滑坡实时监测报警系统测量终端研究

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滑坡是地质灾害中最为严重的一类。滑坡监测就是通过各种手段来预测滑坡的趋势,对滑坡进行预警,为滑坡治理提供依据和评价。滑坡监测包括位移动态观测和水动态观测两个方面。目前我国用于滑坡监测的方法主要还是一些传统的监测方法,普遍存在自动化程度低、效率不高的问题,也有些采用高精度的测量仪,但其价格昂贵,不适合在野外现场进行长期的观测,不利于推广普及。 作者参加了四川省科委项目“铁路护坡突发灾害自动预警系统研究”,该项目的目标就是针对目前国内滑坡监测的现状,开发一套滑坡实时监测报警系统。该系统低成本;自动化;采用GPS静态差分定位技术对滑坡位移进行动态观测,采用崩塌传感器对突发崩塌进行检测和报警。滑坡实时监测报警系统包括监测中心和测量终端两部分。作者完成了测量终端的研制,并在此基础上完成了本论文。 滑坡实时监测报警系统测量终端为监测中心提供GPS观测数据供后者完成差分解算,并检测监测点附近区域的崩塌,对监测中心实时报警。每一个终端包括GPS接收模块、无线通信模块、崩塌传感器模块、电源模块以及主控模块。GPS接收模块采用了多台廉价的单频GPS接收机,配合监测中心解算软件,实现了对滑坡位移水平±8mm精度,垂直±9mm精度的监测。崩塌传感器模块由多路串连的崩塌传感器组成,对崩塌进行检测。无线通信模块采用了GSM模块,应用GSM中的短消息和9600bps异步通信结合的通信方式构建终端与监测中心之间可靠、实时的无线通信连接。终端采用了太阳能电池板+锂离子电池包的供电方案,解决了在没有市电的野外终端的供电问题。DC/DC转换采用了高效率、低噪声的DC/DC变换电路满足各模块的电压和电流需要;终端采用了隔离DC/DC模块为崩塌传感器提供电源,防止雷击对终端其它模块的影响。主控模块对上述各模块进行检测和控制,包括主控单片机和与各模块的接口电路。单片机选用了一款先进的SOC芯片:C8051F023。利用该芯片丰富的资源和高速性能实现了所需功能。接口电路提供了单片机同上述模块之间的连接。包括两个串口分别与GPS和GSM模块相连,光电耦合接口同崩塌传感器相连,A/D模拟输入。接口同电池包相连。另外还包括GSM的开机电路,指示电路,与PC相连接的串口等等。单片机软件选择了C51语言进行设计,包括GPS观测、崩塌传感器报警、异步通信和短消息、时钟管理等模块。 在完成终端的研制后,对仪器的性能进行了检测。并对江西省昌金高速公路滑坡进行了监测,取得了良好的效果。 经研究和实地观测证明,本论文所设计的滑坡实时监测报警系统测量终端,在理论上是正确的,在实践上是可行的。
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