泥石流三級預警器及泥石流三級預警方法與流程
2023-10-19 09:21:47 1
本發明涉及監測預警技術領域，尤其是涉及泥石流三級預警器及泥石流三級預警方法。
背景技術：
我國由於地質條件複雜，是泥石流災害的多發地。泥石流是介於流水與滑坡之間的一種地質作用，典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎屑物並富含粉砂及粘土的粘稠泥漿組成。在適當的地形條件下，大量的水體浸透山坡或溝床中的固體堆積物質，使其穩定性降低，飽含水分的固體堆積物質在自身重力作用下發生運動，就形成了泥石流。泥石流一般爆發突然，來勢兇猛，可攜帶巨大的石塊，並以高速前進，具有強大的能量，因而破壞性極大。泥石流的主要危害是衝毀城鎮、企事業單位、工廠、礦山、鄉村，造成人畜傷亡，破壞房屋及其他工程設施，破壞農作物、林木及耕地。此外，泥石流有時也會淤塞河道，不但阻斷航運，還可能引起水災。影響泥石流強度的因素較多，如泥石流容量、流速、流量等，其中泥石流流量對泥石流成災程度的影響最為主要。此外，多種人為活動也在多方面加劇這上述因素的作用，促進泥石流的形成。
我國從60年代就開始重視泥石的流監測預報，對泥石流形成的基本條件進行了系統研究，提出了泥石流預報時間尺度和泥石流發生的判別依據，開展了泥石流監測觀測並建立了泥石流發生的判別模式。在上述理論研究的基礎上，還研製了一系列泥石流監測和預報儀器，它們在泥石流預警中發揮了巨大作用。
目前國內外有很多種泥石流警報系統，其中泥石流視頻監視預警已經廣泛使用，它主要對泥石流視頻監視預警。但這些警報系統十分複雜，需要大量人力物力來進行數據分析、監測，耗資數十萬，特別是山區地勢複雜，數據採集的量非常多，警報需要通過監測部門反饋到災害點，不及時，且不能大量普及。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種泥石流三級預警器及泥石流三級預警方法，能夠通過多次報警，提醒人們，讓人們能提前防範，減少損失、傷亡。
為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：
第一方面，本發明提供一種泥石流三級預警器，包括：
單片機；
與所述單片機信號連接的報警裝置；
用於監測降雨量是否達到預定降雨量的雨量監測裝置，所述雨量監測裝置與所述單片機信號連接；
用於監測水流及表層土壤壓力是否達到預定壓力值的壓力監測裝置，所述壓力檢測裝置與所述單片機信號連接；
用於監測地下土層的位移是否達到預定位移值的地下土層位移監測裝置，所述地下土層位移監測裝置與所述單片機信號連接。
進一步地，所述雨量監測裝置包括：
用於容納雨水的桶體；
設置於所述桶體內的第一磁控開關，所述第一磁控開關與所述單片機信號連接；
位於所述桶體內且可在水的浮力作用下升起、且當所述桶體內水的液位達到設定值時觸發所述第一磁控開關的第一觸動機構。
進一步地，所述第一觸動機構為內部包裹有磁鐵的浮塊。
進一步地，所述壓力監測裝置包括：
中空的筒體，所述筒體與所述雨量監測裝置相連；
設置於所述筒體內的第二磁控開關，所述第二磁控開關與所述單片機信號連接；
設置於所述筒體且可在水流以及表層土壤的壓力作用下動作、且當水流以及表層土壤的壓力達到預設值時觸動所述第二磁控開關的第二觸動機構。
進一步地，所述第二觸動機構包括設置在所述筒體內的第二觸動彈簧和設置在所述筒體外的擋板，所述擋板與所述第二觸動彈簧通過連接件相連，水流及表層土壤會推動所述擋板壓縮所述第二觸動彈簧，所述第二觸動彈簧上設有觸動所述第二磁控開關的磁鐵。
進一步地，所述地下土層位移監測裝置包括：
內部中空、且當地下土層位移時可被剪斷的管體，所述管體的頂部與所述壓力監測裝置連接；
設置於所述管體內的第三磁控開關，所述第三磁控開關與所述單片機信號連接；
設置於所述管體且可隨地下土層位移、當地下土層的位移量達到預設值觸動所述第三磁控開關的第三觸動機構。
進一步地，所述報警裝置包括：
簡訊發射模塊，所述簡訊發射模塊與所述單片機信號連接；和/或；
聲音報警器，所述聲音警報器與所述單片機信號連接；和/或；
光電報警器，所述光電報警器與所述單片機信號連接。
進一步地，泥石流三級預警器還包括為整個泥石流三級預警器供電的電源模塊，所述電源模塊與所述單片機電連接。
進一步地，所述電源模塊包括：
太陽能電池；和/或，
風力發電裝置。
