本發(fā)明涉及滑坡監(jiān)測(cè)，尤其涉及光纖傳感滑坡動(dòng)態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)專注于使用各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備來預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)滑坡事件，通常涵蓋地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)以及土壤力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，其主要目的是實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地收集與分析潛在滑坡區(qū)域的數(shù)據(jù)，以便及早預(yù)警，技術(shù)手段包括但不限于地表位移監(jiān)測(cè)、土壤水分和壓力的監(jiān)測(cè)以及使用遙感技術(shù)進(jìn)行區(qū)域地形變化的分析，以能夠更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)滑坡的發(fā)生時(shí)間和規(guī)模，從而有助于減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2、其中，光纖傳感滑坡動(dòng)態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種利用光纖傳感技術(shù)來監(jiān)測(cè)和分析滑坡動(dòng)態(tài)響應(yīng)的系統(tǒng)，主要用途是實(shí)時(shí)監(jiān)控滑坡易發(fā)區(qū)域的地表位移、應(yīng)力變化和其他關(guān)鍵指標(biāo)，通過光纖傳感器的高靈敏度和抗干擾能力捕捉微小的環(huán)境變化，系統(tǒng)通過分析從光纖傳感器收集到的數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)預(yù)警滑坡發(fā)生的可能性，幫助決策者采取預(yù)防措施，從而有效地提高應(yīng)對(duì)滑坡災(zāi)害的能力。

3、現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)處理面臨延遲，且傳感器對(duì)微小變化的捕捉能力受限，直接影響預(yù)警的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，在實(shí)際操作中，因技術(shù)整合程度不高及對(duì)環(huán)境干擾的敏感性，無法在關(guān)鍵時(shí)刻提供有效的預(yù)警，尤其是在復(fù)雜環(huán)境下，如雨季導(dǎo)致的土壤濕度急劇變化情況下，傳統(tǒng)技術(shù)的響應(yīng)速度及準(zhǔn)確度不足以支持有效的災(zāi)難預(yù)防，這種局限性不僅增加了監(jiān)測(cè)成本，也因響應(yīng)不及時(shí)導(dǎo)致重大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供光纖傳感滑坡動(dòng)態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、光纖傳感滑坡動(dòng)態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

4、事件監(jiān)測(cè)模塊基于光纖傳感器數(shù)據(jù)，接收連續(xù)的地表位移和振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)對(duì)比相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏移量，識(shí)別偏移幅度的異常點(diǎn)，將其標(biāo)記為地質(zhì)活動(dòng)事件，并依據(jù)事件模式調(diào)整采樣頻率至最優(yōu)區(qū)間，得到事件檢測(cè)定位數(shù)據(jù)；

5、采樣優(yōu)化模塊基于所述事件檢測(cè)定位數(shù)據(jù)，評(píng)估地質(zhì)活動(dòng)的變動(dòng)幅度和持續(xù)時(shí)間，判斷采樣頻率是否匹配當(dāng)前監(jiān)測(cè)需求，并優(yōu)化當(dāng)前采樣頻率和采樣密度，得到采樣配置優(yōu)化信息；

6、滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析模塊基于所述采樣配置優(yōu)化信息，將新監(jiān)測(cè)的地質(zhì)活動(dòng)數(shù)據(jù)與已知滑坡模式進(jìn)行對(duì)比，分析幅度變化與歷史模式的相似度，并結(jié)合實(shí)時(shí)的地表位移和土壤濕度數(shù)據(jù)，計(jì)算滑坡發(fā)生的概率，得到滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；

7、預(yù)警級(jí)別調(diào)整模塊基于所述滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對(duì)比當(dāng)前預(yù)警級(jí)別與滑坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，評(píng)估預(yù)警級(jí)別的調(diào)整需求，并依據(jù)滑坡概率對(duì)預(yù)警級(jí)別進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，得到預(yù)警狀態(tài)更新結(jié)果。

8、本發(fā)明改進(jìn)有，所述識(shí)別偏移幅度的異常點(diǎn)的步驟具體為：

9、基于光纖傳感器數(shù)據(jù)，接收連續(xù)的地表位移和振動(dòng)數(shù)據(jù)，針對(duì)每對(duì)相鄰時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用公式：

10、；

11、計(jì)算兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的偏移量，其中，是第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的地表位移數(shù)據(jù)，是第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，是第二個(gè)時(shí)間點(diǎn)的地表位移數(shù)據(jù)，是第二個(gè)時(shí)間點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)；

12、基于所述偏移量，設(shè)置異常閾值，并比較每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏移量是否超過異常閾值，確定偏移幅度的異常點(diǎn)。

13、本發(fā)明改進(jìn)有，所述事件檢測(cè)定位數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

14、對(duì)所述偏移幅度的異常點(diǎn)進(jìn)行空間分析，將每個(gè)異常點(diǎn)按照其地理坐標(biāo)定位到地圖上，得到初步的地質(zhì)活動(dòng)地圖；

