지질 재해 모니터링 장비 및 장비 연구 개발

I. 내용 개요

최근 10 년 동안 지질 재해 모니터링 기기 분야에서 얻은 업적 중 다음 몇 가지를 대표로 선택하였다.

1. 지질 재해 다중 매개 변수 수집 전송기

국내 지질재해 감시업계의 현황을 겨냥해 국내외 지질재해 모니터링 분야에서 광범위하게 사용되는 각종 작업 모델의 장단점을 토대로 지질재해 다중 매개변수 수집 전송기를 개발했다. 연결 가능한 센서는 레버 변위 센서, 로프 변위 센서, 자기 변형 변위 센서, 지음 센서, 강우 센서, 수분 센서, 진흙 레벨 센서, 기울기 센서 등입니다. 이러한 센서의 조합을 통해 산사태, 파편 흐름, 붕괴, 지반 침하 등을 각각 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 수집된 데이터는 차이나 모바일 GPRS 네트워크를 통해 TCP/IP 로 백엔드 데이터 모니터링 센터 서버로 전송되어 표시 및 저장됩니다. 현장에 GPRS 신호가 없으면 북두위성을 통해 문자메시지로 데이터를 전송할 수 있다. 시스템 상자 그림은 그림 2 와 같이 1 과 같습니다.

그림 1 지질재해 다중 매개변수 수집 전송기 상자

주요 사양:

1) 샘플링 방법: 타이밍 수집, 수집 시간 원격 설정

2) 아날로그 입력 채널: 4 채널;

3)A/D 해상도: 16 비트와 동일;

4) 디지털 입출력 채널: 강우 스위치 입력 및 경보 스위치 출력

5) 작동 온도:-30 ~ 50℃;

6) 전송 방법: 차이나 모바일 GPRS 또는 Beidou 위성 문자 메시지;

7) 전원 공급 전압: DC 12V, AC /DC 이중 용도 전원 공급 장치.

그림 2 지질 재해 다중 매개 변수 수집 전송기 호스트 및 지원 센서

산사태 조기 경보 텔레스코픽 및 균열 경보

이 두 기기는 주로 균열의 변화를 모니터링하는 데 사용되며, 사전 설정된 경보 임계값에 도달하면 회피 경보를 발행하여 수동 순시 대신 산사태, 지반 침하 또는 주택 균열 모니터링에 적용할 수 있습니다. 산사태 경보 신축기는 그림 3 과 같이 그림 4 와 같이 균열 경보기가 그림 5 와 같이 작동합니다.

그림 3 산사태 조기 경보 텔레스코픽 도식 블록 다이어그램

주요 사양:

1) 모니터링 범위: 산사태 경보 확장계 0 ~ 1000 mm, 균열 경보 0 ~100mm;

2) 모니터링 정확도:1mm;

3)A/D 해상도: 16 비트와 동일;

4) 경보 음압: 산사태 경보 확장기 105dB, 균열 경보100db; 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다

5) 전원 공급 전압: 슬립경보기는 12V 알카라인 배터리이고 균열 경보기는 3V 알카라인 배터리입니다.

산사태 경보 확장기는 그림 6 과 같이 무선 스위치 모듈을 사용하여 원격으로 경보를 신고할 수 있는 기능을 추가하여 거주지에 설치된 호스트가 여러 산사태 경보 확장기에서 나오는 경보 신호를 수신할 수 있도록 합니다.

그림 4 균열 경보 원리 블록 다이어그램

그림 5 산사태 조기 경보 텔레스코픽 및 균열 경보

분산 컨덕턴스 지질 위험 모니터링 장치

본 발명은 주로 해수 침입 모니터링에 사용된다. 해수 침입 관측정에서 서로 다른 깊이의 우물액의 전도율 값을 수집하여 전도율 값과 전극이 있는 우물의 깊이에 따라 짠 담수 경계를 결정하면 해수 침입 등 지질 재해에 대한 모니터링을 쉽고 빠르고 정확하게 수행할 수 있다.

분산 전도율 지질 재해 모니터링 장치는 호스트, 케이블 및 분산 측정 전극으로 구성됩니다. 관측 우물에는 1m 간격으로 30 개의 측정 전극이 배치되어 있으며, 각 전극은 릴레이를 통해 호스트에 연결된 디지털 출력 핀입니다. 호스트 제어 30 개의 릴레이는 예정된 시간 후에 순차적으로 30 개의 전극을 켜고 끕니다. AD 에서 수집한 데이터는 상위 컴퓨터의 메모리에 저장되어 후속 처리에서 곡선으로 표시됩니다. 시스템 상자 그림은 그림 7, 작업 의견은 그림 8, 실물은 그림 9 를 참조하십시오.

