基于物联网和无人机的偏僻地区地质灾害监测系统

本发明涉及一个基于物联网和无人机的偏僻地区地质灾害监测系统，属于计算机。

背景技术：

1、地球是人们赖以生存的地方，随着时代的发展，科技也在进步。环境影响人们的同时，人们也在影响着环境。生态环境直接影响着人类或者其他生物的身体健康乃至生命安全。但是，由于人类活动的越来越频繁，以及自然活动的影响，地质灾害(比如，地震、洪涝和泥石流等)时有发生，这就需要建立实时监测系统。

2、在偏僻地区，人迹罕至，人们无法随时感知地质灾害的发生。另外，这些地区交通不便，人们也很难及时到达以查看或处理灾害。因此，偏僻地区的地质灾害监测就成为一个非常棘手的问题。

3、物联网技术(比如，传感技术、导航和定位和网络技术等)利用众多传感器来替代人实时且全天候地监测环境，利用导航和定位来确定位置，并利用网络技术传递信息至控制中心。另外，无人机可以突破地面交通的限制，可以从空中快速地飞到监测地点，并拍照传回控制中心。

4、基于物联网和无人机，本发明提出一种偏僻地区地质灾害监测系统。

技术实现思路

1、(一)目的

2、为解决偏僻地区面临的问题，本发明利用物联网技术和无人机，实现实时且全天候地地质灾害监测，从而节省人力资源，扩大覆盖范围，降低监测成本。

3、(二)技术方案

4、本发明提出的基于物联网和无人机的偏僻地区地质灾害监测系统，主要包括控制中心、物联网和无人机等三个部分，如下所示：

5、1、控制中心

6、存储和管理从物联网和无人机收集的数据，并实现对地质灾害数据的深度挖掘和预测。

7、具体地，控制中心具有以下功能：设计数据接收和处理单元、显示屏和用户界面、报警系统、远程控制和指挥，其中，

8、(1)设计数据接收和处理单元。使用高性能的计算机或服务器来处理大量的数据。这些硬件应具备足够的计算能力和存储空间来处理实时数据流。开发或部署专门的数据处理软件，用于解析无人机传输的数据，执行数据清洗、去重、校准等预处理步骤，并进行实时分析。应用先进的算法，如机器学习和数据挖掘技术，来识别地质灾害的模式和趋势。

9、(2)显示屏和用户界面。设计直观的图形用户界面(gui)，以便操作人员能够轻松地监控和分析数据。集成地理信息系统(gis)，在地图上实时显示无人机的位置和传感器数据，便于直观地追踪地质灾害的发展。

10、(3)报警系统。预警阈值，设定基于数据分析的预警阈值，当监测数据超过这些阈值时，系统自动触发报警。多渠道通知，通过短信、电子邮件、应用程序推送通知等多种方式，确保相关人员及时收到预警信息。

11、(4)远程控制和指挥。远程操作允许操作人员远程控制无人机的飞行路径和任务。指挥中心，建立指挥中心，集成所有监测和管理功能，以便快速响应地质灾害。

12、2、物联网

13、在偏僻地区的潜在地质灾害点，部署各类传感器，位移传感器、温度传感器、湿度传感器和光线传感器等。

14、具体地，物联网主要包括传感器和传输网络，具有以下功能：

15、各类传感器，感知环境状态，具体包括

16、(1)位移传感器，测量地表或建筑物的位移和变形，用于监测地质体的位移情况，预测滑坡、地面塌陷等地质灾害。

17、(2)温度传感器，测量环境温度，用于监测地下水体温度变化，发现地下火山活动等。

18、(3)湿度传感器，测量空气或土壤的湿度，用于监测土壤湿度变化，预警泥石流等地质灾害。

19、(4)气体传感器，检测大气中各种气体浓度，用于监测地下气体排放情况，预警火山喷发等。

20、(5)视频监控摄像头，提供实时视频监控，辅助对地质灾害现场进行实时观察和分析。

21、传输网络，实现实时数据传输，具体包括

22、lorawan(long range wide area network)协议，lorawan是一种低功耗、广覆盖的无线通信协议，专为物联网设计，适用于需要长时间运行和远距离通信的应用。lorawan网络定期将传感器采集的数据，传输到控制中心。

23、3、无人机

24、控制中心预测地质灾害发生时，无人机飞往地质灾害地点查看详情，拍照采集地质灾害相关数据，并实时地传回控制中心。

25、具体地，无人机具有以下功能：

26、自主飞行能力，控制系统具备无人机的自主飞行能力，能够根据预设的任务路径和指令进行自主飞行。远程操作，用户可以通过地面站远程操作控制系统，包括调整飞行路径、启动和停止任务等。飞行路径规划，控制系统能够根据地面站下发的指令进行飞行路径规划，以确保无人机能够有效地覆盖目标区域进行监测。避障功能，控制系统可能具备避障功能，能够通过传感器数据识别障碍物，并自主调整飞行路径以避免碰撞。故障检测与处理，控制系统可能具备故障检测和处理功能，能够及时识别无人机或传感器的故障，并采取相应的应对措施，例如自主返航或报警。自主充电功能，无人机可能具备自主充电功能，能够在任务执行过程中自动返回基地或充电站进行充电，延长飞行时间并提高任务持续性。定位与导航系统：系统配备高精度的定位与导航系统，如全球定位系统(gps)、惯性导航系统(ins)等，以实现精准飞行和定位。

27、(三)有益效果

28、本发明旨在利用物联网和无人机，实现对偏远地区地质灾害的实时监测，能够节省人力资源，扩大覆盖范围，降低监测成本。

技术特征：

1.基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，监视地质灾害情况并发出预警信号，实现对地质灾害数据的深度挖掘和预测，其中，监视地质灾害情况并发出预警信号，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，实现对地质灾害数据的深度挖掘和预测，具体表现为：

4.根据权利要求1所述的基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，配备各类高精度传感器，实时采集地质灾害相关数据，具体表现为：

5.根据权利要求4所述的基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，实时采集地质灾害相关数据，具体表现为：

6.根据权利要求1所述的基于无人机和物联网的偏僻地区地质灾害监测系统，其特征在于，无人机，搭载飞行控制系统，能够在偏远地区进行自主飞行，并实时传输数据至地面站，具体包括：

技术总结本专利公开了一种基于物联网和无人机的偏僻地区地质灾害监测系统，系统包括：控制中心，接收并处理数据，配备显示屏和报警系统，用于监视地质灾害情况并发出预警信号，实现对地质灾害数据的深度挖掘和预测；物联网，配备各类高精度传感器，用于实时采集地质灾害相关数据；无人机，搭载飞行控制系统，能够在偏远地区进行自主飞行，并实时传输数据至地面站。该系统集合了物联网和无人机，用于实时且全天候地监测偏僻地区的地质灾害，这能够节省人力资源，扩大覆盖范围，降低监测成本。技术研发人员：谭天雪,徐诺成,徐梦怡,解沈敏,杨志甫,钟颖,师晓晔,张兆维受保护的技术使用者：南京邮电大学通达学院技术研发日：技术公布日：2024/7/18