第二方面，本發明還提供一種泥石流三級預警方法，通過設置雨量監測裝置監測當地降雨量，當雨量達到預定降雨量時，泥石流三級預警器發出一級預警；
通過設置壓力監測裝置監測水流及表層土壤的壓力，當水流及表層土壤壓力增大到預設值時，泥石流三級預警器發出二級預警；
通過設置地下土層位移監測裝置監測地下土層的位移變化，當地下土層位移達到預設值時，泥石流三級預警器發出三級預警。
本發明提供的一種泥石流三級預警器及泥石流三級預警方法具有以下有益效果：
本發明提供的一種泥石流三級預警器採用三個層級的簡單電路自動監測，第一層級為用於監測降雨量是否達到預定降雨量的雨量監測裝置，當雨量達到預定降雨量時，泥石流三級預警器的報警裝置發出一級預警；第二層級為用於監測水流及表層土壤壓力是否達到預定壓力值的壓力監測裝置，當水流及表層土壤壓力增大到預設值時，泥石流三級預警器的報警裝置發出二級預警；第三層級為用於監測地下土層的位移是否達到預定位移值的地下土層位移監測裝置，當地下土層位移達到預設值時，泥石流三級預警器的報警裝置發出三級預警。並且，三個層級的監測裝置均與單片機信號連接，單片機與報警裝置信號連接，泥石流監測預警器結構簡單，自動完成。比起其他的泥石流預警裝置簡單，無需使用電腦和攝像頭衛星定位系統等，更節省材料，更簡易，警報更直接。
本發明提供的一種泥石流三級預警方法可實現泥石流災害發生前和發生時有預報警報的功能，在安裝泥石流三級預警器的小範圍內通過多次警報，提醒人們，達到警報的作用，讓人們能提前防範，減少損失和傷亡。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的泥石流三級預警器的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的泥石流三級預警器的結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的泥石流三級預警器的結構示意圖；
圖4為本發明實施例提供的泥石流三級預警器示意圖。
圖標：1-單片機；2-報警裝置；3-雨量監測裝置；4-壓力監測裝置；5-位移監測裝置；6-電源模塊；7-連接固定杆；31-桶體；32-第一磁控開關；33-第一觸動機構；41-筒體；42-第二磁控開關；43-第二觸動機構；51-管體；52-第三磁控開關；53-第三觸動彈簧；431-第二觸動彈簧；432-擋板。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
請參照圖1、圖2、圖3和圖4，下面將結合附圖對本發明實施例提供的泥石流三級預警器及泥石流三級預警方法作詳細說明。
本發明第一方面的實施例提供了一種泥石流三級預警器，包括：
單片機1；
與單片機1信號連接的報警裝置2；
用於監測降雨量是否達到預定降雨量的雨量監測裝置3，雨量監測裝置3與單片機1信號連接；
用於監測水流及表層土壤壓力是否達到預定壓力值的壓力監測裝置4，壓力檢測裝置與單片機1信號連接；
用於監測地下土層的位移是否達到預定位移值的地下土層位移監測裝置5，地下土層位移監測5裝置與單片機1信號連接。
需要說明的是，本發明第一方面實施例提供的一種泥石流三級預警器採用三個層級的簡單電路自動監測，第一層級為用於監測降雨量是否達到預定降雨量的雨量監測裝置3，當雨量達到預定降雨量時，泥石流三級預警器的報警裝置發出一級預警；第二層級為用於監測水流及表層土壤壓力是否達到預定壓力值的壓力監測裝置4，當水流及表層土壤壓力增大到預設值時，泥石流三級預警器的報警裝置發出二級預警；第三層級為用於監測地下土層的位移是否達到預定位移值的地下土層位移監測裝置5，當地下土層位移達到預設值時，泥石流三級預警器的報警裝置發出三級預警。並且，三個層級的監測裝置均與單片機1信號連接，單片機1與報警裝置2信號連接，泥石流監測預警器結構簡單，自動完成。比起其他的泥石流預警裝置簡單，無需使用電腦和攝像頭衛星定位系統等，更節省材料，更簡易，警報更直接。
進一步地，雨量監測裝置3包括：
用於容納雨水的桶體31；
設置於桶體31內的第一磁控開關32，第一磁控開關32與單片機1信號連接；
位於桶體31內且可在水的浮力作用下升起、且當桶體31內水的液位達到設定值時觸發第一磁控開關32的第一觸動機構33。
