滑坡监测的无线传感器网络定位系统设计

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LoRa技术在公路边坡监测中的应用

LoRa技术在公路边坡监测中的应用发布时间：2022-12-02T02:10:47.352Z 来源：《工程建设标准化》2022年15期8月作者：杨苗[导读] 本文针对目前滑坡监测系统功耗高杨苗广东全科工程检测有限公司广东广州 511453摘要：本文针对目前滑坡监测系统功耗高、环境适应性差、数据传输难度大等问题，将物联网技术与嵌入式技术相结合，设计了一套基于 LoRa技术的滑坡监控系统。

本系统采用SX1278RBT6单片机作为 LoRa接收机，利用STM32L071RBT6单片机构成终端和网络节点，实现了自组织网络的无线采集和传输。

该系统采用了嵌入式的实时多线程操作系统，以确保系统的并行、多参数的采集和对系统功耗的有效控制；该系统具有实时显示、历史查询、数据分析、决策控制等多种功能。

现场试验表明，本系统具有低功耗、自组网、通信稳定可靠、传输距离长等技术特征，能够较好地适应野外条件下的滑坡监测。

关键词：滑坡监测系统； LoRa技术；系统设计近年来，滑坡灾害频发，给国民经济和人民的生命财产带来了极大的危害。

本文提出了一套基于 GPRS通讯技术的无线传感器自动监控系统。

在LoRa-GPRS技术的基础上，设计了一套用于滑坡灾害的无线传感器网络监控系统。

采用C8051F与CC2520无线模块构成了一个整体的无线传感器网络方案，并采用了网关的设计，实现了对山区局部关键地区的长期观测。

并建立了坡面土壤含水率及 GPS无线传感网络，并对各观测站的土壤含水率、经纬度的变化进行预警。

通过对滑坡监测的分析，提出了一种新的技术手段，并对其进行了初步的探讨。

1 LoRa技术概述LoRa是一种基于扩展频谱技术的超远程无线传输技术，由美国 Semtech公司开发并推广。

LoRa现在主要在世界范围内使用，包括433.868,915兆赫等。

LoRa技术具有远程、低功耗（长续航时间）、多节点、低成本等特点。

1.1 LoRa定位的原理LoRa是一种利用到达时差进行地理位置的窄带无线技术。

滑坡监测的无线传感器网络定位系统设计

ｌｏｉｍｒｎｒｕｅ．Ａｓｍｕａｉｎｅｐｒｎｓｄｎｉｅｕｔｏ．９ｍｒｏｎ５ｍｒｒｆｃｕｔｎｂａｇｒｈｗｅｅｉｔｄｃｄｔｏｉｌｔｘｅｍｅｔｗａｏｅｗｔａｒｓｌｆ１３ｅｒｒａｄ０．ｅｏｕｔａｉｙｏｉｈｌｏＯＥＮｎｔｂｉＯｍ５ｍｅｔｇａｅ．ＴｅｒｓａｃｎｘｅｉｎａｅｕｔｓｏｔａｈｓｓｓｅｃｎｒｄｃｈＰＴａｄＭａｌｎｌｘ１ｔｓｉｒａｈｅｅｒｈａｄｅｐｒａｎｍｅｔｌｒｓｌｈｗｈｔｔｉｙｔｍａｅｕｅｔｅｓｃｓｆｌｎｓｉｅｏｔｏａｄｌｍｏｉｒｎｓｓｅｄｎｔｉｇｙｔｍｓｇｉｃｎｌｗｔｏｔｎｓｎｏｓａｄｔａｔｅｒｐｒｅｏｌｗｏｔｓｍｐｅｏｉｎｆａｔｉｙｉｕａｙｅｓｒ，ｎｉｈｈｓｈｐｏｅｔｓｆｏｃｓ，ｉｌｉｉｌｍｅｔｔｎｐｏｅｕｅａｄｈｇｕｏｔｎｌｖ１ｍｐｅｎａｉｒｃｄｒｎｉｈａｔｍａｉｅｅ．ｏｏ
ＲｄｏＳｒｉＧＲ）ｔｔｅａｅｔ．ｈｒｏｅｈｎｓｄｏｌｅｍｎｔｅｍｔｙａｄａｔｔａｌｈｅｉａｉｅｖｅ（ＰＳｏｈｔｃｎｒＴｅｅｒ，ｔｅｌｄｌｅｃｕｄｂｏｉｒｄｒｏｌｎｕｏｉｌ．Ｔｅｄｓｎｃｄａｅｆａｉｏｅｅｍａｃｙｇ

