山体滑坡是山区最常见的地质灾害课程设计.doc

课 程 设 计 目 录 前言1.检测系统结…………………………………………………………………………………………………………2.系统的硬件设计…………………………………………………………………………………………………2.?1?节点硬件设计……………………………………………………………………………………………………………………3.??无线传感器网络的构建…………………………………………………………………………………… 3. 1 传感器节点工作方式……………………………………………………………………………………………… 3.?2?GPRS联网设计…………………………………………………………………………………………………………………4.结束语…………………………………………………………………………………………………………… 5参考文献…………………………………………………………………………………………………………… 前言 山体滑坡是山区最常见的地质灾害之一，?它严重威胁人民的生命财产安全，?破坏工程设施，?影响正常的生产和生活，?造成巨大经济损失和人员伤亡。国内外用于山体滑坡监测的方法和手段很多，?大体可以分为:?有线方式和无线方式两大类，?由于山体滑坡监测区域的地理条件复杂、线路架设困难、电源供给等限制，?使得有线系统部署起来非常困难，?系统维护十分不便，?并且监测网络结构的可靠性不高，?很多都是把传感器监测节点简单串联起来，?当一个传感器节点发生故障时，?会影响后面节点的正常工作，?从而影响整个系统的有效性，?并且很多监测系统监测到的信息十分有限，?不能为正确及时的预报预警提供充分的数据支持，?从而影响系统的可靠性。现有的无线监测方式如GPS、G?IS，?设备成本高，?而合成孔径雷达干涉测量(?InSAR)?，?虽然具有全天候、连续获取信息和高空间分辨率的特点，?但该方法对干涉相位图像质量要求高，?需要高分辨率的卫星遥感图像，?这些决定了它不适合大范围推广与应用?。 1.检测系统结构 　 山体滑坡监控系统由无线传感器监测网络、GPRS网关和远程监控中心三部分组成。为了得到监测区域的实时有效信息，?在监测区域安放大量的传感器节点测量山体位移值和加速度值，?由于山体滑坡主要是由地下水侵蚀产生，?因此，?地下水位深度是显示山体滑坡危险度的重要指标，?通过现场打孔，?由部署在孔洞最下端的液位深度传感器采集并由无线网络发送液位值。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，?通过倾角传感器可以监测山体的运动状况。测量过程中，?传感器节点自动调节信息的采集频率和信息的采集量，?协调器和路由器节点，?通过以洪泛为基础的平面路由方式构建信息传输网络及其路由。以网络的终端路由器节点为簇头，?与传感器节点建立簇网络，?对采集的信息进行传输与汇聚。簇头节点对信息进行去冗余处理，?通过平面路由，?发送到与GPRS网关相连的协调器，?GPRS网关把汇聚的信息以自定义的数据格式发送到远程监控中心;?远程监控中心对收到的信息进行处理，?从而实现对山体滑坡准确的预警预报。系统总体构成如图1所示。 2.系统的硬件设计 2.?1?节点硬件设计 　系统节点由低功耗MCUCC2430无线单片机、数据采集通道、GPRS网关、电源等部分组成。系统节点尺寸小，?功耗低，?适应性强，?节点发射功率为3.?6?dBm，?通信距离为30~?70m，?通过在射频前端加功率放大器，可使节点发射功率达10?dBm，?通信距离扩大到1?000?m左右。系统硬件结构如图2所示。无线单片机采用T?i-?Ch?ipcon公司生产的符合Z?igbee技术的2.?4?GHz射频系统芯片CC2430。它既能满足数据的无线收发，?内部又集成了51单片机，?它含有128?KBFLASH、8?KB?SRAM?等高性能模块，?还有8路输入8~14?bitADC、定时器、AES128协同处理器、看门狗定时器、32?kH?z晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路、21个可编程I/O引脚以及SPI、CAN、I2C和2个UART?串口[?11]?。环境信息采集模块中，?加速度传感器采用VTI公司的CMA3000，?它通过CAN?总线和CC2430的CAN?相连，?倾角传感器采用西安迅捷导航测控公司的LE?-?60-?OEM，?它和CC2430?通过SPI相连，?和CC2430的I2C?相连的液位传感器采用鸿泰顺达科技公司的BJ216，?位移传感器采用北京华运安特科技有限责任公司的TWSF，?该传感器通过串口和CC2430的UART1相连，?电源管理模块包括:?4.?