15、基于所述初步的地質(zhì)活動(dòng)地圖，調(diào)整采樣頻率至最優(yōu)區(qū)間，采用公式：

16、；

17、計(jì)算新的采樣頻率，得到事件檢測(cè)定位數(shù)據(jù)，其中，是當(dāng)前采樣頻率，是調(diào)整系數(shù)，用于根據(jù)地質(zhì)活動(dòng)的變化率或強(qiáng)度調(diào)整采樣頻率的比例，是衰減因子，用于控制異常點(diǎn)密度對(duì)采樣頻率調(diào)整的影響程度，是異常點(diǎn)密度指數(shù)，代表在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)異常點(diǎn)的密度，用于根據(jù)異常點(diǎn)的集中程度調(diào)整采樣頻率。

18、本發(fā)明改進(jìn)有，所述變動(dòng)幅度和持續(xù)時(shí)間的評(píng)估步驟具體為：

19、基于所述事件檢測(cè)定位數(shù)據(jù)，提取每個(gè)地質(zhì)活動(dòng)事件的起始與結(jié)束時(shí)間點(diǎn)和最大變動(dòng)幅度，得到初步地質(zhì)活動(dòng)記錄；

20、對(duì)所述初步地質(zhì)活動(dòng)記錄進(jìn)行分析，采用公式：

21、；

22、和

23、；

24、計(jì)算地質(zhì)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間和最大變動(dòng)幅度，得到持續(xù)時(shí)間和變動(dòng)幅度數(shù)據(jù)，其中，指地質(zhì)活動(dòng)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，指地質(zhì)活動(dòng)開始的時(shí)間點(diǎn)，是在地質(zhì)活動(dòng)期間記錄的所有位移數(shù)據(jù)；

25、基于所述持續(xù)時(shí)間和變動(dòng)幅度數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析確定地質(zhì)活動(dòng)的平均持續(xù)時(shí)間和平均變動(dòng)幅度，得到地質(zhì)活動(dòng)特性信息。

26、本發(fā)明改進(jìn)有，所述采樣配置優(yōu)化信息的獲取步驟具體為：

27、評(píng)估當(dāng)前采樣頻率與監(jiān)測(cè)需求的匹配程度，依據(jù)所述變動(dòng)幅度和持續(xù)時(shí)間，分析當(dāng)前采樣頻率是否能捕捉地質(zhì)變化，得到頻率匹配評(píng)估信息；

28、基于所述頻率匹配評(píng)估信息，采用公式：

29、；

30、進(jìn)行采樣頻率和采樣密度調(diào)整，得到采樣配置優(yōu)化信息，其中，是優(yōu)化的采樣頻率，表示當(dāng)前采樣頻率，是根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)敏感度調(diào)整的系數(shù)，是平均變動(dòng)幅度，是平均持續(xù)時(shí)間，是當(dāng)前采樣密度，是目標(biāo)采樣密度。

31、本發(fā)明改進(jìn)有，所述幅度變化與歷史模式的相似度的分析步驟具體為：

32、基于所述采樣配置優(yōu)化信息，收集新監(jiān)測(cè)的地質(zhì)活動(dòng)數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前地質(zhì)事件的變動(dòng)幅度和持續(xù)時(shí)間，得到整理的地質(zhì)數(shù)據(jù)集；

33、基于所述整理的地質(zhì)數(shù)據(jù)集，與已知滑坡模式進(jìn)行對(duì)比，識(shí)別與當(dāng)前數(shù)據(jù)模式相似的歷史事件，并分析幅度變化與歷史模式的相似度，得到相似度分析結(jié)果。

34、本發(fā)明改進(jìn)有，所述滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的獲取步驟具體為：

35、收集所述實(shí)時(shí)的地表位移和土壤濕度數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，獲取實(shí)時(shí)更新的地質(zhì)數(shù)據(jù)集；

36、基于所述實(shí)時(shí)更新的地質(zhì)數(shù)據(jù)集，采用公式：

37、；

38、計(jì)算滑坡發(fā)生的概率，得到滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其中，表示第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位移值，表示第個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤濕度值，和是權(quán)重因子，用于調(diào)整位移值和土壤濕度值在計(jì)算滑坡概率中的關(guān)鍵性，表示總的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)。

39、本發(fā)明改進(jìn)有，所述預(yù)警狀態(tài)更新結(jié)果的獲取步驟具體為：

40、基于所述滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，評(píng)估當(dāng)前預(yù)警級(jí)別與滑坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)系，分析是否需要調(diào)整預(yù)警級(jí)別，得到初步的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警分析日志；

41、基于所述初步的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警分析日志，依據(jù)滑坡概率實(shí)時(shí)調(diào)整預(yù)警級(jí)別，采用公式：

42、；

43、得到預(yù)警狀態(tài)更新結(jié)果，其中，是調(diào)整后的預(yù)警級(jí)別，表示當(dāng)前預(yù)警級(jí)別，是滑坡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，是預(yù)警變動(dòng)的閾值，是調(diào)整系數(shù)。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

45、本發(fā)明中，通過實(shí)時(shí)對(duì)比相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏移量，能夠迅速識(shí)別出微小的位移異常，為早期地質(zhì)活動(dòng)提供即時(shí)標(biāo)記，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整采樣頻率，使得數(shù)據(jù)采集更加精細(xì)，同時(shí)減少無關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理，有效提升了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，通過將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史滑坡模式進(jìn)行細(xì)致對(duì)比，并結(jié)合地表位移與土壤濕度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，系統(tǒng)能夠精確計(jì)算滑坡發(fā)生的概率，極大提高了預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，有效降低了滑坡災(zāi)害導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。