滑坡监测方法无线传感器

滑坡监测方法无线传感器

1）监测预警系统的总体结构

在大范围监控、预警的基础上，以局域网为研究平台，主要致力于数据采集和发送的有效性及处理上的精确性，可分为2个部分:上层的监控中心和下层的监控基站。监控基站和监控中心通过以太网连接起来，此外管理人员也可以通过自定义网络访问监控基站。监控基站和众多的无线传感器节点一起组成无线传感器网络。无线传感器网络具有很好的扩展性，随意地增减节点，对网络的拓扑结构和组网模式无太大影响，因而可以方便地根据实际情况增加或减少监控节点的数量。2）适用于滑坡监测的无线传感器网络设计

这种无线传感器网络由众多具有感知和路由功能的无线传感器节点组成，能够协作实时监测，感知并采集各种环境对象的信息，将其通过多跳转发传送回主机进行分析、处理。以这些工作节点为依托，通过无线通信组成网络拓扑结构。系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上看，他们只是其功能的一个子集，称为RFD（精简功能设备），这种设备不具有路由功能；另外还有一些节点负责与控制子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称为FFD(全功能设备或协调器)。如图3所示为一个典型的远程数据采集并返回到计算机终端的应用。每个节点由一个MCU作为主控设备。通过倾角传感器可以监测滑坡的运动状况，通过液位传感器监测地下水位深度，数据采集间隔也可以由中心服务器灵活控制，在旱季可以调整为每24h采集并

传递1次数据，从而节省能量并避免大量的冗余数据。而在雨季危险期,其采集间隔可以密集到5min/次，从而保证实时监测预警功能。每个信号采集节点通过ADC从模拟传感器得到实时数据，按照ZigBee协议把数据打包，并通过射频芯片及前端天线发送给簇内的RFD；经过RFD预处理之后，再由RFD路由转发到远端计算机；结合地貌特点、滑坡的分布特点，多个水流量检测点之间的相互关系等多种地质学、水流动力学等方面的知识进行数据的融合和处理。在每个节点的外部可外接相应的PIO芯片和其他外围电路进行交互。

在整个硬件平台的设计中，节能是一个重要因素，它决定着传感器网络的寿命。当节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时，关闭节点的无线通信模块、数据采集模块等以节省能耗，即让其置于睡眠状态。为控制子节点选择合适的地点，提供较充足的能源，以便延长节点使用寿命，提高监测预警系统有效性。在软件设计上,通过动态电源管理技术使系统各个部分都运行在节能模式。在关闭空闲模块状态下，传感器节点或其他部分将被关闭或者处于低功耗状态，直到有“感兴趣”的事件发生。