本發(fā)明涉及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，我國的礦產(chǎn)資源較豐富。然而，長期大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)活動在保障國民經(jīng)濟發(fā)展需要和創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益的同時，引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題也十分突出，大氣、水、土的污染，采空區(qū)的地面塌陷，山體開裂、崩塌、滑坡、泥石流，侵占和破壞土地、水土流失、土地沙化、巖溶塌陷、礦震、尾礦庫潰壩、水均衡遭受破壞、海水入侵等礦山地質(zhì)環(huán)境問題不僅給國民經(jīng)濟帶來巨大損失，同時，也威脅著國民生活安全。由于礦業(yè)活動都有特定的壽命期，礦業(yè)活動結(jié)束后恢復(fù)環(huán)境的任務(wù)十分繁重。此外，礦山環(huán)境受地質(zhì)構(gòu)造條件和礦床產(chǎn)出位置的嚴(yán)格限制，不能提前預(yù)測和選擇自身所處的環(huán)境背景。因此，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與修復(fù)問題一直受到國際、國內(nèi)社會的廣泛關(guān)注和重視，也是環(huán)境地學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的一個熱點問題。
其中，煤礦采空塌陷是礦山地質(zhì)環(huán)境問題之一，其產(chǎn)生的原因是由于地下開采造成地表的塌陷及伴隨而發(fā)生的地表水、淺層地下水的漏失現(xiàn)象。埋藏于地下的各種大小礦體被采動、掘空后，礦體上部覆巖的力學(xué)平衡就會被打破。塌陷區(qū)不僅會導(dǎo)致地下水枯竭，耕地破壞，生態(tài)環(huán)境惡化，還會使當(dāng)?shù)胤课菔軗p，道路地裂變形，高速公路、鐵路、機場等重大工程以及城市建筑因處理采空塌陷而增加建設(shè)難度和費用。
現(xiàn)有針對采空塌陷的監(jiān)測方法普遍存在以下缺陷：
(1)檢測精確度低；
(2)系統(tǒng)的鋪設(shè)需要借助與線路的鋪設(shè)，工作量大的同時，成本高，后期維護難度高；
(3)檢測的結(jié)果均為簡單的數(shù)據(jù)或者圖形形式，工作人員無法身臨其境的觀察地質(zhì)的實際情況；
(4)所有治理措施的得出大多憑借工作人員的經(jīng)驗所得，無法進行仿真分析，一定程度上會使得治理措施的針對性較弱，一旦治理不得當(dāng)，很容易帶來較大的損失。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境的實時和全方位監(jiān)測，且可以通過360度幻影成像模塊，將地質(zhì)情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察地質(zhì)的變化情況，為治理措施的制定提供了可靠的參考，且所得的治理措施均可通過仿真模擬分析，從而可以得到具有針對性的治理措施，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的傳輸通過北斗模塊采用短報文的通信方式完成，降低了成本的同時也使得所有的檢測的數(shù)據(jù)均自帶定位數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)檢測的精確度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括
人機操作模塊，用于各種控制命令和數(shù)據(jù)調(diào)用命令的輸入；
數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器模塊、GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)和地表形變監(jiān)測裝置，用于實時獲取待監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
視頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過架設(shè)在待監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境內(nèi)的攝像頭進行地質(zhì)環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心；
監(jiān)控中心，用于將接收到的北斗模塊發(fā)送的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)用其對應(yīng)的北斗定位數(shù)據(jù)標(biāo)記后發(fā)送給地質(zhì)情況評估模塊，并儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為360度幻影成像模塊所能識別的格式發(fā)送到360度幻影成像模塊；用于接收人機操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏進行顯示；還用于接收人機操作模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將其發(fā)送到對應(yīng)的模塊；
地質(zhì)情況評估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對接收到的數(shù)據(jù)進行計算評估，得出地質(zhì)環(huán)境評估結(jié)果，并將所得地質(zhì)環(huán)境評估結(jié)果發(fā)送到顯示屏進行顯示，發(fā)送到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進行儲存；
360度幻影成像模塊，由立體模型場景、造型燈光系統(tǒng)、應(yīng)用幻影成像膜作為成像介質(zhì)的光學(xué)成像系統(tǒng)、影視播放系統(tǒng)、計算機多媒體系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及素材數(shù)據(jù)庫組成，用于根據(jù)監(jiān)控中心所發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制命令從素材數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)的素材數(shù)據(jù)生成各種三維立體模型；
