CN206292948U - 一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，包括依次相连的节点数据处理模块、数据传输模块、主控模块和警报系统，所述节点数据处理模块的输入端还分别连有压力传感器和距离传感器，所述数据传输模块的输入端还连有雨量计监测模块，所述节点数据处理模块和雨量计监测模块与太阳能电池模块电相连。本实用新型的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，系统简易。成本低、易实现且功耗低。

Description

一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种地质灾害监测预警系统，具体涉及一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，属于边坡地质灾害防治技术领域。

背景技术

我国是一个多山国家，山地、高原和丘陵占国土面积的69％，每年7、8月降雨量增多，引发大量崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，造成道路掩埋，民房倒塌的事故，带来经济损失，尤其中西部山区，泥石流等地质灾害严重威胁傍山居住的人民的生命财产安全，给国民经济带来损失。因此，有效地预警滑坡、泥石流等地质灾害是灾害预警工作的重中之重。目前现有的滑坡泥石流灾害预警系统专利技术主要采用预警装置、北斗定位装置等组合而成(如专利：一种泥石流和滑坡灾害预警系统申请号：201620081540.1)以及采用滚动信号发射器安装在主山峰滑坡最危险地段与最危险地段的路线中(如专利：山体滑坡泥石流自动警报器申请号：201610370927.3)。北斗定位模块滚动信号发生器用来定位和监测山石、泥土的位移，预警装置用以地质灾害发生的报警。虽然定位精度高，预警较为准确，但是结构复杂，技术复杂，维修成本高，只有当发生较大规模滑坡泥石流时方能产生警报，而且成本高，难以大规模普遍应用与中西部多山地区。

目前市场常见的对泥石流，滑坡等地质灾害的监测仪器系统较为复杂，成本较高，结构复杂，而且实施起来工程量大，复杂性高，故障率以及维护成本均高，难以普遍推广应用。我国中西部多发滑坡泥石流等灾害，易发生泥石流的地点广泛分布，在偏远山区以及经济不发达的县区难以购买使用成本高、技术性高的监测预警产品。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种系统简易、成本低、易于广泛使用且功耗较低的基于传感器网络的地质灾害监测预警系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，包括依次相连的节点数据处理模块、数据传输模块、主控模块和警报系统，所述节点数据处理模块的输入端连有压力传感器和距离传感器，所述数据传输模块的输入端连有雨量计监测模块，所述节点数据处理模块、雨量计监测模块、压力传感器和距离传感器与太阳能电池模块电相连。

所述主控模块和节点数据处理模块均采用MSP430F149单片机。

所述数据传输模块采用NRF905无线芯片。

所述距离传感器采用USO10T/R-40MPW型超声距离传感器。

所述雨量计监测模块采用M30232型雨量监测器。

所述警报系统的预警方式包括灯光、喇叭或者二者结合。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，采用压力传感器和距离传感器采集信息，然后节点数据处理模块将处理好的信息通过数据传输模块传送到主控模块，最后主控模块根据信息进行预警设置，本系统简易、成本低和易于实现，可以实现自动化和实时化监测，本实用新型选用低成本的距离传感器代替传统的位移计，具备结构简单、功耗低，技术简单、成本低，实时性好的优点。另外与传统的地质灾害监测预警系统不同的是雨量计监测模块没有和节点数据模块相连，而是直接通过数据传输模块把信息传送给主控模块，然后主控模块根据流量计监测模块提供的信息调节监测频率，减少系统的功耗，提高装置的寿命。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，包括依次相连的节点数据处理模块、数据传输模块、主控模块和警报系统，所述节点数据处理模块的输入端连有压力传感器和距离传感器，所述数据传输模块的输入端连有雨量计监测模块，所述节点数据处理模块、雨量计监测模块、压力传感器和距离传感器与太阳能电池模块电相连。