需要說明的是，雨量監測裝置3包括用於容納雨水的桶體31，桶體31底部設有漏水孔，桶體31內設有第一磁控開關32和第一磁控開關32的第一觸動機構33，第一磁控開關32與單片機1相連；當桶體31沒有積水時，第一觸動機構33位於桶體31底部；當桶體31內有積水時，第一觸動機構33在雨水的浮力作用下自桶底上升，觸動第一磁控開關32，第一磁控開關32將信號發給單片機1，單片機1控制報警裝置2報警。
進一步地，第一觸動機構33為內部包裹有磁鐵的浮塊。
需要說明的是，第一觸動機構33為內部包裹有磁鐵的浮塊，具體可以為內部包裹有強力磁鐵的泡沫。泡沫中央的磁鐵，在降雨上浮後接近第一磁控開關32，到達預定降雨量時，觸動第一磁控開關32，通知相關人員雨量超過危險值；未達危險雨量，有漏水孔自動流完雨水。
進一步地，壓力監測裝置4包括：
中空的筒體41，筒體41與雨量監測裝置3相連；
設置於筒體41內的第二磁控開關42，第二磁控開關42與單片機1信號連接；
設置於筒體41且可在水流以及表層土壤的壓力作用下動作、且當水流以及表層土壤的壓力達到預設值時觸動第二磁控開關42的第二觸動機構43。
需要說明的是，壓力監測裝置4包括：與雨量監測裝置3相連中空的筒體41，筒體41內設有第二磁控開關42和可在水流以及表層土壤的壓力作用下動作、且當水流以及表層土壤的壓力達到預設值時觸動第二磁控開關42的第二觸動機構43，第二磁控開關42與單片機1信號連接。當水流以及表層土壤的壓力達到預設值時第二觸動機構43觸動第二磁控開關42，第二磁控開關42將信號發給單片機1，單片機1控制報警裝置2報警。
進一步地，第二觸動機構43包括設置在筒體41內的第二觸動彈簧431和設置在筒體41外的擋板432，擋板432與第二觸動彈簧431通過連接件相連，水流及表層土壤會推動擋板432壓縮第二觸動彈簧431，第二觸動彈簧431上設有觸動第二磁控開關42的磁鐵。
需要說明的是，使用兩組彈簧分別在兩個方向感應水流及表層土壤的壓力，當流速超過預設值後強力磁鐵觸動第二磁控開關42。
進一步地，地下土層位移監測裝置5包括：
內部中空、且當地下土層位移時可被剪斷的管體51，管體51的頂部與壓力監測裝置4連接；
設置於管體51內的第三磁控開關52，第三磁控開關52與單片機1信號連接；
設置於管體51且可隨地下土層位移、當地下土層的位移量達到預設值觸動第三磁控開關52的第三觸動機構。
需要說明的是，第三觸動機構包括設置在管體51內部的第三觸動彈簧53，第三觸動彈簧53上設有觸動第三磁控開關52的強力磁鐵，植入地下二米左右的金屬管體51在泥石流真正發生時「已切薄的連接處」剪斷開錯位帶動彈簧拉伸，使強力磁鐵接近第三磁控開關52。第三磁控開關52將信號發給單片機1，單片機1控制報警裝置2報警，提醒周邊村民等相關人員泥石流已發生，趕快逃離。並且，筒體41和管體51用連接固定杆7連接，為防止第二觸動機構43方向改變用連接固定杆7固定筒體41和管體51定向。
進一步地，報警裝置2包括：
簡訊發射模塊，簡訊發射模塊與單片機1信號連接；和/或；
聲音報警器，聲音警報器與單片機1信號連接；和/或；
光電報警器，光電報警器與單片機1信號連接。
需要說明的是，本發明第一方面實施例提供的泥石流三級預警器中報警裝置2包括簡訊發射模塊、聲音報警器和光電報警器中的一種或多種。
進一步地，泥石流三級預警器還包括為整個泥石流三級預警器供電的電源模塊6，電源模塊6與單片機1電連接。
需要說明的是，本發明第一方面實施例提供的泥石流三級預警器還包括為整個泥石流三級預警器供電的電源模塊6，電源模塊6與單片機1電連接。
進一步地，電源模塊6包括：
太陽能電池；和/或，
風力發電裝置。
需要說明的是，本發明第一方面實施例提供的泥石流三級預警器的電源模塊6包括太陽能電池和風力發電裝置中的一種或多種。
本發明第二方面的實施例提供了一種泥石流三級預警方法，通過設置雨量監測裝置3監測當地降雨量，當雨量達到預定降雨量時，泥石流三級預警器發出一級預警；
通過設置壓力監測裝置4監測水流及表層土壤的壓力，當水流及表層土壤壓力增大到預設值時，泥石流三級預警器發出二級預警；
通過設置地下土層位移監測裝置5監測地下土層的位移變化，當地下土層位移達到預設值時，泥石流三級預警器發出三級預警。
本發明第二方面的實施例提供的一種泥石流三級預警方法可實現泥石流災害發生前和發生時有預報警報的功能，在安裝泥石流三級預警器的小範圍內通過多次警報，提醒人們，達到警報的作用，讓人們能提前防範，減少損失和傷亡。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。