专利名称：基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种泥石流、塌方检测方法及装置，属于嵌入式技术、网络通信技术、 倾斜检测技术和全景视频图像获取技术在泥石流、塌方等自然灾害检测方面的应用，主要 适用于穿越泥石流、塌方频发地区的铁路沿线、公路沿线和人群居住地区等自然灾害的检 测。
背景技术：
2010年5月23日因连日降雨造成山体滑坡掩埋线路，由上海南开往桂林的K859 次旅客列车发生脱线事故，事故造成19人死亡、11人重伤、60人轻伤，经现场初步分析判 断，造成这起事故的原因是，由于事发地近日连降暴雨，造成山体突然滑坡。列车经过的铁 路上方20米是一条公路，公路上方20米处山体发生坍塌，坍塌体约8000立方米。在列车 运行中，坍塌体经公路落下，致使列车发生脱线事故。地球的温暖化带来的极端气象现象日 趋增多，另一方面，公路、铁路的建设快速地向山区延深，泥石流、塌方等自然灾害给人民的 生活和出行造成的�：π砸苍谌找嬖龃螅灰虼巳绾渭笆奔觳夂驮け嗍�、塌方的发生，对 减少人民生命财产的损失具有十分重要的意义。中国发明专利号为200610154828. 8发明了一种基于全方位视觉的泥石流预警预 报装置，该发明主要由雨量检测单元、泥石流发生检测单元、雨量雨强计算单元、泥石流相 关水文气象历史记录记忆单元、泥石流预警预报单元、统计预警预报模型、泥石流预警预报 信息发布单元等构成；根据所计算得到的10分钟雨强、一小时雨强、实效雨量作为状态输 入，通过统计预警预报模型判断在该状态条件下发生泥石流的概率以及不发生泥石流的概 率以及泥石流灾害的严重性和紧急程度；将判断结果用网络及其他各种手段及时发布给下 游的灾害危险区的居民，使居民可以及时得到预警信息，从而可以提前采取预防措施回避 损失，减轻泥石流的灾害。中国发明专利号为200610154827. 3发明了一种基于全方位视 觉的泥石流灾害检测装置，包括用于监视待测山体和雨量收集装置水位的全方位视觉传感 器、雨量收集装置和用于根据视频信号进行灾害检测的微处理器，所述的全方位视觉传感 器安装在待测山体的沟床的上方，所述的全方位视觉传感器输出连接微处理器，所述的雨 量收集装置包括盛水器、翻斗，所述的翻斗上设有用于显示盛水器水位的浮标；所述的微处 理器包括视觉传感器标定�？�、浮标位置采集�？�、雨量智能计算�？�、激发泥石流雨强计 算�？椤⒛嗍髟ぞ？�。上述两个专利文件均采用检测雨量和雨强的方式来间接推断泥 石流的发生。目前对于直接检测泥石流的手段比较鲜见，主要还是通过人们的观测。自然 灾害总是要发生的，这也是一种客观存在的自然规律。采用监测仪器、计算机和无线通信技 术结合进行自动监测预报是将自然灾害造成的损失减少到最低限度的一种有效手段。由于泥石流、塌方发生地区往往是一些通信条件差、电力供应比较困难、外部环境 条件比较恶劣的区域，因此所设计的检测装置必须采用具备无线通信能力的、在恶劣外部 环境的影响下(如高温、高湿、沙尘、雷电等)能长期可靠工作的、低功耗以及自供电的设计；另外，泥石流、塌方的发生往往区域广、发生时间具有不确定性，因此所设计的检测装置 必须满足广区域的检测范围、事件触发报警以及远程确认等要求；从安装维护角度考虑，所 设计的检测装置必须满足安装维护方便，能在远程对检测装置进行自检定
发明内容
为了克服已有的泥石流、塌方检测手段主要依赖于人工排查、发现不及时等的不 足，本发明提供一种全方位感知检测方法、全方位视觉确认区域、全方位信息发布手段、维 护调整简单、实时性和安全可靠性强、低功耗、事件触发的基于全方位倾斜传感器和全方位 视觉传感器的泥石流、塌方检测方法及装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置，包括 力传感网、全方位倾斜传感器、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单 元、供电单元和太阳能充电单元；所述的力传感网包括埋设在泥石流、塌方可能发生区域的一排立杆，各立杆之间 用缆索进行连接，，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，将所述的全方位倾斜传感器和全 