本申請涉及地址災害預警領域，具體涉及一種基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、我國山區(qū)面積廣大，地形復雜，地質(zhì)災害頻繁發(fā)生，其中滑坡災害是我國地質(zhì)災害的主要形式，特別在我國山區(qū)較多的西南、中南等地及西北、東南沿海等部分山區(qū)，滑坡災害時有發(fā)生。每年因地質(zhì)災害造成的直接經(jīng)濟損失占自然災害總損失率到的20％以上。地質(zhì)災害造成的人員傷亡和健康、社會設施癱瘓以及財產(chǎn)損失都是不可忽視的。

2、滑坡是指巖土體在重力作用下沿著一定滑動面發(fā)生向下滑動的現(xiàn)象，是一種常見的地質(zhì)災害。與之相類似的是泥石流，泥石流是一種由于山坡上的泥沙、巖石、水等物質(zhì)混合體以高速流動的形式沿著山谷或河道下滑的自然災害現(xiàn)象。泥石流通常發(fā)生在山地地區(qū)，特別是陡峭山坡和河谷地帶。

3、現(xiàn)有技術主要依賴于傳統(tǒng)的地質(zhì)災害監(jiān)測方法，如人工巡查、簡單的傳感器監(jiān)測等，這些方法往往缺乏實時性和高精度，無法做到有效地預測地質(zhì)災害，特別是在山區(qū)等復雜地形中，人工巡查與傳感器識別的效率和準確率低下，且無法及時、準確地提供預警。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)及方法，可以解決現(xiàn)有技術中存在的地質(zhì)災害的識別效率和準確率低下的技術問題。

2、第一方面，本申請實施例提供一種基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)包括：

3、多根同軸電纜，分別埋設于山體不同位置的土壤中，所述同軸電纜末端安裝有探針；

4、語音模塊，其用于接收報警信號，實現(xiàn)對應的語音報警；

5、信號收發(fā)模塊，其分別連接各同軸電纜，用于產(chǎn)生信號向各同軸電纜發(fā)射；信號收發(fā)模塊還用于接收各同軸電纜的反射信號，并發(fā)送給主控模塊；

6、主控模塊，其用于根據(jù)反射信號產(chǎn)生的尖峰脈沖確定對應的位置發(fā)生土壤位移，還用于根據(jù)信號的傳播時間計算土壤含水量；還用于根據(jù)土壤位移以及根據(jù)土壤含水量預測到地質(zhì)災害發(fā)生時，發(fā)送報警信號給所述語音模塊。

7、結合第一方面，在一種實施方式中，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

8、信號放大電路，其用于對所述信號收發(fā)模塊收到的反射信號進行放大；

9、adc芯片，其用于對放大后的發(fā)射信號實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送至所述主控模塊。

10、結合第一方面，在一種實施方式中，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

11、觸摸屏，其與所述主控模塊連接，用于實現(xiàn)系統(tǒng)與用戶的人機交互，還用于顯示當?shù)靥鞖夂屯寥狼闆r，所述土壤情況包括土壤含水量和土壤位移量。

12、結合第一方面，在一種實施方式中，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

13、wifi模塊，其通過串口與所述主控模塊通信，所述wifi模塊用于將報警信號對應的報警信息傳輸至網(wǎng)絡平臺，還用于實現(xiàn)系統(tǒng)的在線維護和更新，還用于從網(wǎng)絡獲取當?shù)氐奶鞖?，發(fā)送給主控模塊作為判斷地質(zhì)災害發(fā)生的參考依據(jù)。

14、結合第一方面，在一種實施方式中，所述主控模塊采用stm32芯片，所述信號收發(fā)模塊為集成dds芯片。

15、結合第一方面，在一種實施方式中，主控模塊根據(jù)反射信號的傳播時間計算土壤含水量，包括：

16、主控模塊根據(jù)信號的傳播時間計算信號的傳播速度，根據(jù)信號的傳播速度計算土壤的介電常數(shù)ε，根據(jù)如下公式計算土壤容積含水量θv：

17、θv＝-5.3×10-2+2.92×10-2ε-5.5×10-4ε2+4.3×10-6ε3。

18、第二方面，本申請實施例提供了一種基于任一項所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的預警方法，包括步驟：

19、在山體同位置的土壤中埋設同軸電纜；

20、信號收發(fā)模塊產(chǎn)生信號傳輸給各同軸電纜；接收各軸電纜的反射信號，并發(fā)送給主控模塊；

21、主控模塊根據(jù)反射信號產(chǎn)生的尖峰脈沖確定對應的位置發(fā)生土壤位移，還用于根據(jù)信號的傳播時間計算土壤含水量；根據(jù)土壤位移以及根據(jù)土壤含水量預測到地質(zhì)災害發(fā)生時，發(fā)送報警信號給所述語音模塊；