仿真分析模塊，用于與360度幻影成像模塊中的各元素建立關(guān)系后，在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進行變動，從而驅(qū)動各種仿真分析方法針對不同的參數(shù)進行計算求解；并用于改變轉(zhuǎn)移節(jié)點的位置、方向設(shè)置，使三維立體模型運動；還用于根據(jù)接收的控制命令進行三維立體模型的分解、切割、放大和縮??；
虛擬傳感器，為在所建立的三維模型中插入一些各類型的虛擬結(jié)構(gòu)來達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
所述仿真分析模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析算法或仿真分析方法，將結(jié)果反饋給給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動顯示結(jié)果數(shù)據(jù)；
專家評估模塊，用于儲存各類典型的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地質(zhì)災(zāi)害情況，用于將接收到的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲的數(shù)據(jù)進行類似度對比，并將比對結(jié)果按照相似度進行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；內(nèi)設(shè)一網(wǎng)絡(luò)爬蟲進程，用于在網(wǎng)絡(luò)中查找與所接收的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)相關(guān)的網(wǎng)頁或文檔，并將查詢結(jié)果發(fā)送到顯示屏；
顯示屏，用于顯示地質(zhì)環(huán)境結(jié)果、專家評估結(jié)果以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，并基于地質(zhì)環(huán)境結(jié)果輸出表征地質(zhì)環(huán)境的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖。
其中，所述傳感器模塊包括微震監(jiān)測傳感器、位移傳感器、坡度傳感器、降雨量傳感器、土壤溫濕度傳感器、河面水位高度傳感器、巖石水含量探測器和氣象傳感器。
其中，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)包括北斗模塊、CORS專用天線、饋線、避雷針、饋線避雷器、電源避雷器、強制對中裝置、觀測墩，架設(shè)在觀測墩頂部強制對中裝置的CORS專用天線用饋線連接CORS專用接收機的GNSS接口，饋線避雷器連接避雷針和電源避雷器，北斗模塊實時跟蹤、采集、傳輸、存儲GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
其中，所述地表形變監(jiān)測裝置包括可移動底座、豎直安裝在可移動底座上的GPS觀測桿以及通過帶伺服裝置的旋轉(zhuǎn)軸安裝在可移動底座上的InSAR人工角反射器，所述GPS觀測桿的頂端安裝有北斗模塊，可移動底座上還埋設(shè)有高出可移動底座面的水準(zhǔn)測量標(biāo)志。
其中，所述傳感器模塊內(nèi)設(shè)有北斗模塊。
其中，所述專家評估模塊和素材庫均連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過3G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)方式對應(yīng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)。
其中，還包括
圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實測數(shù)據(jù)曲線進行回歸計算。
其中，所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時空效應(yīng)曲線即時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進的變化規(guī)律。
其中，還包括一供電裝置，供電裝置為太陽能發(fā)電機、風(fēng)力發(fā)電機中的一種或兩種。
本發(fā)明具有以下有益效果：
實現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境的實時和全方位監(jiān)測，且可以通過360度幻影成像模塊，將地質(zhì)情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察地質(zhì)的變化情況，為治理措施的制定提供了可靠的參考；通過仿真分析模塊和虛擬傳感器(與傳感器模塊內(nèi)的傳感器相匹配)的定義，使得所得的治理措施均可通過仿真模擬分析，從而可以得到具有針對性的治理措施，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的傳輸通過北斗模塊采用短報文的通信方式完成，降低了成本的同時也使得所有的檢測的數(shù)據(jù)均自帶定位數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)檢測的精確度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括
人機操作模塊，用于各種控制命令和數(shù)據(jù)調(diào)用命令的輸入；
數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器模塊、GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)和地表形變監(jiān)測裝置，用于實時獲取待監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到監(jiān)控中心；
視頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過架設(shè)在待監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境內(nèi)的攝像頭進行地質(zhì)環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心；