方位视觉传感器安置在各立杆的最中间的一根立杆上；所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体、导电圆环、绝缘线、下圆锥体、导线、导电 空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离上圆锥体的 底部的距离为Δ，绝缘线安装在导电圆环上，下圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空 心管的一段进入下圆锥体的内部，绝缘线穿过导电空心管的内部将绝缘线引到下圆锥体的 外部，导电空心管和下圆锥体固定密封，在下圆锥体中填满水银，然后将上圆锥体和下圆锥 体固定在一起形成密闭的空间；上圆锥体和下圆锥体采用透明材料，与导电空心管连接的 导线和与绝缘线连接的导线分别引线到外壳上；所述的全方位视觉传感器由一次折反射镜面、二次折反射镜面、广角镜头和CMOS 成像单元组成；所述全方位倾斜传感器与所述的全方位视觉传感器通过外壳连接在一起，所述 外壳的一圈配置有LED照明光源；所述的外壳内安置有所述的嵌入式系统，与导电空心管 连接的导线和与绝缘线连接的导线与所述嵌入式系统连接；所述的全方位视觉传感器的 CMOS成像单元与所述的嵌入式系统连接；所述的太阳能充电单元给供电单元充电，所述的 LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光。进一步，所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件和嵌入式系统软件；所述的嵌入式系统硬件包括全景图像获取压缩模块、MMS协议处理和主控制器模 块和手机�？椋谒龅娜巴枷窕袢⊙顾跄？橹邪ㄊ悠荡衅髂？楹屯枷裱顾跄？椋� 所述的视频图像�？橛胨龅娜轿皇泳醮衅髁樱龅氖悠低枷衲？榈氖涑龈� 的图像压缩�？榻泻铣珊脱顾醮恚龅耐枷裱顾跄？橛胨龅闹骺刂破髂？榻辛� 接；所述的MMS协议处理和主控制器�？橛糜诖硗枷袷莺腿挝窨刂疲凰龅闹骺刂破� �？榻铣珊脱顾豕南殖∪巴枷窬悠鞣⑺透龅氖只？椋龅氖只？橛� 于发送彩信和接收短消息，包括基带处理模块和RF处理模块，所述的基带处理�？榇沓� 站数据以产生基带TX信号，并输出所述基带TX信号至所述的RF处理�？椋龅腞F处理�？楦涸鸾邮占胺⑸涓咂敌藕牛凰龅那度胧较低橙砑ǔ跏蓟低巢问？椋跏蓟袢∧？椤⑼枷裱顾醮砥髂？椋跏蓟只鷐odem，建立ppp连接，发送连接包，断开ppp连接并返回；建立检查 modem信息接收任务，建立系统主循环任务，在主循环任务中处理modem信息接收任务和 中断处理程序中发送到信息队列中的内容；实时检测全方位倾斜传感器的信号，所述全方 位倾斜传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的所述的嵌入式系统 进行激活，所述的手机模块读取UIM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用户号码账户 和身份验证后连接到网络；然后所述的嵌入式系统发起任务读取手机�？橹械男畔ⅲ范� 是否有网络连接，若有网络连接则所述的嵌入式系统发起任务，等待满足触发自动发送彩 信的条件；接着，所述的嵌入式系统软件接受SMS信息，并对之进行解析，根据解析的结果 进行动作；当接收到用户的触发后，所述的嵌入式系统发起任务控制USB接口对图像获取、 压缩�？榻忻羁刂坪蜕阆瘢簧阆窈蠓⑵鹑挝穸訳SB 口进行读�。邮胀枷窕袢�、图像加 工、压缩模块回传的全景图像数据；当接收到回传的全景图像数据后，首先从存储单元中读 取检测区域地址，接着将检测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图 像数据进行MMS封装，封装格式符合MMS客户端协议；所述的嵌入式系统发起任务使用WAP 协议与WAP信息网关建立连接，建立连接后由所述的嵌入式系统把封装的全景图像数据通 过标准USB接口传送给手机�？椋詈笏龅那度胧较低撤⑵鹑挝袷褂胊t指令控制手机模 块把彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成 自动发送彩信的功能。