滑坡监测方案

滑坡监测方案滑坡是指地表或坡面上的土石物质因重力作用而发生向下滑动的现象。

滑坡频繁发生的地区对土地使用和人类居住产生了严重的影响，因此滑坡监测和预警方案的制定对于保障人民的生命财产安全至关重要。

本文将介绍一个滑坡监测方案，并阐述其主要内容和实施步骤。

一、方案目标滑坡监测方案的目标是实时监测滑坡的发生和演变过程，及时预警并采取相应的措施，以减少滑坡对生命财产和环境造成的损害。

二、监测方法1. 地形监测：利用高精度GPS、激光测距等技术对滑坡区域及其周边地形进行定期监测，以了解地形变化情况。

2. 环境监测：监测降雨量、地下水位、土壤湿度等环境因素的变化，以判断滑坡发生的可能性。

3. 应力监测：利用应变计和压力传感器等设备监测滑坡区域的地下水压力和土体应力，以评估滑坡的发生风险。

4. 预警监测：将监测到的数据信息传输至监测中心，通过数据分析和模型预测，及时发出滑坡预警，通知相关的部门和人员。

三、监测设备和技术1. 高精度GPS：用于地形监测，能够准确测量地表的位置和高度，并与历史数据进行比较，判断地形的变化情况。

2. 激光测距仪：用于地形监测，能够通过激光束测量地面或其他物体的距离，实现高精度的地形测量。

3. 应变计：用于应力监测，能够测量土体的应变变化情况，判断土体的稳定性。

4. 压力传感器：用于应力监测，能够测量地下水的压力，并监测水位变化，为判断滑坡风险提供参考。

5. 数据传输系统：通过无线技术或者互联网将监测数据传输至监测中心，保证数据的准确和及时性。

四、实施步骤1. 选择监测区域：根据滑坡的历史数据和地质条件，选择潜在的滑坡区域进行监测。

2. 安装监测设备：在选定的监测区域安装GPS、激光测距仪、应变计、压力传感器等监测设备，并将其与数据传输系统连接。

3. 数据监测和分析：定期收集和存储监测数据，并进行数据分析和模型预测，以判断滑坡的发生风险。

4. 预警和应对措施：根据监测数据和预测结果，及时发出滑坡预警，并通知相关的部门和人员采取相应的措施，如疏散人员、修复道路等。

基于CC2530的滑坡监测系统设计

灾害影响严重。
１总体方案设计
我国现有地质灾害监测主要为人工测试、录及资料处记理，几种物理参数监测仪与本监测站微机有线相连．须将且技术人员巡回值守，造成大量的人力资源及资金的浪费．并且不能实现实时自动监控、据传输与及时预报，不便决数更
据接收站，远程中心数据接收站只需要一台ＰＣ机配合相应的
通讯模块，通过配套的数据采集软件即可实现数据的现场采
集、程监控该滑坡体的实时状况、远动态监控滑坡体变形发展以及预测可能的破坏规模。在野外．境监测领域由于野外的环
５期第１９卷第１
Ｖｏ．９１１Ｎｏ１．５
电子 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计工程
ＥｅｔｏｉｓｇｎｉｅｒｇｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｇｎｅｉｎ
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２１年８月０１
Ａｕ．２１ｇ０１
基矛Ｃ２３Ｃ５０的滑坡监测系统设计
集节点和基站采用Ｚｓｅ协议组成无线网络，ｉｅｂ以传递采集的滑坡位移、土壤温度、壤湿度、斜度等信息。基站利土倾用ＧＭ网络以短信的方式将信息传输至监控主机，控主机将滑坡信息传输到ＰＳ监Ｃ机供用户端查看滑坡体的信息情

基于无线传感器网络边坡监测系统的硬件设计

摘要：了预测边坡变形破坏趋势，为了解边坡的稳定状态以及掌握边坡变形规律，服传统边坡监测系统存在的克难以及时知晓边坡状况的局限，计了一种采用ＩＥ８２１．信协议的无线传感器网络技术的边坡监测系统的设ＥＥ０．５４通硬件平台，包括系统的总体结构和无线传感器单个节点的硬件组成与设计．系统具有体积小、耗低、格低廉等功价特点，够对边坡的外界环境和地下水情况等参数实现自动采集，测人员无须去现场即可了解边坡的状态，高能监提了边坡监测的有效性、时性和智能性．实
ＡｂｔａｔＳｏｅｍｏｉｒｎｙｔｍａｅｎｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｒｓａｎｗｙｅｏｎｉｒｇｓｓｅｉｏｅｓｒｃ：ｌｐｎｔｉｇｓｓｅｂｓｄｏｒｌｓｅｓｒｎｔｏｋｉｅｔｐｆｍｏｔｉｙｔｍｎｆｒ－ｏｏｎ
ｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋｒｌｓａ，ＡＯＸａ —ａＡＮＴｎ —ｕｉＸＩｉｎｊｎｉ
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滑坡监测系统的无线传感器网络设计

滑坡监测系统的无线传感器网络设计作者：隆博曹谢东曹诗咏黄宏亮来源：《物联网技术》2013年第05期摘要：滑坡是一种严重的地质灾害，对居住在山区的人们的生命和财产造成严重的威胁，滑坡监测系统可采用ZigBee无线传感器网络技术和北斗卫星相结合对滑坡的状态进行监测。

文章介绍了基于ZigBee无线传感器技术的滑坡监测系统的实际应用方法，研制了包括普通节点和网关节点、面向滑坡监测的无线传感器网络节点，从而完成了滑坡参数的实时采集和传输。

