[发明专利]一种基于等效采样法的泥石流泥水位测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于等效采样法的泥石流泥水位测量系统及方法，包括天线、LCD显示器、按键和电子线路，电子线路包括MPU微处理器、微波模块、信号处理模块、HART调制解调模块和PWM脉冲宽度调制模块，本发明涉及泥石流泥水位监测技术领域。该基于等效采样法的泥石流泥水位测量系统及方法，可实现通过采用实时采样的方法进行直观采样，该泥石流泥水位测量方法对现场环境与安装要求不高，防止一旦有偏差精度和准确性下降较大的情况发生，即使在雨雾天也不容易受到干扰，从而保证了泥石流监测项目中的正常应用，同时通过采用等效采样法很好地解决了电磁波信号数据采集困难和采集速率低的问题，从而大大方便了人们对泥石流泥水位监测。

技术领域

本发明涉及泥石流泥水位监测技术领域，具体为一种基于等效采样法的泥石流泥水位测量系统及方法。

背景技术

在泥石流地质灾害的监测技术方法中，监测泥水位的变化来判断泥石流是否发生及其规模是一种重要有效的手段。以往对泥水位的监测主要有接触式和非接触式两种。接触式法是通过安装于泥石流沟底的传感装置，直接感知泥石流的运动和到来，有断线法和冲击力测量法。断线法是在泥石流沟床内布设一条金属感知线，一旦泥石流运动体冲断了金属感知线，感知线产生断线信号脉冲，该信号通过现场感知终端发送报警信号到预警中心实现报警；冲击力测量法是在泥石流沟床内布设冲击力传感器，一旦泥石流流过，泥石流运动产生的冲击力信号随即被设备捕捉并发回预警中心实现报警。接触式监测方法只能知道泥水位超过了某种值，并不能准确测定实际泥水位值，这对于泥水位的动态监测是不利的。非接触式法主要是超声波测量法，它是在泥石流沟床上方安装超声波传感器，来监测泥石流沟泥水位的变化。超声波法虽然在一定程度上能够动态监测泥水位的变化，但该方法对泥石流沟底工况要求较高，要求传感器正下方为平整状态，一旦不平整会导致超声波回波能量变小，造成泥水位监测值偏差较大，且超声波收雨雾天气影响较大，这对泥水位的测量是不利的，在泥石流监测项目中的应用受到限制。

随着电磁波技术的发展，利用电磁波技术进行泥水位监测进入了实用阶段。微功率的微波脉冲从天线发射出来，以光速在空间传播，通过被测物体反射回来并被天线接收，然后通过智能测量仪器进行分析处理。

智能测量仪器中，为了提高分辨率，缩短用户等待时间，达到实时测试的效果，常常要求系统具有很高的采样速率。虽然目前市场上可以买到各种商用高速A/D转换器，这些器件理论上可以达到相当高的采样速率，但实际上A/D换器都不是孤立工作的，它需要其它的控制和接口电路。当采样速度很高时，相应的控制和接口电路的速度要求也相当高，这样才能协调工作，但这给实际应用带来了困难，故此在高速和可行性之间选取一个折衷，而等效采样法就是这样一个折衷。实践表明，采用等效采样法在很多情况下能比较好地解决上述问题，电磁波以光速进行传输，从发射端发出，遇到被测物体后返回接收端，电磁波信号从发射到接收，时间间隔只有纳秒级，如此短的时间信号很难被市面上常用的A/D转换器捕捉，本发明采用等效采样法能够很好地解决电磁波信号数据采集问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于等效采样法的泥石流泥水位测量系统及方法，解决了以往采用超声波传感器进行泥石流泥水位监测的方案对现场环境与安装要求很高，一旦有偏差精度和准确性下降较大，另外在雨雾天也容易受到干扰，在很多泥石流监测项目中的应用受到限制，同时现有的数据采集方法不能很好地解决电磁波信号数据采集困难和采集速率低的问题，同时又能动态监测泥水位变化。

(二)技术方案