그림 6 무선 경보 기능을 갖춘 산사태 조기 경보 텔레스코픽

그림 7 분산 컨덕턴스 지질 재해 모니터링 장치 블록 다이어그램

그림 8 분산 컨덕턴스 지질 재해 모니터링 장치 다이어그램

그림 9 분산 전도도 지질 위험 모니터링 장치

주요 사양:

1) 전도도 모니터링 범위: 500 μ s/cm ~ 0.3s/m;

2) 측정 정확도:1%;

3) 전원 공급 장치: DC 12V, AC /DC 이중 용도 전원 공급 장치;

4) 작동 주변 온도:-5 ~+40℃;

5) 전극 최대 제어 범위: 24m.

파편 흐름 모니터링 및 분석 및 조기 경보 장치

그림 10 파편 흐름 모니터링 및 분석 조기 경보 장치 블록 다이어그램

그림 1 1 파편 흐름 모니터링, 분석 및 경보 장치

파편 흐름 경보 연구를 실시하여 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는 것이 관건이다. 파편 흐름 모니터링 분석 경보 장치는 파편 흐름 특성의 주요 매개변수에 따라 설계되었습니다. 산사태지 음향 신호는 주파수가 낮고, 다른 주파수 성분 (환경 소음) 보다 우세한 주파수가 훨씬 높기 때문에, 우리가 신호를 탐지하고 식별할 수 있는 유리한 조건을 제공한다. 산사태지 신호의 강도 (폭) 는 산사태의 규모에 비례하며, 산사태지 데이터의 수집과 분석을 통해 규모를 결정하고 규모에 따라 경보를 할 수 있다. 산사태지 소리의 강도, 빈도 범위 및 기간을 수집하고 분석하여 산사태지 소리의 활동 특성, 분포 규칙 및 발전 추세를 초보적으로 파악함으로써 효과적인 예방 경보 기술 방안을 제공하고, 산사태재해 예방 능력 향상을 촉진하고, 지질재해 모니터링 경보를 위한 기술 지원을 제공할 수 있습니다. 시스템 상자는 그림 10, 실물은 그림 1 1 을 참조하십시오.

주요 사양:

1)A/D 해상도: 12 비트와 동일;

2) 샘플링 간격:10 ~ 50 μ s;

3) 대역:1~ 500hz;

4) 프로그램 제어 증폭기 이득: 5 ~ 1000 배 프로그램 제어 조정 가능;

5) 채널 수: MSD 버스 프로토콜을 사용하는 센서 신호 3 개

6) 작동 주변 온도: 0 ~+40℃;

7) 전원 공급 장치: DC 8 ~ 28V, AC /DC 이중 용도 전원 공급 장치.

5. 분산 지질 재해 모니터링 수집 및 전송기

현재 개발 응용되고 있는 지질재해 감시기기는 주로 케이블을 통해 프런트 엔드 센서와 연결된다. 주요 단점은 배선이 어렵고 연결된 센서 수가 제한되어 지형이 복잡하고 감시점이 많은 모니터링 환경에는 적합하지 않다는 것입니다. 분산 지질 재해 모니터링 수집 전송기는 물리적 계층과 MAC 계층에서 IEEE802. 15.4 프로토콜, 네트워크 계층에서 지그비 프로토콜, 전력 소비 감소, 라우팅 알고리즘 단순화, 센서 수 증가, 유선 방식보다 큰 장점이 있습니다. 기기 시스템 상자 그림은 그림 12, 실물은 그림 13 을 참조하십시오.

그림 12 분산 지질 재해 모니터링 수집 전송기 상자

주요 사양:

1)A/D 해상도: 16 비트와 동일;

2) 네트워킹 규모: 1 호스트, 10 수집기;

3) 무선 충실도: 780MHz, 지그비 호환 메쉬 네트워크 토폴로지;

그림 13 분산 지질 재해 모니터링 수집 전송기

4) 수집기 전원 공급 장치: 3.6V 배터리;

5) 호스트 전원 공급 장치: DC 12V, AC /DC 이중 용도 전원 공급 장치;

6) 작동 주변 온도:-20 ~+40 ℃입니다.

6. 지질 재해 모니터링 및 예방 및 조기 경보 정보 관리 시스템

지질 재해 경보 정보 관리 시스템에는 독립 실행형, B/S 버전, 홍보 사이트 및 C/S (3 차원) 버전이 포함됩니다. 시스템 독립 실행형 버전은 shp 형식의 지도 형식인 VB+MapObject 구성요소 개발 모델을 기반으로 개발되었으며, 주로 군방지 기본 정보 입력 및 관리에 사용됩니다. 소프트웨어는 그림 14 와 같습니다.