关键词：ZigBee；CC2530；无线传感器网络；滑坡监测中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）05-0029-030 引言无线传感器网络诞生于20世纪70年代，经过30多年的发展，无线传感器网络的应用逐渐转向民用，在河流、森林的环境监测中，在建筑环境的智能化应用中，以及在一些无法放置有线传感器的工业环境中，都已经出现了它的身影。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）系统在当前备受关注，综合了传感器技术、现代网络技术及无线通信技术、分布式信息处理技术等。

它是一种全新的信息获取技术，可实时采集监测区域内各对象的检测参数，并将这些数据发送到协调器节点，实现复杂监测区的目标检测与跟踪，并能够快速组网，而且拥有很强的抗毁性，因此其应用前景非常广泛。

1 传输系统工作原理1.1 无线传感器网络的网络节点无线传感器网络中数以千计的传感器节点被散布到监测区域内，节点相互之间以自组织的方式构成庞大的无线传感器网络。

各节点之间通过协同去冗余的工作方式负责监测区域内的数据采集任务，然后采用多跳、中继等方式将信息传送到汇聚节点处，再由汇聚节点将信息集中传送至用户，以进行数据处理或对节点进行实时的控制或操作。

图1所示是一个无线传感器网络的体系结构。

图1 无线传感器网络体系结构由于无线传感器网络所处环境的影响，节点一般都是采用能量有限的电池进行供电，所以其数据存储和处理能力以及通信能力就会受到制约。

分析基于无线传感器网络的分布式山体滑坡预警监测

分析基于无线传感
赵
摘
栋
要：山体滑坡是国内山区常见、多发的一种地质灾害，其带来的后果十分严重，对山体滑坡进行预警监测十分关键。随着逐渐兴
起并快速发展的无限传感器网络，无线传感器技术在多个领域中得到了广泛应用。本文对山体滑坡无线传感器监测系统的功能要求与结构进行了论述，分析了基于无线传感器网络的分布式山体滑坡预警监测。关键词：无线传感器；网络；分布式；山体滑坡；预警监测山体滑坡无线传感器监测系统在山区，山体滑坡经常发生，造成了严重的人员伤亡与财产损失，对易发生滑坡的山体进行预警监测具有重要意义（一）山体滑坡无线传感器监测系统的功能要求需要监测的山体易滑坡地区具有环境恶劣、危险性大、干扰严重、数据采集量大、机械化程度高以及对传输的实时性与可靠性要求高的特点，同时山体滑坡属于突发性的事件。根据山体滑坡的上述特点，对监测系统也有一定的要求：第一，数据采集。无线监测系统需要对所监测的山体滑坡区域监测到的信息进行自动采集，并能够将模拟信号转换为数字化信号。第二，节点自组网。就是节点能够自己组建一个网络，并能够将发现的路由进行建立，最后选择最优传输路径进行数据传输。当有新的节点加入或原有节点失效的情况发生时，其组建的网络能够进行自动维护，并对路由进行实时更新，对网络拓扑结构发生的变化能够及时应对，为数据传输的可靠性提供保证。第三，数据传输。以节点自组网为基础，通过利用已经建立好的无线路由，实现了对数据的远距离、多跳传输；通过选择最优的路径，能够有效减少数据传输过程中出现的延迟传输、跳数传输情况的发生，促进了其传输实时性的提高；为了节约能量，减少数据传输，应从实际情况出发，将其传输的速度进行自动调整。第四，数据的管理。远程监控中心通过进行存储数据、分析数据、处理数据，从而有利于数据以表格、图形的形式提供实时的显示、历史数据查询以及滑坡报警等功能的实现。（二）监测网络的系统结构基于无线传感器网络的分布式山体滑坡预警监测系统的构成为大量传感节点，且每一个节点又包括了应力计传感器、数据采集板、电源与无限射频芯片。通过在容易发生滑坡的山体表面放置一个应力计，这样岩土压力出现的应力数据就可以监测出来。该系统在设计过程中，可以通过设计多个基站来保证系统的鲁棒性较高，这样就避免了一个基站节点毁坏影响到整个系统的运作，基站是通过控制中心与ＧＰＲＳ二者实现直接通信，它是特殊的节点。其作用就是根据一定的监测算法实现对山体滑坡进行预警的功能，基站与普通的传感器节点不同，它的计算能力更高、存储资源更多。有两种方式进行滑坡监测即第一，中心监测。中心监测是通过节点首先将原有的监测数据发给簇头，当簇头接到各个节点发送的数据后，簇头就会通过多跳路将数据由协议发送给基站，这些数据就由基站进行分析处理，最后实现对山体滑坡的预警；第二，分布式监测。分布式监测是通过节点先简单处理监测到的数据，从而获得一个决策值，将该值发给簇头，当簇头接收各个节点发送的信息之后，再将信息转发给基站，基站经过计算，得出总的决策值，最后实现对山体滑坡的预警。＝、滑坡的应力监测滑坡即受到重力作用，由岩土体构成的斜坡下部的软弱面上发生了剪切作用而产生了整体运动的现象。所以相关监测人员应该长期监测滑坡体内部的应力分布情况与应力分布变化，并进行有效分析，实现对山体滑坡的预警监测。在进行应力变化的实验测量时，可以选择一个样本即圆柱形岩土体，将应力计传感器安装在该岩±体的表层，通过给岩土体施加外部压力，通过应力计能够测量出其内部应力发生的变化，通过应力计信号放大将此种变化输出不一样的电压值。并将其作为数据采集板的输入，同时将该采集板与射频芯片相连，就构成了完整的一个传感器节点。通过对多个样本的反复操作，能够模拟出实际监测的环境，并运用线性回归理论进行计算，根据最后测到的应力数据估计出临界值，