再进一步，在所述的嵌入式系统软件中，在系统上电初始化时，进行系统的初始 化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控制的设备都接到 中断输入端上；当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状态，进入事件处 理，事件处理完成后，继续进入节电状态；将与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导 线接通时所产生的中断信号以及手机�？榻邮盏蕉绦攀辈闹卸闲藕沤拥街卸鲜淙攵� 上；当检测装置检测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入相应的事件处理。所述的供电单元给所述的嵌入式系统提供电源，所述的供电单元串接与导电空心 管连接的导线和与绝缘线连接的导线给所述的LED照明光源和所述的声音报警单元提供 电源；当与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线导通时，所述的LED照明光源在 电源的驱动下提供照明，所述的声音报警单元在电源的驱动下提供报警声音；所述的太阳 能充电单元给所述的供电单元充电，采用太阳能发电板。在所述的嵌入式系统软件中，控制全方位视觉传感器抓拍现场全景图像，并将全 景图像发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上。在所述的嵌入式系统的软件系统中，绑定管理者和登记用户的报警手机号码，当 事件触发后就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信所有 终端用户的手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用户；设置 绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码。所述的嵌入式系统软件还包括布防或撤防功能�？椋芾碚哂没ü只柚眉� 测装置的布防或撤防。本发明的有益效果主要表现在(1)泥石流、塌方发生区域的检测范围广，实现了全方位的检测；(2)检测的自动化水平高，采用事件触发的方式，能克服人工排查、发现不 及时等的不足等问题；(3)检测的可靠性高，检测装置除了能自动感知泥石流、塌方发生区 域的地质变化情况外，还同时将现场的全景图像发送给监控人员，使得监控人员能在第一 时间确认泥石流、塌方发生所造成的危害程度；(4)通信方式的全方位，通过无线传输手段 同时向若干个监控人员的手机发送现场全景图像及相关信息；(5)采用低功耗和太阳能供 电设计，使得检测装置能在偏远地区长时期地正常工作；(6)建设和维护方便，在建设期间 只要在泥石流、塌方容易发生区域埋设几根立杆，维护可以通过远程方式进行；(7)采用全 封闭的设计，使得检测装置在各种恶劣外部环境的影响下(如高温、高湿、沙尘、雷电等) 能长期可靠工作；(8)将现场全景图像数据和检测点的位置同时显示在用户的手机上，使 得监控人员能立即准确地获得在何处发生了何种程度的泥石流、塌方的信息，为及时采取 相应有效措施提供了便利。
图1为基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置的结 构图。图2为全方位倾斜传感器的示意图。图3为嵌入式系统的构成框图。图4为在铁路沿线的泥石流、塌方检测方法的示意图。图5为基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置的结 构框图。图6为全方位视觉传感器的示意图。图7为LED照明光源和声音报警单元的连接方式。