監(jiān)控中心，用于將接收到的北斗模塊發(fā)送的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)用其對應(yīng)的北斗定位數(shù)據(jù)標(biāo)記后發(fā)送給地質(zhì)情況評估模塊，并儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為360度幻影成像模塊所能識別的格式發(fā)送到360度幻影成像模塊；用于接收人機操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏進行顯示；還用于接收人機操作模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將其發(fā)送到對應(yīng)的模塊；
地質(zhì)情況評估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對接收到的數(shù)據(jù)進行計算評估，得出地質(zhì)環(huán)境評估結(jié)果，并將所得地質(zhì)環(huán)境評估結(jié)果發(fā)送到顯示屏進行顯示，發(fā)送到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進行儲存；
360度幻影成像模塊，由立體模型場景、造型燈光系統(tǒng)、應(yīng)用幻影成像膜作為成像介質(zhì)的光學(xué)成像系統(tǒng)、影視播放系統(tǒng)、計算機多媒體系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及素材數(shù)據(jù)庫組成，用于根據(jù)監(jiān)控中心所發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制命令從素材數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)的素材數(shù)據(jù)生成各種三維立體模型；
仿真分析模塊，用于與360度幻影成像模塊中的各元素建立關(guān)系后，在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進行變動，從而驅(qū)動各種仿真分析方法針對不同的參數(shù)進行計算求解；并用于改變轉(zhuǎn)移節(jié)點的位置、方向設(shè)置，使三維立體模型運動；還用于根據(jù)接收的控制命令進行三維立體模型的分解、切割、放大和縮小；
虛擬傳感器，為在所建立的三維模型中插入一些各類型的虛擬結(jié)構(gòu)來達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
所述仿真分析模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析算法或仿真分析方法，將結(jié)果反饋給給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動顯示結(jié)果數(shù)據(jù)；
專家評估模塊，用于儲存各類典型的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地質(zhì)災(zāi)害情況，用于將接收到的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲的數(shù)據(jù)進行類似度對比，并將比對結(jié)果按照相似度進行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；內(nèi)設(shè)一網(wǎng)絡(luò)爬蟲進程，用于在網(wǎng)絡(luò)中查找與所接收的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)相關(guān)的網(wǎng)頁或文檔，并將查詢結(jié)果發(fā)送到顯示屏；
顯示屏，用于顯示地質(zhì)環(huán)境結(jié)果、專家評估結(jié)果以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，并基于地質(zhì)環(huán)境結(jié)果輸出表征地質(zhì)環(huán)境的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；
所述傳感器模塊包括微震監(jiān)測傳感器、位移傳感器、坡度傳感器、降雨量傳感器、土壤溫濕度傳感器、河面水位高度傳感器、巖石水含量探測器和氣象傳感器。
所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)包括北斗模塊、CORS專用天線、饋線、避雷針、饋線避雷器、電源避雷器、強制對中裝置、觀測墩，架設(shè)在觀測墩頂部強制對中裝置的CORS專用天線用饋線連接CORS專用接收機的GNSS接口，饋線避雷器連接避雷針和電源避雷器，北斗模塊實時跟蹤、采集、傳輸、存儲GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。
所述地表形變監(jiān)測裝置包括可移動底座、豎直安裝在可移動底座上的GPS觀測桿以及通過帶伺服裝置的旋轉(zhuǎn)軸安裝在可移動底座上的InSAR人工角反射器，所述GPS觀測桿的頂端安裝有北斗模塊，可移動底座上還埋設(shè)有高出可移動底座面的水準(zhǔn)測量標(biāo)志。
所述傳感器模塊內(nèi)設(shè)有北斗模塊。
所述專家評估模塊和素材庫均連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過3G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)方式對應(yīng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)。
還包括
圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實測數(shù)據(jù)曲線進行回歸計算。
所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時空效應(yīng)曲線即時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進的變化規(guī)律。
還包括一供電裝置，供電裝置為太陽能發(fā)電機、風(fēng)力發(fā)電機中的一種或兩種。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。