一种泥石流多通道时序控制预警方法技术

本发明专利技术提供了一种泥石流多通道时序控制预警方法，首先采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，进行主从配置、组网；配置主从设备采集参数，采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；按照采集时序进行数据采集、数据分析预警；若任一个设备判定后为泥石流预警状态，主设备记录泥石流预警事件；若主设备连续三次记录泥石流预警事件，则发布泥石流预警通知至监控中心。该方法通过监测阵列时序控制进行实时预警，采集数据全面、功耗小、预警及时、准确率高，可直接在前端多设备联动决策预警，具有安装便捷、调试方便等优点。调试方便等优点。调试方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种泥石流多通道时序控制预警方法


[0001]本专利技术属于地质灾害监测
，具体涉及一种泥石流多通道时序控制预警方法。

技术介绍

[0002]由公开研究得知，不同形态的泥石流的地声频率是不一样的，基本介于5Hz到300Hz之间，考虑到地声传感器本身自然频率的技术限制，超低频的信号如1Hz以下设备很难采集到。而在实际监测过程中发现，地声低频信号衰减慢，传播距离远，而高频信号只能在泥石流沟的源头才能监测到。
[0003]现有地声传感器基本为三分量的架构，如果采集信号范围在0.2Hz～50Hz之间的信号，则地声预警仪的采样频率至少应设置在250Hz才能采集到比较准确的地声信号。按照一个采样点2个字节，则地声预警仪每秒上传约1500个字节。若采用4G实时传输的方式，对于野外的数据传输设备来说数据量和功耗都太大。为了降低功耗，地声传感器常采用间歇采集方式，但该方式会导致数据采集不全，降低预警及时性和准确性。另外，由于地声信号衰减快，采用单个地声传感器很难全面捕捉信号，也会降低数据准确性。
[0004]综上所述，现有技术中泥石流地声预警仪经常发生原始数据采集不全、功耗大、预警不及时、预警准确率低等技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种泥石流多通道时序控制预警方法，通过在泥石流流经路径上布设三套泥石流地声预警仪形成一个监测阵列，并通过阵列时序控制使多套设备的监测数据形成一个连续的数据集，通过数据分析进行实时预警。
[0006]本专利技术实现上述目的采用的技术方案如下：
[0007]一种泥石流多通道时序控制预警方法，包括如下步骤
[0008]采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，配置一个为主设备、其他为从设备；
[0009]主从设备上电、自检、授时同步，并进行组网；
[0010]配置主从设备采集参数，主从设备数据采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；
[0011]每个周期主从设备按照采集时序进行数据采集，采集后进入数据分析预警；
[0012]若有任意一个设备经过数据分析预警判定后为泥石流预警状态，则主设备记录一次泥石流预警事件；
[0013]主从设备按周期循环采集、数据分析；
[0014]若主设备连续三次记录泥石流预警事件，则发布泥石流预警通知至监控中心。
[0015]进一步地，所述数据分析预警包括如下处理步骤
[0016]将地声传感器采集的t时长数据分成2个t/2时长的数据包；
[0017]计算每个数据包的三个方向的时域能量，若六个时域能量中有任意一个大于设定的能量阈值，则进入下一步，否则该设备进入待机模式；
[0018]计算每个数据包的幅频谱、能量谱，从能量谱中选取地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值，计算地声传感器三个方向中地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值的能量占比因子；
[0019]若三个方向中能量占比因子有两个以上超过能量占比因子阈值，则报告一次泥石流预警状态，该设备退出数据分析预警模式；否则，该设备直接退出数据分析预警模式。
[0020]进一步地，三个方向能量占比因子计算方法如下
[0021]K1＝(Wx1+Wx2)/(Ex1+Ex2)
[0022]K2＝(Wy1+Wy2)/(Ey1+Ey2)
[0023]K3＝(Wz1+Wz2)/(Ez1+Ez2)
[0024]其中，Wx1、Wy1、Wz1分别为第一个t/2时长对应三个方向的地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值和；Wx2、Wy2、Wz2分别为第二个t/2时长对应三个方向的地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值和；Ex1、Ey1、Ez1分别为第一个t/2时长对应三个方向的时域能量；Ex2、Ey2、Ez2分别为第二个t/2时长对应三个方向的时域能量。