边坡监测方案说明

监测方案1 工程概况本项目起点位于正安县和溪镇，顺接道真至新寨高速公路福寿场至和溪段终点，起点桩号为K83+098.63，TJ08标终点桩号为K83+152.795，长链长54.165m。

路线平面接于R=999m的右偏圆曲线上，为整体式路基起点，超高为3%，纵面接于-2.0%的纵坡上。

项目区域位于贵州高原北部向四川盆地过渡的斜坡地带，是大娄山脉的东南段，海拔高程大致为550～1200米，相对高差100～200米，地形高低差异明显。

地势起点在700m左右，而后逐步降低至本段最低点，海拔约1200m。

而后逐步下降，降至800m左右。

主要的山峰、河流受构造控制明显，走向往往与构造线方向一致，测区以溶蚀地貌及侵蚀构造地貌为主。

沿线地貌基本特征为：溶蚀地貌发育于碳酸盐类岩石分布区，主要受岩性及地质构造影响，表现为峰丛洼地、峰林谷地、缓丘沟地、漏斗、落水洞、竖井等；侵蚀构造地貌发育于碎屑岩分布区，与构造线一致，风化作用较强烈。

河流呈树枝状或羽毛状，支沟发育；测区地貌类型可分为构造剥蚀溶蚀低山地貌、构造剥蚀溶蚀低中山地貌、剥蚀残丘及丘陵河谷地貌类型。

2 采用的规范《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2007）；《滑坡防治工程勘查规范》（DZ T0218－2006）；《工程测量规范》（GB 50026－2007）；《公路勘测规范》（JTJ 061-2007）；《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ／102I9—2006)《贵州省道真至新寨高速公路和溪至流河渡段施工设计图纸》3 观测目的本次监测的目的主要有两个：1研究北斗在工程中应用，检测北斗在工程中的应用状况，实际用的工程施工中去，看其是否能够满足施工需要。

