[发明专利]一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：包括岩石固有频率监测设备、视觉监测设备、智能分析控制单元、报警单元与供能单元；所述的岩石固有频率监测设备、视觉监测设备与报警单元均分别连接到智能分析控制单元；所述的供能单元分别连接到岩石固有频率监测设备、视觉监测设备、智能分析控制单元与报警单元；

所述的岩石固有频率监测设备包括连续式扫描激光测振仪与数据采集仪；

当岩石固有频率监测设备探测到区域内的岩石固有频率发生改变时，启动视觉监测设备对该区域进行详细监测，并将得到的数字监测图像传回至该智能分析控制单元的数据分析模块，由其对发生的落石灾害目标进行快速识别，有效的排除了因人或动物闯入监测区域所引起的误报，使得对高边坡落石的监测更加的准确。

2.根据权利要求1所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：所述连续式激光测振仪用于采集监测区域内的岩体振动加速度信号，所述数据采集仪用于将采集得到的振动加速度换算为对应的固有频率，同时根据其预设的固有频率异常提示阈值，将固有频率异常区域的位置信息发送至智能分析控制单元。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：所述的视觉监测设备为具有转动支架的红外数字摄像机。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：所述的智能分析控制单元包括数据交互模块、数据分析模块与设备控制模块，所述的数据交互模块用于接收传回的现场监测原始数据，所述的数据分析模块用于结合现场监测原始数据来实现落石灾害的识别确认与空间位置信息计算，所述的设备控制模块用于控制监测设备与报警单元正常工作。

5.根据权利要求1所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：所述的供能单元包括蓄电池模块与太阳能模块，且太阳能模块能对蓄电池模块进行充电。

6.根据权利要求1所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，其特征在于：所述报警单元包括高分贝喇叭、LED显示屏与无线传输模块。

7.一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤，

S1将权利要求1-6中任一项所述的集成监测系统安装至指定位置，并保证置于现场工点的岩石固有频率监测设备、视觉监测设备、智能分析控制单元、供能单元与报警单元均处于工作状态；设置、调试岩石固有频率监测设备，以确保其能连续扫描整个待测区域；

S2使用视觉监测设备对监测区域进行拍照，并将获得的监测区域图像信息进行位置分区与对应的编号；

S3通过岩石固有频率监测设备对岩体的固有频率进行检测，当落石区域岩体的固有频率表现出明显的变化趋势，并在超过相应异常情况对应的阈值时，上述区域的位置编号信息将被岩石固有频率监测设备通过智能分析控制单元的数据交互模块反馈至智能分析控制单元，智能分析控制单元根据编号信息，通过其内置的设备控制模块指挥视觉监测设备对该区域进行详细监测，并将得到的数字监测图像传回至该智能分析控制单元的数据分析模块，由其对发生的落石灾害目标进行快速识别，同时计算获取灾害目标相对于视觉监测的实时空间坐标信息;

S4基于获得落石灾害目标的实时空间坐标信息，智能分析控制单元的数据分析模块通过空间距离求解算法来计算该目标同视觉监测设备之间的实时距离信息，求得的距离信息由智能分析控制单元通过设备控制模块传至报警单元;

S5报警单元将获得的实时距离信息，通过置于工点现场的高分贝喇叭、LED显示屏进行不间断播报、警示，并通过无线传输模块将距离信息发送至相应的手机险情预报app，实现落石灾害发展情况的全方位警示；

当岩石固有频率监测设备探测到区域内的岩石固有频率发生改变时，启动视觉监测设备对该区域进行详细监测，并将得到的数字监测图像传回至该智能分析控制单元的数据分析模块，由其对发生的落石灾害目标进行快速识别，有效的排除了因人或动物闯入监测区域所引起的误报，使得对高边坡落石的监测更加的准确。

8.根据权利要求7所述的一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测方法，其特征在于：所述步骤S3中岩石固有频率监测设备的对岩体的固有频率的监测方法为，

S31使用连续扫描式激光测振仪在待测边坡表面进行测点布设，测点数量与间距应根据被测区域的实际情况予以确定；

S32完成测点布设后，设定测点的扫描路径、扫描频次相关监测参数；

S33根据设定的监测参数，使用连续扫描式激光测振仪不间断获取各测点的振动加速度信号，采集到的各测点振动加速度信号将被传输至数据采集仪中，并通过其内置的工作变形频响函数算法（F_{ODS FRF}），计算得到各测点的固有频率数值；

S34基于预设在数据采集仪的落石灾害固有频率报警阈值，将所得的各测点固有频率数值同其进行比较分析；

S35当某一个或某一些测点的固有频率数据超过落石灾害固有频率提示阈值时，由数据采集仪通过智能分析控制单元的数据交换模块向单元发出异常提示信息；同时根据激光测振仪的设备坐标系与大地坐标系的转换关系，将异常测点在设备坐标系下的位置信息转换为大地坐标系下的位置信息，并根据基于大地坐标系的监测区域分区交点坐标，实现异常测点在监测区域内的定位，并将其所属的区域编号由智能分析控制单元的数据交互模块反馈至智能分析控制单元。