22、語音模塊接收報警信號后實現(xiàn)對應的語音報警。

23、結合第二方面，在一種實施方式中，所述根據(jù)土壤位移以及根據(jù)土壤含水量預測到地質(zhì)災害發(fā)生時，發(fā)送報警信號給所述語音模塊，包括步驟：

24、s301、主控模塊判斷反射信號是否產(chǎn)生尖峰脈沖，若是，進入s302；若否，繼續(xù)接收各電纜的反射信號；

25、s302、主控模塊判斷土壤含水量是否達到預設含水量閾值，若是，進入s303；若否，進入s304；

26、s303、主控模塊發(fā)送泥石流報警信號給語音模塊；

27、s304、主控模塊發(fā)送滑坡報警信號給語音模塊。

28、結合第二方面，在一種實施方式中，所述信號收發(fā)模塊最高工作時鐘為500mhz，輸出200mhz的正弦信號，且信號頻率和幅度可調(diào)。

29、結合第二方面，在一種實施方式中，所述在山體同位置的土壤中埋設同軸電纜，具體包括：

30、對需要檢測的山體處打孔，在孔內(nèi)布設同軸電纜，在同軸電纜周圍填滿砂漿。

31、本申請實施例提供的技術方案帶來的有益效果包括：

32、通過分別埋設于山體不同位置的土壤中的多根同軸電纜，通過向各同軸電纜發(fā)射信號，當電纜處巖體移動，導致同軸電纜發(fā)生變形，會使得反射信號產(chǎn)生尖峰脈沖并以此判斷對應位置發(fā)生土壤位移；此外，主控模塊可以根據(jù)信號的傳播時間計算土壤含水量，通過土壤位移以及根據(jù)土壤含水量可以實現(xiàn)災害的預測并告警。本申請系統(tǒng)的結構簡單，便于實現(xiàn)；可以及時發(fā)現(xiàn)可能引發(fā)地質(zhì)災害的跡象，提前預測災害的發(fā)生，相對于人工巡查與傳感器識別，可以提高檢測的精確度，進而提高預警精度。進一步的，系統(tǒng)可以與與本地的標準時間進行校對，保證預警時間準確及時。地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的告警可以幫助政府、救援機構和公眾及時做出反應，采取必要的避險和救援措施，有效減少災害造成的傷亡和損失。

技術特征：

1.一種基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)包括：

2.如權利要求1所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

3.如權利要求1所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

4.如權利要求1所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，所述地質(zhì)災害預警系統(tǒng)還包括：

5.如權利要求1所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊采用stm32芯片，所述信號收發(fā)模塊為集成dds芯片。

6.如權利要求1所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)，其特征在于，主控模塊根據(jù)反射信號的傳播時間計算土壤含水量，包括：

7.一種基于權利要求1-6任一項所述的基于tdr技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的預警方法，其特征在于，包括步驟：

8.如權利要求7所述的預警方法，其特征在于，所述根據(jù)土壤位移以及根據(jù)土壤含水量預測到地質(zhì)災害發(fā)生時，發(fā)送報警信號給所述語音模塊，包括步驟：

9.如權利要求7所述的預警方法，其特征在于，所述信號收發(fā)模塊最高工作時鐘為500mhz，輸出200mhz的正弦信號，且信號頻率和幅度可調(diào)。

10.如權利要求7所述的預警方法，其特征在于，所述在山體同位置的土壤中埋設同軸電纜，具體包括：

技術總結
一種基于TDR技術的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)及方法，涉及地址災害預警領域，所述系統(tǒng)包括：多根同軸電纜，分別埋設于山體不同位置的土壤中，所述同軸電纜末端安裝有探針；語音模塊，其用于接收報警信號，實現(xiàn)對應的語音報警；信號收發(fā)模塊，其分別連接各同軸電纜，用于產(chǎn)生信號向各同軸電纜發(fā)射；信號收發(fā)模塊還用于接收各同軸電纜的反射信號，并發(fā)送給主控模塊；主控模塊，其用于根據(jù)反射信號產(chǎn)生的尖峰脈沖確定對應的位置發(fā)生土壤位移，還用于根據(jù)信號的傳播時間計算土壤含水量；還用于根據(jù)土壤位移以及根據(jù)土壤含水量預測到地質(zhì)災害發(fā)生時，發(fā)送報警信號給所述語音模塊。本申請可以提高檢測的精確度，進而提高預警精度。

技術研發(fā)人員：李嘉銘,郭昕剛,陳陽,姜云松,王添翼,陳杰,張曄,孫詩淇
受保護的技術使用者：長春工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15