图8为基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置的软 件主要处理流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例1参照图1 图8，一种基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方 检测装置，以下简称为检测装置，检测装置包括力传感网、全方位倾斜传感器、全方位视觉 传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；所述的力传感网用于传感泥石流、塌方发生时的力，具体做法是在泥石流、塌方可 能发生区域的地面上埋设一排立杆，立杆采用水泥钢筋制成，立杆的埋设深度为0. 5米以 上，立杆的上端离地面2米左右，立杆之间的间距为3 5米，各立杆之间用缆索进行连接， 缆索材料采用直径为2cm呢绒线材，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，缆索之间的孔 径面积不大于0. 25平方米，将所述的检测装置安置在各立杆的最中间的一根立杆上，如果 各立杆之间的埋设距离超过100米以上，考虑增加所述的检测装置，即对于有多个所述的 检测装置的情况，各所述的检测装置之间的距离约为100米；这里要注意的是所述的力传 感网对12级以下台风情况下不会引起立杆的摇晃和倾斜；当泥石流、塌方发生时，山体的滑坡、泥石流的流体运动对所述的力传感网产生作用力，使得所述的检测装置能检测到立 杆的倾斜，这时所述的全方位倾斜传感器工作触发所述的全方位视觉传感器拍O摄区域内 的全景图像，然后通过所述的嵌入式系统将现场的全景图像通过无线通信的方式自动发送 给相应的监管人员的设备上，监管人员根据所发送过来的现场全景图像进行进一步判断， 根据不同情况采取相应的应急措施；
所述全方位倾斜传感器和所述的全方位视觉传感器通过外壳连接在一起，外壳的 一圈配置有LED照明光源，如附图1所示；所述的外壳内安置有所述的嵌入式系统，所述的 全方位倾斜传感器的导线A和导线B连接到嵌入式系统GPIO接口上，作为外部中断触发； 所述的全方位视觉传感器的CMOS成像单元通过USB接口与所述的嵌入式系统连接；所述的 供电单元采用12V的太阳能电池，给所述的嵌入式系统、所述的声音报警单元和所述的LED 照明单元供电；所述的太阳能充电单元给所述的供电单元充电，采用太阳能发电板，在太阳 光照射下10 11小时可充满2000mAh的太阳能蓄电电池；所述的全方位倾斜传感器的导 线A和导线B串接在所述的供电单元和所述的LED照明单元之间，当所述的全方位倾斜传 感器的导线A和导线B导通时给所述的LED照明单元和所述的声音报警单元供电；所述的 LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光，以便所述 的全方位视觉传感器在光线很弱的晚间也能较好质量地抓拍到现场的全景图像；当所述的 声音报警单元接通所述的供电单元时发出报警声音；为了使得检测装置能在恶劣环境条件 下可靠工作，检测装置采用全封闭防水、防雷电设计；所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体1、导电圆环2、绝缘线3、下圆锥体4、导线 5、导电空心管6、外壳7和水银8所构成，如附图2所示；导电圆环2嵌入在上圆锥体1内， 嵌入后的导电圆环2的边缘离上圆锥体1的底部的距离为Δ，绝缘线3焊接在导电圆环2， 下圆锥体4的圆锥尖处插入导电空心管6，导电空心管6的一段进入下圆锥体4的内部，绝 缘线3穿过导电空心管6的内部将绝缘线3引到下圆锥体4的外部，填入粘结剂使得导电 空心管6和下圆锥体4固定和密封，绝缘线3与下圆锥体4的内部和导电空心管6保持绝 缘状态，在下圆锥体4中添加水银8，水银8的容量正好填满下圆锥体4，然后将上圆锥体1 和下圆锥体4固定在一起形成密闭的空间，最后用外壳7将整个全方位倾斜传感器固定在 一起；上圆锥体1和下圆锥体4采用透明塑料压制而成，与导电空心管6连接的导线A和与 绝缘线3连接的导线B分别引线到外壳7上，在全方位倾斜传感器没有倾斜时，导线A和导 线B是不相通的；当全方位倾斜传感器发生倾斜时，在下圆锥体4内部的水银8有一部分流 入到上圆锥体1内，并与嵌入在圆锥体1内的导电圆环2接触，因此只要任何一个方位出现 倾斜都会使得导线A和导线B相通；利用该原理可以将全方位倾斜传感器作为报警的主动 触发信号；所述的全方位视觉传感器由一次折反射镜面20、二次折反射镜面21、广角镜头22 和CMOS成像单元23和保护罩24组成。