2对高边坡进行实时监测，时刻掌握其位移及沉降变化，根据监测的位移及沉降情况分析滑坡的地质灾害发生的可能性，提供预警信息，从而保证工程安全。

4 观测项目由于本次监测的目的有两项，从而本次监测的内容也主要分为两大块：各卫星定位系统数据的采集、监测点的位移及沉降量的变化。

滑坡位移监测方案

背景和目的滑坡是一种常见的地质灾害，它对人类的生活和财产安全造成了严重威胁。

为了及时发现并监测滑坡的位移变化，制定一套完善的滑坡位移监测方案是非常必要的。

本文将介绍一种滑坡位移监测方案，旨在帮助相关地质工作者进行滑坡位移监测工作。

方案概述本方案结合地质工作实践，采用多种监测手段相结合的方式，将滑坡位移监测工作划分为实地调查、监测点布设、数据采集和数据分析四个阶段进行。

具体方案如下：1. 实地调查在开始滑坡位移监测之前，必须对滑坡进行充分的实地调查。

实地调查的目的是了解滑坡的地质特征、变形机制和环境因素等信息，为后续的监测点布设和数据分析提供依据。

实地调查应包括以下内容：•滑坡的地质构造特征：包括岩性、断裂带、节理、岩层倾角等。

•滑坡的地形特征：包括坡度、坡向、地貌等。

•滑坡的变形特征：包括已知或可观测到的裂缝、滑带、滑坡体变形等。

•滑坡周围的环境因素：包括水文地质条件、降雨情况、植被状况等。

2. 监测点布设根据实地调查结果和滑坡的特征，选择合适的监测点进行布设。

监测点的位置应涵盖滑坡的关键部位，以便及时掌握滑坡的位移情况。

监测点布设应符合以下原则：•选择稳定的地质体作为监测点，避免选择存在滑动倾向的地质体。

•监测点的周围环境稳定，不受其他因素的干扰。

•监测点之间要覆盖滑坡的关键部位，以保证所监测的位移数据具有代表性。

3. 数据采集采用多种手段对监测点进行数据采集，以获得准确的位移信息。

常用的数据采集手段包括：•GNSS（全球导航卫星系统）测量：利用GNSS接收器对监测点进行实时定位，获得位移信息。

•高精度测距仪测量：利用高精度测距仪对监测点进行定距测量，获得位移信息。

•断面测量：定期对滑坡体进行断面测量，获得位移信息。

•摄像监测：利用摄像设备对监测点进行长期拍摄，获得位移信息。

数据采集应定期进行，采集频率应根据滑坡的变化情况进行调整。

4. 数据分析通过对采集到的位移数据进行分析，得出滑坡的位移状态和变化趋势，为预测滑坡的发展趋势提供科学依据。

基于GPS／GPRS的滑坡监测系统

据采集终端，终端采集ＧＳ和其他传感器的位移信息，行压缩后再将数据通过ＧＲＰ进ＰＳ网络发送给监测中心，监测中心负责完
成监测参数的设置、差分ＧＳ基线解算、Ｐ监测数据和监测结果的存储以及位移数据的罔形显示等工作。实践表明：与基于ＧＭＳ的系统相比较，系统的数据传输速度快、该可靠性高，达到了厘米级定位精度。
人们的生命财产安全，每年都造成巨大的经济损失。滑
坡监测就是通过各种手段来预测滑坡的趋势，滑坡进对
行预警，为滑坡治理提供依据和评价。传统的滑坡监测
方法有大地测量法、近景摄影法、电测法、下钻孔倾斜地
位移传感器、数据采集终端、ＰＳ信网络、ＧＲ通监测中心等，如图１所示。数据采集终端可以在野外无人值守地２小时连续工作，４它将各种位移传感器的数据通过ＧＲＰＳ网络传送给监测中心，监测中心采用ＧＳ静态差Ｐ分位移测量等方法分析滑坡体位移的情况，给出相应的
ｐａ．Ｐｒｃｉａｅｕｔｈｗｈｔｔｅｐｅｉｉｎｏｉｐｌｃｍｅｔｄｔｃｉｎｒａｈｓｃｎｉｔｒｌｖｌｎｏａｅｔｌｙａｔｃｌｒｓｌｓｓｏｔａｈｒｃｓｏｆｄｓａｅｎｅｅｔｏｅｃｅｅｔｍｅｅｅｅ；ａｄｃｍｐｒｄｗｉｈ
关键词：Ｐ；ＰＳ滑坡监测ＧＳＧＲ；
中图分类号：Ｐ９Ｔ３３
文献标识码：Ａ
国家标准学科分类代码：１．００５０８４

基于CC2480的山体滑坡检测系统

Ｋｅｒｓｈｌ１ｎｓｉｅＣＣ２８；ｚｇｌｄ４０ｉｂｅｎｔｒ：ｅｅｔｗＲＳ
０引言
山体滑坡是一种常见的自然灾害，其分布范围广，影响大，坏性严重，何提高滑坡灾害的监测，报精度以降低破如预社会资源损耗，地质界普遍关注的课题之一。目前主要采是用的监测手段有以遥感（Ｓ，理信息系统（Ｐ）全球定位Ｒ）地ＧＳ和系统（Ｐ）ＧＳ，即３术为代表的对地观测技术和空间信息技Ｓ技
４１５２
２１，２）００１（３０
计算机工程与设计ＣｍｕｒｎｉｅｎｄｅｇｏｐｔＥｇｅｒｇｎＤｓｎｅｎｉａｉ
・开发与应用・
基于Ｃ２８的山体滑坡检测系统Ｃ４０
陈铁军，陈华方，胡扬超
（ｃｏｌｆｌｔｃｌｎｉｅｒｇＺｅｇｈｕｉｒｔＺｅｇｈｕ５０ＣｉａＳｈｏｏｅｒａＥｇｎｅｎ，ｈｎｚｏｖｓｙｈｎｚｏ００，ｈｎ）ＥｃｉｉＵｎｅｉ，４１
Ａｂｓｒｃ：ＡｒｌｓｅｓｒｅｗｏｋｄｔｃｉｎｓｓｅｂｓｄｏｔａｔｗｉｅｓｓｎｏｔｒｅｅｔｔｍａｅｎＣＣ２８ｏｉｎｓｄｒｐｓｄｔｅｄｓｌｃｍｅｔｏｅａｔｄｌｅｎｏｙ４０ｆｒｌｌｄｌｅｉｐｏｏｅ．ｈｉｐａｅｎｒｃｓｈｌａｉＳｆｍｏｅｂｓｄｏｅａｅｎｔＲＨＵＬＳｒｉａｌｍｂｄｅｔｅｓｓｍｃｉｖｅａｇｔｆｄｔｃｉｎａｌａｏｅａｔＡｒｐｓｌｆｅｈＶＥＴｉｏｇｎｌｅｅｄｄｉｏｔｙｔｔａｈｅｅｈｒｅｅｅｔｓｓｉｙｎｈｅｏｔｔｏｏｗｅｌｓｆｒｃｓ．ｐｏｏａ — ｏｄｓｇｉｇａｌｒｉｔｅｒｓｄｎｉｌｒａｉｐｔｒｒ．Ｄｅｉｒｃｐｅａｄｈｄｒｅｓｒｃｒｆｈｙｔｍｒｔｏｕｅｅａｌｉｎｎｎａａｍｏｔｉｅｔｅｕｗａｄｎｈｅａａｓｏｆｓｇｐｉｉｌｎａｗａｔｔｅｏｅｓｓｅａｅｉｒｄｃｄｉｄｔｉｎｎｒｕｕｔｎｎ，ｃｍｍｕｉａｉｎｆｅｕｎｙｃｏｃ．ｎｔｒｐｌｇｎｏｔｒｅｄｓｇｅｐｅｅｔｄｓｏｎｃｔｑｅｃｈｉｅｏｒｅｗｏｋｔｏｏｙａｄｓｆｗａｅｉｎａｒｓｎｅｉｌ￣１１ｙｔｍｏｉｅｔｅｅａｏｒｍｐｙ１ｓｓｅｉｃｍｂｎｄｗｉｇｎｒｌｅｓｈ