그림 14 지질 재해 그룹 측정 및 조기 경보 정보 관리 시스템 독립 실행형 소프트웨어

시스템의 B/S 버전은 네트워크를 기반으로 개발되었으며 하이퍼 그래프 회사의 하이퍼 그래프 is.net 플랫폼의 2 차 개발 기능을 적용했습니다. 인터넷을 통해 모니터링 데이터의 실시간 조회, 군방시스템 관리, 권한별 데이터 입력, 군방두 카드 1 표 입력, 조회 등의 관리 기능을 구현하여 지역 관리자들이 재해점과 군방점에 대한 관리를 크게 용이하게 했다. 소프트웨어는 그림 15 와 같습니다.

지질재해군 군방감시 정보망은 군방감시 기술 개발과 시범 프로젝트의 성과 전시와 기기 홍보를 위해 개발된 사이트이다. 웹사이트는 뉴스, 프로젝트 개요, 기기 소개, 코프 등을 통해 프로젝트의 주요 성과와 지질재해 모니터링의 중요성을 홍보한다. 앞으로 지질재해 모니터링 통일 선전 사업을 실현할 계획이다. 소프트웨어는 그림 16 과 같습니다.

그림 15 B/S 지질 재해 그룹 측정 그룹 경보 정보 관리 시스템 소프트웨어

그림 16 지질 재해 모니터링 및 예방 경보 정보 관리 시스템 웹 사이트 소프트웨어

C/S 버전 (3D) 은 이전 B/S 버전을 기반으로 개발되었습니다. 이 시스템은 iTelluro 의 3 차원 지리 정보 구성 요소를 기반으로 3 차원 환경에서의 지질 재해, 경보 계획, 군측군방지, 감시 정보 통합 관리를 실현했다. 플러그인 2 차 개발 인터페이스를 기반으로 예방 결정, 통합 관리 등의 맞춤형 서비스를 신속하게 실현할 수 있습니다. 소프트웨어는 그림 17 과 같습니다.

그림 17 C/S 지질 재해 그룹 측정 그룹 경보 정보 관리 시스템 소프트웨어

둘째, 적용 범위 및 적용 사례

1. 시범 지역 적용

그림 18 수부역 지질재해 다중 매개변수 수집 전송기

그림 19 대관직업중학교에 설치된 분산 지질재해 모니터링 수집 발사기

위에서 개발한 기구는 이미 윈난성 소통시 시범구에 적용되었다. 수부현에 세 세트의 지질재해 다중 매개변수 수집 전송 기기를 설치하여 강우, 변위, 수분 함량 매개변수를 감시했다 (그림 18). 수부현, 연금현, 대관현에 150 산사태 경보 확장계, 균열 경보기 300 개, 파편 흐름 모니터링 분석 경보 장치 3 세트를 설치했습니다. 대관 직업 중학교에 분산 지질 재해 모니터링 수집 전송기를 설치하다 (그림19). 분산 전도율 지질재해 모니터링 장치는 허베이 남다이하와 산둥 창읍 관측정에서의 해수 침입을 감시하는 데 사용되었습니다 (그림 20). 지질 재해 경보 정보 관리 시스템은 이미 윈난성 소통시에 적용되어 윈난성 소통시 주요 현의 지형도와 영상도를 편집해 882 개의 재해점과 8 개의 전문 감시점을 기록했다.

그림 20 허베이 () 성 남다이하 () 에 설치된 분산 전도율 지질 재해 모니터링 장치.

2. 홍보 및 효과

1) 2008 년 원촨 지진 재해 복구 작업에서 원촨 재해 지역을 위해 5000 개의 산사태 경보 확장계와 85,000 개의 균열 경보기를 생산했습니다 (그림 21). 청해옥수 지진 후 재건축에 40 세트의 산사태 경보 신축계가 설치되었다. 쓰촨 안현 () 에서는 윈난성 소통시 () 에서 경보 예보가 4 차례 성공했다 (그림 22).

그림 2 1 Wenchuan 재해 지역의 9 만 세트의 균열 경보기, 산사태 경보 확장기 및 보조 장비의 생산 조립을 위한 그림 21입니다.

그림 22 경보 자료

2) 지질 재해 다중 매개 변수 수집 및 전송 장비는 쓰촨 강정 설치 (그림 23), 쓰촨 중강현 봉점 쿠량자 산사태에 2 대 설치 (그림 24), 주곡 재해 복구 계획 구역 (2 단계) 지질재해 모니터링 경고 설치 73 대 (그림 25), 중요한 지질재해 위험점 모니터링 논증 설치/KLOC

3) 베이징 회유곡신단, 문두구 광구에는 산사태감지분석경보장치 6 세트가 설치되어 있고 (그림 27), 쓰촨 강정지역에는 9 세트가 설치되어 있어 현재 정상적으로 작동하고 있다.