通过二次折反射将水平方向一周的全景图像折反 射给CMOS成像单元成像，这样，就可以在一幅图像中获取水平方向360°的全景视频信息， 全方位视觉传感器的结构图如附图6所示；所述的嵌入式系统的硬件从逻辑上分为全景图像获取压缩�？�、MMS协议处理和 主控制器模块和手机�？榈热糠郑谒龅娜巴枷窕袢⊙顾跄？橹邪ㄊ悠荡衅髂� 块和图像压缩�？椋龅氖悠低枷衲？橛胨龅娜轿皇泳醮衅髁樱龅氖悠低枷衲？榈氖涑龈龅耐枷裱顾跄？榻泻铣珊脱顾醮恚龅耐枷裱顾跄？橛胨龅� 主控制器模块进行连接；所述的MMS协议处理和主控制器�？橛糜诖硗枷袷莺腿挝窨� 制；所述的主控制器�？榻铣珊脱顾豕南殖∪巴枷窬悠鞣⑺透龅氖只� 块，所述的手机�？橛糜诜⑺筒市藕徒邮斩滔ⅲɑ砟？楹蚏F处理�？椋� 的基带处理�？榇沓稣臼菀圆鳷X信号，并输出所述基带TX信号至所述的RF处 理�？椋龅腞F处理�？楦涸鸾邮占胺⑸涓咂敌藕牛荒嗍鳌⑺椒⑸牡胤酵枪┑缋�、通信网络连接困难的区域；在平时这些 区域并不需要进行24小时监控，因此对检测装置需要进行电源管理，使得检测装置处于休 眠状态以实现低功耗；而当泥石流和塌方事件发生时，要将现场的全景图像信息及时发送 给相关监控人员，及时提醒监控人员充分关注现�。⒓床扇〈泶胧徽饫锕丶且� 现信息推的模式，即在所述的全方位倾斜传感器检测到发生倾斜时触发CDMA报警器工作， CDMA是本发明的优选采用的无线通信网；在嵌入式系统中，电源状态有六种状态，分别是 SO到S5，本发明中采用的是S3状态，即挂起到内存状态；S3状态就是把系统进入S3状态 前的工作状态数据都存放到内存中去；在S3状态下，电源仍然继续为内存等最必要的设备 供电，以确保数据不丢失，而其它设备均处于关闭状态，系统的耗电量极低。一旦当所述的 全方 位倾斜传感器的导线A和导线B导通时所述的嵌入式系统就被唤醒，马上从内存中读 取数据并恢复到S3状态之前的工作状态；由于内存的读写速度极快，因此进入和离开S3状 态所花费的时间约几秒钟，能满足抓拍现场全景图像的要求；所述的嵌入式系统的软件设计成处理多个事件，在系统上电初始化时，主程序只 进行系统的初始化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控 制的设备都接到中断输入端上。当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状 态，进入事件处理，事件处理完成后，继续进入节电状态；本发明中将全方位倾斜传感器的 导线A和导线B接通时所产生的中断信号以及手机�？榻邮盏蕉绦攀辈闹卸闲藕沤拥� 中断输入端上；这样当检测装置检测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入 相应的事件处理；所述的嵌入式系统用于控制全方位视觉传感器抓拍现场全景图像，并将全景图像 发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上；本发明采用的SBC-2410X嵌入 式系统是基于ARM9的嵌入式开发平台，内部带有全性能的MMU(内存处理单元)，处理能力 强，主频最高可达266M。具有32位的数据总线，存储容量大，包括IM容量的Nor Flash,64M 容量的Nand Flash以及64M的SDRAM。接口和资源丰富，包括一个IOM的以太网RJ-45接 口，一个串行口，USB接口，JTAG接口，36针脚的GPIO接口等，如附图3所示；这款嵌入式系 统主要适用于设计移动手持设备类产品，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特 性，系统原理如图4所示；所述的供电单元给所述的嵌入式系统提供电源，所述的供电单元串接所述的全方 位倾斜传感器的A、B连线给所述的LED照明光源和所述的声音报警单元提供电源，如附图 7所示；当全方位倾斜传感器的A、B连线导通时，所述的LED照明光源在电源的驱动下提供 照明，所述的声音报警单元在电源的驱动下提供报警声音；所述的太阳能充电单元给所述 的供电单元充电，采用太阳能发电板，本发明采用市售的太阳能蓄电电池，在太阳光照射下 10 11小时可充满2000mAh的太阳能蓄电电池；