基于无线传感器网络的分布式山体滑坡预警监测

ｓｅｔｔｉｓａａｍａｉｆｌｎｄｌｄｅ，ＳｓｔｒｅｔｅｆａｉｉｉｙｏｆＤＤｌｏｒｔｐｃｏｍｓｌｒｒｔｏｏａｓｉＯａｏｐｏｖｈｅｓｉｅｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋｙｏｄａｄｌ；ｄｒｌｓｅｓｒｎｔｒ；ｄｓｒｂｔｄｄｔｃｉｎｉｔｉｕｅｅｅｔｏ
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第３２卷
第６期
三峡大学学报（自然科学版）
ＪｏｉａＴｈｅｒｅｉ．ＮａｕａｃｅｃｓｆＣｈｎｒｅＧｏｇｓＵｎｖ（ｔｒｌｉｎｅ）Ｓ
Ｖｏ１２Ｎｏ．３．６
Ｄｅ．０１ｃ２Ｏ
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一种基于WIFI的滑坡监测系统[实用新型专利]

专利名称：一种基于WIFI的滑坡监测系统
专利类型：实用新型专利
发明人：秦刚,李皓飞,陈忠孝,荣梦杰,赵腾,樊逸飞申请号：CN201720389442.9
申请日：20170414
公开号：CN206711343U
公开日：
20171205
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于WIFI的滑坡监测系统，包括：滑坡测算线系统，用于采集监测点的滑坡监测参数数据；WIFI发送通信终端，用于对采集监测点数据的发送；WIFI接收通讯终端，用于对WIFI发送通信终端所发参数数据的接收；滑坡数据监测平台，用于接收WIFI接收通讯终端的数据对滑坡信息进行监测和评估；所述滑坡测算线系统、WIFI发送通信终端、WIFI接收通讯终端、滑坡数据监测平台依次连接。

本实用新型采用远程方式进行数据交互通信,可以使滑坡数据监测平台的工作人员实时对滑坡参数数据进行监测预警，使工作人员进行应急处理。

具有低成本、高精度、稳定性好的优点，并且能应用于各个地质监测领域。

申请人：西安工业大学
地址：710032 陕西省西安市未央区学府中路2号
国籍：CN
代理机构：北京世誉鑫诚专利代理事务所(普通合伙)
代理人：郭官厚
更多信息请下载全文后查看。

无线传感器网络应用实例

无线传感器网络应用实例部署在我国南部某沿海城市的无线传感器网络案例，该系统经过少量修改后可以满足许多工业测量的需求。

该城市存在大量山地地貌，城市居民人口众多，要求土地必须保持较高的利用率，因此大量建筑和道路都位于山区附近。

该地区降雨量常年偏高，尤其在每年夏季的梅雨季节，会出现大量的降水。

不稳定的山地地貌在受到雨水侵蚀后，容易发生山体滑坡，对居民生命财产安全构成巨大的威胁。

当地有关部门尝试部署过多套有线方式的监测网络以对山体滑坡进行监测和预警，但是由于监测区域往往为人迹罕至的山间，缺乏道路，野外布线、电源供给等都受到限制，使得有线系统部署起来非常困难。

此外有线方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集数据，需要专人定时前往监测点下载数据，系统得不到实时数据，灵活性较差。

对此，在与地理监测专家进行多次交流，并进行数次实地考察后，Crossbow公司提出了基于无线传感器网络的山体滑坡监测全套无线解决方案。

基本测量原理山体滑坡的监测主要依靠两种传感器的作用：液位传感器和倾角传感器。

在山体容易发生危险的区域，沿着山势走向竖直设置多个孔洞，如图1所示。

每个孔洞都会在最下端部署一个液位传感器，在不同深度部署数个倾角传感器。

由于该地区的山体滑坡现象主要是由雨水侵蚀产生的，因此地下水位深度是标识山体滑坡危险度的第一指标。

该数据由部署在孔洞最下端的液位传感器采集并由无线网络发送。

通过倾角传感器可以监测山体的运动状况，山体往往由多层土壤或岩石组成，不同层次间由于物理构成和侵蚀程度不同，其运动速度不同。

发生这种现象时部署在不同深度的倾角传感器将会返回不同的倾角数据，如图2所示。

在无线网络获取到各个倾角传感器的数据后，通过数据融合处理，专业人员就可以据此判断出山体滑坡的趋势和强度，并判断其威胁性大小。

系统设计及实现系统整体架构如图3所示，Crossbow用于此项目的产品包括新型Mote节点IRIS、MDA300数据采集板、Stargate基站；MoteWorksTM软件环境包括Xmesh协议栈（IEEE802.15.4兼容）、Xserver中间件及MoteWeb可视化管理平台。