3. 응용 프로그램 전망

지질재해의 파괴력은 인류의 생명과 재산, 인류가 생존하고 발전하는 자원 환경에 피해와 파괴를 초래하는 엄청난 파괴력이다. 이 계기들의 보급은 개발단위에 좋은 경제적 이득을 가져다 줄 뿐만 아니라, 더욱 중요한 것은 응용을 통해 지질재해를 제때에 경고함으로써 인민의 생명과 재산의 손실과 환경에 대한 파괴를 최소화할 수 있다는 것이다. 이 값은 경제 지표로 추정할 수 없다. 이런 운영 방식에 따라 제한된 자금을 충분히 발휘하여 사회적 경제적 효과를 극대화할 수 있다.

그림 23 쓰촨 강정 유적지

그림 24 쓰촨 봉점 파량자 유적지

그림 25 간쑤 주곡 유적지

그림 26 요녕 장면

그림 27 베이징 Huairou 장면

그림 28 쓰촨 강정 유적지.

셋째, 변화 방식을 촉진한다

1. 지적 재산권 특허 보호 신청

그림 29 와 같이 파편 흐름 모니터링 및 분석 경보 장치가 특허를 받았습니다. 지질재해 다중 매개변수 수집 전송기, 산사태 경보 확장기, 균열 경보기는 그림 30 ~ 그림 32 에 나와 있는 것처럼 실용 신안 특허를 획득했습니다. 지질 재해 모니터링 예방 경보 정보 관리 시스템은 그림 33 과 같이 컴퓨터 소프트웨어 저작권을 획득했습니다. 분산 컨덕턴스 지질 재해 모니터링 장치 및 분산 지질 재해 모니터링 수집 전송기 발명 특허가 제 1 심을 통과했다.

그림 29 파편 흐름 모니터링 및 분석 및 조기 경보 장치 발명 특허 인증서

그림 30 지질 재해 다중 매개 변수 수집 전송기 실용 신안 특허 인증서

2. 훈련, 옹호 및 교환

원촨 지진 재해 복구 작업에서 대량의 현장 훈련과 지도 작업이 진행되었다 (그림 34). 군방프로젝트가 개발한 9 가지 기술장비와 소프트웨어는 2008 년 과학기술부가 발표한' 남방비빙재해 재건실용기술수첩' 과 국가재해방지위, 과학기술부 지진재해구제전문가 그룹이 쓴' 지진차생재해 응급대응 실용기술수첩' 에서 국토자원부를 대표하는 9 가지 지질재해 예방 실용기술로 등재됐다. 2009 년 3 월, 전국 지질환경업무회의에서 홍보보고를 하여 군방검사를 위한 감시경보기를 전시했다. 2009 년 5 월, 윈난지질재해방지업무회의에서 홍보보고를 하고 기기의 설치, 유지 관리 및 응용에 대한 교육을 실시했습니다. 2009 년 7 월, 전국 장마철 지질재해방지업무회의에서 군방기기의 홍보 자료를 배포했다. 2009 년 7 월, 조통시 지질재해군 군방통신훈련회를 공동 개최하여 군방지식 홍보책자와 군방감시경보 시리즈 기기 사용설명서를 작성하며 군방지식홍보영상프로그램을 녹화했다. 2009 년 9 월 허베이 () 성 지질재해방지업무회의에서 홍보보고를 하고 기기의 설치, 사용 및 유지 관리를 교육했다. 2009 년 6 월 5 일부터 10 월까지 전국 지질재해 응급예방회의 (창사) 에서 특집 보고서와 기기 전시를 했다. 2009 년 6 월 5 일부터 10 월까지 국토자원부는 황석에서 지질재해 비상훈련을 실시했는데, 이 기구들은 연습에 참여했다. 2009 년 6 월 5 일부터 2 월까지 동남아 국제 산사태 대회에서 멀티미디어 보고를 해 기구를 전시하고' 저비용 모니터링 경보 시스템이 중국에서의 적용' 이라는 논문을 발표했다.

그림 3 1 산사태 경보 망원경 실용 신안 특허 증명서

그림 32 균열 경보 실용 신안 특허 인증서

그림 34 재해 지역 설치 교육 가이드

기술 지원 단위: 중국 지질조사국 수문지질환경지질조사센터.

연락처: 장 qingqiao xiuding

우편 주소: 허베이 () 성 보정시 제일중로 1305 호.

우편 번호: 07 105 1

전화: 03 12-59087 18

사서함: zhqn 123 @ 163.com