所述的嵌入式系统的软件系统的主要功能有初始化系统参数，初始化获取、图像 压缩处理器模块，初始化手机modem，建立ppp连接，发送连接包，断开ppp连接并返回；建 立检查modem信息接收任务，建立系统主循环任务，在主循环任务中处理modem信息接收 任务和中断处理程序中发送到信息队列中的内容，如附图8所示；检测装置的工作原理是 首先，全方位倾斜传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的所述的 嵌入式系统进行激活，所述的手机�？槎寥IM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用 户号码账户和身份验证后连接到网络；然后所述的嵌入式系统发起任务读取手机�？橹械� 信息，确定是否有网络连接，若有网络连接则所述的嵌入式系统发起任务，等待满足触发自 动发送彩信的条件；接着，所述的嵌入式系统软件接受SMSGhortMessage Service，短信服 务)信息，并对之进行解析，根据解析的结果进行动作。当接收到用户的触发后，所述的嵌 入式系统发起任务控制USB接口对图像获取、压缩�？榻忻羁刂坪蜕阆瘢簧阆窈蠓⑵� 任务对USB 口进行读�。邮胀枷窕袢�、图像加工、压缩模块回传的全景图像数据；当接收 到回传的全景图像数据后，所述的嵌入式系统首先从存储单元中读取检测区域地址，接着 将检测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图像数据进行MMS封装， 封装格式符合MMS客户端协议；所述的嵌入式系统发起任务使用WAP协议与WAP信息网关 建立连接，建立连接后由所述的嵌入式系统把封装的全景图像数据通过标准USB接口传送 给手机�？椋詈笏龅那度胧较低撤⑵鹑挝袷褂胊t指令控制手机�？榘巡噬计⑺� 到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成自动发送彩信的功 能；所述的嵌入式系统中所绑定了管理者和登记用户的报警手机号码，当事件触发后 就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信所有终端用户的 手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用户；所述的嵌入式系统中管理者和登记用户用手机拨打报警检测装置手机模块，响铃 3声后挂断，这时检测装置自动抓拍现场全景图像后，将全景图像发给拨打号码手机；在检测装置中设置了绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码功能，用手机 发送密码“8888**”到检测装置，检测装置将该号码作为管理者用户；管理者用户发送密码 “3333**”到检测装置，检测装置将删除管理者用户，然后就可以绑定新的管理者用户，检测 装置中管理者用户只能有一个；管理者用户可以绑定和解除其他一股用户，管理者用户发 送“bdxxxxxxxxxxx”，将括号内的号码XXXXXXXXXXX作为一股用户的手机号码绑定，并向管 理者用户发送短信提示xxxxxxxxxx号码已被绑定，检测装置中一共可绑定10个手机号 码；管理者用户发送“jcXXXXXXXXXXX”，将已绑定的手机号码XXXXXXXXXXX解除绑定，并向 管理者收据发送短信告知xxxxxxxxxx号码已被解除；管理者用户通过手机设置检测装置的布防或撤防，管理者用户发送“bf”给检测装 置，检测装置进入监控状态，允许外部中断触发报警，即检测到泥石流、塌方等情况时的报 警；设置成功的话检测装置自动向管理者用户发送短信“****地区的**号点的检测装置 布防成功”；对于检测装置的撤防，管理者用户发送“cf”给检测装置，检测装置关闭中断触 发，这时即使全方位倾斜传感器检测到倾斜情况也不报警，撤防设置成功的情况下，检测装 置会自动发送信息给管理者，“****地区的**号点的检测装置已撤防”。
权利要求
