层压缩系数的土层压缩系数检测单元、检测土壤因降水产生应力的应力检测单元、检测土层初始空隙比的空隙检测单元；

4、存储模块，将检测模块中各采集单元采集的数据分类存储，其中相同一类数据跟时间关联存储；

5、处理模块，用来构建模型分析滑坡概率；

6、报警模块，接收处理模块传递过来的警示信号并发出报警；

7、上述模块之间信息采用信号传输单元进行传输。

8、本发明进一步设置为：一种地质灾害监测方法，使用地质灾害监测系统的方法，包括如下步骤，

9、步骤一，通过检测模块来采集数据；

10、步骤二，将采集的数据进行相关性分析；

11、步骤三，根据步骤二各数据相关性的整合建立统计模型；

12、步骤四，建立地面下沉量计算模型；

13、步骤五，判断实时数据中是否存在发生高概率滑坡灾害，并预警处理。

14、本发明进一步设置为：所述监测站采集地下水位和降雨量的数据，且各监测站监测降雨量数据与地下水位数据以及时间建立空间立体坐标系（xmm，yph，zt），其中xmm，yph，zt分别为降雨量数据和地下水位数据以及时间，将历史最高降雨量数据在坐标系（xmm，yph，zt）x轴部位标记，x轴标记部位右侧区域为降雨警示区域，将历史最高地下水位数据在坐标系（xmm，yph，zt）y轴部位标记，y轴标记部位上侧区域为地下水位警示区域，其中降雨警示区域和地下水位警示区域重叠部分为示警区域，当实时数据落入示警区域报警模块发出报警信息。

15、本发明进一步设置为：所述各监测站实时将数据导入（xmm，yph，zt）坐标系中，将坐标系中离散型点连接起来绘制实际曲线，并通过spss 回归分析求得回归系数r，回归系数r带入（xmm，yph，zt）坐标系中形成参照曲线，将波动参数xwave，ywave代入参照曲线中，此时参照曲线在每个时间点上都出现上下限整体参照曲线在空间立体坐标系中形成以参照曲线为中心波动参数为上下限的立体参照空间区域，设置涵盖率参数co，其中co具体为1个小时时间段内实际曲线与立体参照空间区域的重合度，当co=0时数据异常报警模块发出报警信息；0<co<0.5时报警模块发出提示信息，提示信息的坐标判断是否落入警示区域，如果落入警示区域则发出报警，如果没落入警示区域则该区域需要持续跟进监测；0.5≤co≤1时数据正常无需报警。

16、本发明进一步设置为：将0<co<0.5时间段中不与立体参照空间区域重合部分坐标数据单独提取出来，将提取出来三维坐标数据中z轴数据再进行提取，按照升序的规律将z轴数据进行排列，将升序排列的z轴数据相邻之间数据之间进行求差，将差值小于等于3min的两个数据提取并计数，计数值与总数值求商，商值大于等于0.5则说明出现较长时间强降雨或高地下水位此时报警模块发出报警信息，反之商值小于0.5则说明报警模块不报警信息。

17、本发明进一步设置为：构建比较模型，将input（ximm，yiph）分别与upper limit（xumm，xlmm）、lower limit（yuph，ylph）进行比较，input为监测站的实时数据，upper limit为监测站降雨量的历史上下限数据，lower limit为监测站地下水位的历史上下限数据，其中ximm、yiph分别为实时采集的降雨量和地下水位，xumm，yuph为监测站的历史降雨量上限和地下水位上限，xlmm，ylph为监测站的历史降雨量下限和地下水位下限，ximm、ximm在坐标系中画上两条平行x轴的直线，yuph、ylph在坐标系中画上两条平行y轴的直线，通过对比模型分析当input（ximm，yiph）落入upper limit（xumm，yuph）和lower limit（xlmm，ylph）交界范围时初步分析实时降雨量和地下水位处于监控区需进一步分析，当input（ximm，yiph）落在xumm，yuph之外则为危险区域需及时预警，其中input（ximm，yiph）落在xlmm，ylph之内则处于相对安全区域。

18、本发明进一步设置为：建立沉降量计算模型，其中s为沉降量；为土层压缩系数；p为土壤因降水产生的应力；h为土层深度；e为土层初始空隙比，将初步分析实时降雨量和地下水位处于监控区检测点采集的数据导入测出沉降量计算出滑坡风险，将s和sl进行比较s大于等于sl时将sl数值赋予s，再利用来输出值0或1，其中0表示没有滑坡风险1表示存在滑坡风险，其中sl为历史发生滑坡状态的沉降量，并将各监测站输出值组成集合，监测站分析出滑坡风险输出1则发出警报提醒下游人员躲避。

19、本发明进一步设置为：建立危险等级level（γ）；z=计算求出各监测站分析滑坡数据集合，其中1代表发出滑坡警示0代表没发出滑坡警示，k表示监测站总数，取出各监测站发出警示监测站个数，根据z设置来确定程度等级，其中：list.stream().filter().collect；是java语言中用于筛选list中符合filter条件的数据，为符合v等于1的调节，v为监测站示警状态，其中监测站报警v赋值1，检测站没发生报警v赋值0。

20、本发明进一步设置为：通过设置筛选函数和对比函数来分析数值组成集合中1连续程度，即，其中为连续度，为连续数值个数。

21、综上所述，本发明具有以下有益效果：

22、1、本发明通过检测出降雨量和地下水位等中间数据，然后利用建立演算模型来推导未来一段时间是否发生泥石流地质灾害，由于检测的都是和降雨相关的中间数据并不需要直接采集坡面位移，因此不会出现因为雨水裹挟泥土造成位移传感器容易误报的情况。

23、2、本发明通过将实时采集的中间数据带入演算模型中，推演出泥石流地质灾害的发生概率，还能够通过与历史数据进行对比尽可能地提高预算准确性，可以通过实时采集的数据来推演未来是否会发生滑坡泥石流，以达到在灾害发生前提前预警效果。

24、3、本发明通过提取出来可能发生泥石流滑坡地质灾害位置点，然后分析地质灾害点是否连续，通过灾害点连续度来对灾害等级进行预测，进而能够更加精准地预测出泥石滑坡的危害程度，合理安排人员避险。