[0025]进一步地，t取值范围为10S～30S；能量阈值设定为背景阈值的2.5～5倍。
[0026]进一步地，所述三个泥石流地声预警仪按照三角形阵列布置或者直线阵列布置，所述主设备放置在阵列的中心位置。
[0027]进一步地，所述泥石流地声预警仪包括地声传感器、一体化预警传输单元，所述一体化预警传输单元与地声传感器通过线缆相连；
[0028]所述一体化预警传输单元包括采集传输预警子单元、供电子单元和支撑结构件，所述采集传输预警子单元、供电子单元安装支撑结构件上，所述采集传输预警子单元包括微处理器模块、存储模块、4G通信模块、北斗卫星通信模块、LoRA通信模块、蓝牙模块，用于完成现场地声传感器的信号采集、存储、数据发送及预警功能。
[0029]进一步地，所述地声传感器为自然频率低于0.5Hz的三分量传感器；所述地声传感器与一体化预警传输单元之间为数字接口。
[0030]进一步地，所述地声传感器埋在离地面0.5米到1米范围内。
[0031]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0032]本专利技术提供的一种泥石流多通道时序控制预警方法，通过在泥石流流经路径上布设三套泥石流地声预警仪形成一个监测阵列，并通过阵列时序控制使多套设备的监测数据形成一个连续的数据集，通过数据分析进行实时预警，解决了现有常规监测设备原始数据采集不全、功耗大、预警不及时、预警准确率低、平台综合预警实时性不够等问题，该方法可直接在前端多设备联动决策预警，具有安装便捷、调试方便、预警实时性高等优点。
附图说明
[0033]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术具体实施例提供的泥石流地声预警仪组成示意图；
[0035]图2为本专利技术具体实施例提供的泥石流地声预警仪阵列采集时序图。
具体实施方式
[0036]下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。
[0037]在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0038]本专利技术提供的一种泥石流多通道时序控制预警方法，包括如下步骤
[0039]采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，配置一个为主设备、其他为从设备；
[0040]主从设备上电、自检、授时同步，并进行组网；
[0041]配置主从设备采集参数，主从设备数据采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥石流多通道时序控制预警方法，其特征在于，包括如下步骤采用三个泥石流地声预警仪组成一个监测阵列，配置一个为主设备、其他为从设备；主从设备上电、自检、授时同步，并进行组网；配置主从设备采集参数，主从设备数据采集周期为2t，每个设备采集时长为t，每个周期三个设备开始采集数据时间相隔t/2；每个周期主从设备按照采集时序进行数据采集，采集后进入数据分析预警；若有任意一个设备经过数据分析预警判定后为泥石流预警状态，则主设备记录一次泥石流预警事件；主从设备按周期循环采集、数据分析；若主设备连续三次记录泥石流预警事件，则发布泥石流预警通知至监控中心。2.根据权利要求1所述的泥石流多通道时序控制预警方法，其特征在于，所述数据分析预警包括如下处理步骤将地声传感器采集的t时长数据分成2个t/2时长的数据包；计算每个数据包的三个方向的时域能量，若六个时域能量中有任意一个大于设定的能量阈值，则进入下一步，否则该设备进入待机模式；计算每个数据包的幅频谱、能量谱，从能量谱中选取地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值，计算地声传感器三个方向中地声信号0.2～50Hz频率范围内的能量值的能量占比因子；若三个方向中能量占比因子有两个以上超过能量占比因子阈值，则报告一次泥石流预警状态，该设备退出数据分析预警模式；否则，该设备直接退出数据分析预警模式。3.根据权利要求2所述的泥石流多通道时序控制预警方法，其特征在于，三个方向能量占比因子计算方法如下K1＝(Wx1+Wx2)/(Ex1+Ex2)K2＝(Wy1+Wy2)/(Ey1+Ey2)K3＝(Wz1+Wz2)/(Ez1+Ez2)其中，Wx1、Wy...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜芳，骆斌，刘天霸，刘尊言，詹森，黄鑫，
申请(专利权)人：航天科工惯性技术有限公司，
类型：发明
国别省市：