一种基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置，其特征在于所述检测装置包括力传感网、全方位倾斜传感器、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；所述的力传感网包括埋设在泥石流、塌方可能发生区域的一排立杆，各立杆之间用缆索进行连接，，缆索与缆索之间以编织方式进行连接，将所述的全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器安置在各立杆的最中间的一根立杆上；所述的全方位倾斜传感器包括上圆锥体、导电圆环、绝缘线、下圆锥体、导线、导电空心管、外壳和水银；导电圆环嵌入在上圆锥体内，嵌入后的导电圆环的边缘离上圆锥体的底部的距离为Δ，绝缘线安装在导电圆环上，下圆锥体的圆锥尖处插入导电空心管，导电空心管的一段进入下圆锥体的内部，绝缘线穿过导电空心管的内部将绝缘线引到下圆锥体的外部，导电空心管和下圆锥体固定密封，在下圆锥体中填满水银，然后将上圆锥体和下圆锥体固定在一起形成密闭的空间；上圆锥体和下圆锥体采用透明材料，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线分别引线到外壳上；所述的全方位视觉传感器由一次折反射镜面、二次折反射镜面、广角镜头和CMOS成像单元组成；所述全方位倾斜传感器与所述的全方位视觉传感器通过外壳连接在一起，所述的外壳的一圈配置有LED照明光源；所述的外壳内安置有所述的嵌入式系统，与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线与所述嵌入式系统连接；所述的全方位视觉传感器的CMOS成像单元与所述的嵌入式系统连接；所述的太阳能充电单元给供电单元充电，所述的LED照明单元用于给所述的全方位视觉传感器在环境光很弱情况下提供照明光。
2.如权利要求1所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检 测装置，其特征在于所述的嵌入式系统包括嵌入式系统硬件和嵌入式系统软件；所述的嵌入式系统硬件包括全景图像获取压缩�？椤MS协议处理和主控制器�？楹� 手机�？椋谒龅娜巴枷窕袢⊙顾跄？橹邪ㄊ悠荡衅髂？楹屯枷裱顾跄？椋� 的视频图像�？橛胨龅娜轿皇泳醮衅髁樱龅氖悠低枷衲？榈氖涑龈龅耐� 像压缩模块进行合成和压缩处理，所述的图像压缩�？橛胨龅闹骺刂破髂？榻辛樱� 所述的MMS协议处理和主控制器�？橛糜诖硗枷袷莺腿挝窨刂疲凰龅闹骺刂破髂？� 将合成和压缩过的现场全景图像经连接器发送给所述的手机�？椋龅氖只？橛糜诜� 送彩信和接收短消息，包括基带处理�？楹蚏F处理�？椋龅幕砟？榇沓稣臼� 据以产生基带TX信号，并输出所述基带TX信号至所述的RF处理�？椋龅腞F处理�？� 负责接收及发射高频信号；所述的嵌入式系统软件包括初始化系统参数�？椋跏蓟袢∧？�、图像压缩处理器 �？椋跏蓟只鷐odem，建立ppp连接，发送连接包，断开ppp连接并返回；建立检查modem 信息接收任务，建立系统主循环任务，在主循环任务中处理modem信息接收任务和中断处 理程序中发送到信息队列中的内容；实时检测全方位倾斜传感器的信号，所述全方位倾斜 传感器作为报警的主动触发信号，该触发信号将处于休眠状态的所述的嵌入式系统进行激 活，所述的手机�？槎寥IM信息发送无线信号寻找CDMA网络，进行用户号码账户和身份 验证后连接到网络；然后所述的嵌入式系统发起任务读取手机�？橹械男畔ⅲ范ㄊ欠裼� 网络连接，若有网络连接则所述的嵌入式系统发起任务，等待满足触发自动发送彩信的条件；接着，所述的嵌入式系统软件接受SMS信息，并对之进行解析，根据解析的结果进行动 作；当接收到用户的触发后，所述的嵌入式系统发起任务控制USB接口对图像获取、压缩模 块进行命令控制和摄像；摄像后发起任务对USB 口进行读取，接收图像获取、图像加工、压 缩�？榛卮娜巴枷袷荩坏苯邮盏交卮娜巴枷袷莺螅紫却哟娲⒌ピ卸寥〖� 测区域地址，接着将检测区域地址信息合并到全景图像中，最后将发起任务对全景图像数 据进行MMS封装，封装格式符合MMS客户端协议；所述的嵌入式系统发起任务使用WAP协议 与WAP信息网关建立连接，建立连接后由所述的嵌入式系统把封装的全景图像数据通过标 准USB接口传送给手机�？椋詈笏龅那度胧较低撤⑵鹑挝袷褂胊t指令控制手机�？榘� 彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动通信终端用户，从而完成自动 发送彩信的功能。
