[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

说明书

本发明公开了一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统及方法，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；本发明有效克服了现有监测系统存在的灾害前兆判识效果差、监测精度与可靠性低的缺陷，为高边坡落石监测提供了一种具有时效性、精确性与可靠性的监测系统和方法，为采取针对性地避险处置措施、保障高边坡毗邻交通基础设施的人身财产安全提供保障。

技术领域

本发明涉及边坡地质灾害监测技术领域，特别是一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统及方法。

背景技术

高边坡是我国交通设施建设中的常见土木工程形式之一。高边坡落石灾害已对交通运输安全形成了巨大威胁，据统计我国每年产生的落石灾害频数在2000次至8000次不等，由此造成的经济损失高达数十亿元。随着我国高速铁路与高速公路的快速发展，高边坡的安全问题重要性与日俱增，系统开展针对高边坡落石的监测工作迫在眉睫。

高边坡落石监测的目的之一即为判识是否出现落石灾害前兆，并为开展防灾减灾措施、减少生命财产损失赢得时间。研究表明，边坡落石的破坏发展过程可分为稳定-分离-加速破坏-破坏上述4阶段，当前针对落石灾害前兆的判识多通过监测识别加速破坏阶段的落石位移变形予以实现。而由于处于该阶段的落石位移变形具有突发性和破坏瞬时性，导致现有监测方法对落石灾害前兆的判识效果较差，进而影响后续措施开展的时效性。

此外，当前对于高边坡落石监测的实施，多采用人工观测、传感器监测、GPS监测、激光三维监测、合成孔径雷达监测等手段，且上述实施手段均各自存在一定的局限性。人工观测受执行人员的能力、气候环境等主客观因素影响较大，随机性较强，存在误报漏报风险。传感器虽可实现对监测区域内的落石情况实施监测，但其元器件易损毁。GPS的监测精度易受实施区域的地理、环境与大气条件所影响。激光三维监测所需的时间通常较长，监测精度受天气等外界因素影响较大。合成孔径雷达虽可对落石目标实现高精度监测，但无法识别因人或动物闯入监测区域所引起的误报，易对毗邻交通设施的正常运营产生不必要干扰。

综上所述，现有的高边坡落石监测手段存在着灾害前兆判识效果较差、结果的精度与可靠度较低等不足。为对高边坡落石灾害进行更为有效监测，亟需在上述不足方面予以改进提升。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有的高边坡落石监测手段存在着灾害前兆判识效果较差、结果的精度与可靠度较低的问题，特提供一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统及方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于频率与图像的高边坡落石集成监测系统，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。

上述方案中，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。

上述方案中，所述的视觉监测设备为具有转动支架的红外数字摄像机，可在夜晚、阴雨天等不利环境条件下连续正常工作。