基于传感器和无线模式的高速公路边坡自动化监测系统_敖道朝

基于传感器和无线模式的高速公路边坡自动化监测系统_敖道朝高速公路边坡的稳定性一直是公路工程建设的重要问题之一、边坡的失稳可能会导致边坡滑坡、土石流等灾害发生，对行车安全和交通畅通造成严重影响。

因此，边坡的自动化监测系统对于提前预警边坡失稳风险，及时采取应急措施具有重要意义。

在边坡自动化监测系统中，传感器起到了关键作用。

传感器能够收集边坡各种变量的数据，并将其数字化传输给监测系统。

通过传感器采集到的数据，监测系统可以实时分析边坡的稳定性，并发出预警信号，以便采取相应的措施。

在高速公路边坡自动化监测系统中，可采用多种类型的传感器进行监测。

例如，位移传感器可以实时测量边坡的位移情况，可以及时发现边坡失稳的情况；应变传感器可以测量边坡体的应变，可以用来评估边坡的稳定性；压力传感器可以测量边坡土体的压力，可以通过对不同位置传感器测量数据的比较，判断边坡是否存在应力梯度。

此外，无线模式的数据传输也是边坡自动化监测系统的重要组成部分。

传统的边坡监测系统往往需要布设大量的数据传输线路，不仅造成工程成本的增加，而且会对边坡稳定性产生不利影响。

而无线模式的数据传输可以克服传统系统的缺点，大大降低了系统的建设成本，并且使得数据传输更加便捷和高效。

为了实现基于传感器和无线模式的边坡自动化监测系统，可以采用以下步骤进行：1.安装传感器：根据边坡的不同特点和需要监测的参数，选择合适的传感器，并将其安装在边坡的适当位置。

例如，位移传感器可以安装在边坡上不同高度的位置，以便全面监测边坡的位移情况。

2.数据采集：通过传感器采集边坡各种变量的数据，并将其数字化传输给监测系统。

可以采用数据采集模块来实现数据的采集和传输。

3.数据传输：采用无线模式的数据传输方式，将采集到的数据传输到监测系统中。

可以使用无线传输模块或者网络传输模块，通过无线信号或者网络连接将数据传输到监测系统中。

4.数据分析和预警：监测系统对传感器采集到的数据进行分析和处理，通过对数据进行比较和计算，评估边坡的稳定性，并在边坡失稳的情况下发出预警信号。

无线传感器网络中的定位技术与算法优化

无线传感器网络中的定位技术与算法优化近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在众多领域得到广泛的应用，如环境监测、智能交通、医疗保健等。