3.如权利要求1或2所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌 方检测装置，其特征在于在所述的嵌入式系统软件中，在系统上电初始化时，进行系统的 初始化，包括寄存器、外部设备等，初始化完成后，进入低功耗状态，然后CPU控制的设备都 接到中断输入端上；当外设发生了一个事件，产生中断信号，使CPU退出节电状态，进入事 件处理，事件处理完成后，继续进入节电状态；将与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接 的导线接通时所产生的中断信号以及手机�？榻邮盏蕉绦攀辈闹卸闲藕沤拥街卸鲜� 入端上；当检测装置检测到倾斜时或者接收到短信时CPU退出节电状态，进入相应的事件 处理。
4.如权利要求1或2所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌 方检测装置，其特征在于所述的供电单元给所述的嵌入式系统提供电源，所述的供电单元 串接与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线给所述的LED照明光源和所述的声 音报警单元提供电源；当与导电空心管连接的导线和与绝缘线连接的导线导通时，所述的 LED照明光源在电源的驱动下提供照明，所述的声音报警单元在电源的驱动下提供报警声 音；所述的太阳能充电单元给所述的供电单元充电，采用太阳能发电板。
5.如权利要求1或2所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌 方检测装置，其特征在于在所述的嵌入式系统软件中，控制全方位视觉传感器抓拍现场全 景图像，并将全景图像发送给相关人员的手机中或者其他移动设备和监视设备上。
6.如权利要求1或2所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌 方检测装置，其特征在于在所述的嵌入式系统软件中，绑定管理者和登记用户的报警手机 号码，当事件触发后就自动将彩色图片发送到移动交换网络，最终转发到设定的目标移动 通信所有终端用户的手机上，所述的终端用户包括在所述的嵌入式系统中管理者和登记用 户；设置绑定和解除管理者和登记用户的报警手机号码。
7.如权利要求1或2所述的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌 方检测装置，其特征在于所述的嵌入式系统软件还包括布防或撤防功能�？椋芾碚哂没� 通过手机设置检测装置的布防或撤防。
全文摘要
一种基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测装置，检测装置包括力传感网、全方位倾斜传感器、全方位视觉传感器、嵌入式系统、LED照明光源、声音报警单元、供电单元和太阳能充电单元；将山体的滑坡、泥石流的流体运动对力传感网产生作用力作为触发信号，自动地将现场的全景图像发送给监管人员；本发明提供一种全方位感知检测方法的、全方位视觉确认区域的、全方位信息发布手段的、维护调整简单的、实时性和安全可靠性强的、低功耗的、事件触发的基于全方位倾斜传感器和全方位视觉传感器的泥石流、塌方检测方法及装置。
文档编号G01V11/00GK101858992SQ20101019597
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者俞立, 姜军, 孙军, 宗明理, 富吉勇, 杨仲元, 杨冠宝, 林蓓, 汤一平, 汤晓燕, 王庆, 胡飞虎 申请人:浙江工业大学
专业数控铣床产品供应商
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