对于无线传感器网络而言，准确的定位技术和优化的定位算法是实现各种应用的关键。

一、无线传感器网络中的定位技术无线传感器网络中的定位技术主要分为基于测距和基于角度两种方法。

1.基于测距的定位技术：基于测距的定位技术利用传感器节点之间的距离信息来实现定位。

常见的测距技术包括全球定位系统（GPS）和无线信号强度指示（RSSI）等。

全球定位系统（GPS）是一种广泛应用于室外环境的定位技术。

它通过接收卫星发射的信号来确定接收器的位置。

然而，GPS在室内和复杂环境中的定位精度受限。

因此，基于测距的定位技术在室内环境的无线传感器网络中应用较少。

无线信号强度指示（RSSI）基于接收到的信号强度来估计节点之间的距离。

通过测量无线信号在传输过程中的衰减程度，可以计算出节点之间的距离。

然而，RSSI受到多径传播等环境因素的干扰，定位精度有限。

2.基于角度的定位技术：基于角度的定位技术通过测量节点之间的角度信息来实现定位。

常见的基于角度的定位技术包括方向导数（DOA）和相对角度测量（RAO）等。

方向导数（DOA）基于节点接收到的信号传播方向来估计节点的位置。

通过测量信号波前到达节点的方向，可以计算出节点的位置。

DOA定位技术准确度较高，但需要节点具备方向感知能力。

相对角度测量（RAO）利用节点之间相对角度的测量值来进行定位。

通过测量不同节点之间的夹角，可以计算出节点位置。

RAO技术相对DOA技术更容易实现，适用于无需高精度定位的应用场景。

二、无线传感器网络中的定位算法优化针对无线传感器网络中的定位问题，研究人员提出了各种定位算法以提高定位精度和效率。

以下为几种常见的定位算法。

1.迭代算法迭代算法通过多次迭代计算来逐步调整节点位置，以减小定位误差。

基于无线传感器网络的山体滑坡监测预警系统设计

种全新的网络化信息采集、传输和处理技术，由于其具有低功耗、网络自组织、无需布线和抗毁性强
等特性，特别适用于工业级的数据监测应用。同
路运输安全。朔黄铁路，西起山西省神池南站，东
至河北省黄骅港站，横穿恒山、云中山脉和忻定盆
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋ：ＧＰＲＳ：Ｌａｓｉｅｒｌｓｅｓｒｎｔｒｎｄｌｄ
山体滑坡是我国山区地带最常见、最易发的地
质灾害，能在短时间内迅速掩埋或摧毁铁路涵洞、轨道路基和桥梁场站等铁路基础设施，严重影 Байду номын сангаас铁
目前滑坡监测预警系统的监测数据主要采用有
础构建无线监测网络，并结合通用分组无线服务（ＰＳＧＲ）技术，实现对铁路沿线山区滑坡的远程实时监控和预警。
线方式传输。但是山区地理条件复杂、线路架设困
地，沿滹沱河峡谷穿越太行山进人华北平原，是我
国西煤东运的重要铁路通道之～。由于其西段山高
谷深，地势险峻，桥隧相连，坡陡弯急，属于滑坡险情易发多发的山区地带，因此应建立朔黄铁路沿线山体滑坡监测预警系统。
周溢德
摘要：随着无线传感器网络（Ｎ）的兴起和发展，其相关技术已经成为物联网的基础技术ＷＳ

基于无线传感器网络的公路边坡监测技术

基于无线传感器网络的公路边坡监测技术研究贾　通　何铁军　张晓春　李　赞（东南大学智能运输系统教育部工程研究中心　南京２１００９６）摘　要　公路边坡失稳会给交通运输和生产生活带来巨大的安全隐患，对公路边坡实时状态进行监测愈发迫切和必要，这对提升公路运输安全和保持运输通道畅通具有重大意义。

针对１０４国道马头山段公路边坡的动态形变，提出了基于无线传感器网络的实时监测方案，进行了无线传感器网络采集节点的硬件实现和软件设计，通过ＧＰＲＳ网络技术实现了公路边坡的远程监测。

现场测试表明该方案监测效果良好，并具有实时性、智能化、低成本等优点，可推广应用于大坝、水库等工程设施的实时监测。

关键词　边坡失稳；无线传感器网络；Ｚｉｇｂｅｅ技术；实时监测系统中图分类号：Ｕ４１８．７　文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ　１６７４－４８６１．２０１２．０６．０２９收稿日期：２０１２－０６－１５修回日期：２０１２－０９－２９第一作者简介：贾　通（１９８９），硕士生．研究方向：交通信息采集技术．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｔｏｎｇ０６８２３０８＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ０　引　言公路建设和运营中自然边坡和人工边坡的稳定将直接影响到公路交通安全，对公路边坡进行实时监测和边坡失稳规律研究可以随时掌握其稳定状态，预测边坡变形的发展趋势，为公路交通管理和边坡整治提供科学依据，具有重要的社会意义和经济价值。

目前国内外对公路边坡监测的研究均得到广泛的重视，国外以徕卡仪器公司研发的ＴＰＳ全自动变形监测系统为代表，可实现对边坡进行大范围的全方位自动监测［１－２］；国内则有王劲松、Ｍ　ＬＸｕ．等应用ＧＰＳ定位系统实现对公路边坡的实时监控方案，并获得了公路高边坡各监测点的坐标数据［３－４］；但国内外现有研究工作主要局限于监测前端的信息获取，所得监测数据较为单一，针对这个现状开展无线传感器网络在公路边坡监测上的应用研究将会拓展公路边坡监测研究的广度和深度。

无线传感网络在三峡库区滑坡监测中的应用

控制应用软件，本系统利用虚拟仪器技术对实时数据实施
接收和保存，并可对数据进行处理和分析并显示。
接相连，此外，体积微小、响应迅速（４）、低能耗＜ｓ（１Ｗ）、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有＜
露点测量，性价比高。微处理模块：处理模块是无线传感网络节点的核心模块，和其他单元一起完成数据的采集、处理和收发。
坡监测领域，有其监测精度高，容错性好，覆盖区域大、构
一一术一一业＝新技＝．新二务一
建成本低等显著优点，ｌ非常适合于构建三峡库区滑坡监测
系统这一特殊领域，并结合现有强大的Ｉｔｒｅ网络，实ｎｅｎｔ
地质条件称得上世界罕见。目前三峡工程已进入后期，四期蓄水１５７米有望提前，但由于干流水位每年在汛期和枯
本系统采用Ｔ公司的ＭＳ４０１９ＩＰ３Ｆ４模块，负责控制整个
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ＶＮ、／．
节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等功能。因ＭＳＰ３Ｆ４处理器自身具有Ａ／功４０１９Ｄ能，从传感器得到的模拟信号可直接送到ＭＳＰ３Ｆ４４０１９进行模数转换，且功耗低，另外它运行环境温度范围为一０＋５４～８ ℃，可以适应各种恶劣的环境。
重庆三峡学院副教授，硕士生导师主要从事自动控制方面研究。