具体实施方式为，首先各个传感器网络节点由压力传感器、距离传感器、数据传输模块和太阳能电池模块组成，以长杆形式插入土壤，压力传感器固定于长杆下部置于一定深度土壤中，地下土壤压力信息，以便判断土壤松软程度；节点数据处理模块的节点单片机与太阳能电池以及距离传感器连接并固定在长杆上部，距离传感器监测各个传感器网络节点的距离变化、位移信息，以便判断土壤是否出现移动，由此判断滑坡泥石流发生的前兆。太阳能电池模块分别与节点单片机、压力传感器和距离传感器电相连，为其提供清洁电能。传感器节点以网络状形式分布于滑坡泥石流易发山地的土壤中，并通过与节点数据处理模块通讯连接的数据传输模块与主控模块实现数据实现信息交流。长杆上部还设置有雨量计监测计，雨量监测器用于监测下雨状态以及雨量状态，雨量监测计同样与太阳能电池电相连且与数据传输模块相连，把信息传送给主控模块。

所述主控模块和节点数据处理模块具体均采用MSP430F149单片机，MSP430系列的单片机最主要的特点是低功耗，电源采用1.8～3.6V低电压,RAM数据保持方式下耗电仅为0.1μA，活动模式耗电为250μA/MIPS(MIPS:每秒百万条指令数)，I/O输入端口的漏电流最大仅50nA，故非常适合应用在野外监测系统里。另外，考虑到F149型号拥有硬件乘法器，使其在做高阶的滤波程序时，能有较快的处理速度；12位的A/D转换器，保证了结果的分辨率和精度达到设计要求。

压力传感器采用的传感器为MPX2010型压力传感器，最大压力范围10KPa，精度是±1％，偏置电压±1mv，满量程电压25mv，灵敏度2.5mV/kPa，破碎压力为75KPa，带温度补偿。通过实验验证该传感器的线性、重复性良好，分辨率较高满足设计要求。将压力传感器插入一定深度的土壤中，实验表明，土壤在干燥状态下和在湿润松散状态下呈现的压力不同。

正常工作时，压力传感器数据输出端与节点数据处理模块单片机IO端口P6口连接实现串行通信，距离传感器数据端口与节点数据处理模块的单片机IO端口P7口连接实现串行通信。数据传输模块采用NRF905无线收发模块，其中MOSI、MISO、SCK分别与点数据处理模块的单片机的SPI口对应，CSN、TRX_CE、PWR_UP、TX_EN接主控模块的单片机通用IO口，CD、AM、DR接点数据处理模块的单片机中断口P2口。节点通过数据传输模块将传感器数据传输至主控模块。雨量监测模块采用技术成熟的M30232型雨量监测计，与主控模块的单片机实现数据连接。警报系统采用灯光和喇叭组合式系统或者任取其一的单系统，灵活实用，系统开关经继电器与主控模块单片机IO相连，由主控模块单片机控制警报系统开关。另外，数据传输模块采用NRF905无线芯片；距离传感器采用USO10T/R-40MPW型超声距离传感器、

相比于传统的泥石流预报系统，本实用新型优势在与增加雨量计监测模块，雨量计监测模块没有和节点数据模块相连，而是直接通过数据传输模块把信息传送给主控模块，在雨量异常以及下大雨时增加监测频率，晴天时降低监测频率，减少功耗，提高设备寿命，并通过传感器网络节点的NRF905数据传输模块实现数据的远距离传输，从而为野外监测提供了可能。另外采用距离传感器代替北斗定位装置以及GPRS、图像传感器、位移计用来监测山石土壤微小位移，结构简单、成本低、实时性好，精度高，设备易操作。而且本实用新型采用价格便宜的压力传感器，为广泛应用提供了可能。最后，本实用新型在省电方面采用的器材均为低功耗器材，如低功耗MSP430F149单片机，压力传感器，NRF905无线收发模块，距离传感器等，克服了传统设备如网络摄像机、3G通信技术远距离视频监测耗电功率大的缺点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：包括依次相连的节点数据处理模块、数据传输模块、主控模块和警报系统，所述节点数据处理模块的输入端连有压力传感器和距离传感器，所述数据传输模块的输入端连有雨量计监测模块，所述节点数据处理模块、雨量计监测模块、压力传感器和距离传感器与太阳能电池模块电相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：所述主控模块和节点数据处理模块均采用MSP430F149单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：所述数据传输模块采用NRF905无线芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：所述距离传感器采用USO10T/R-40MPW型超声距离传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：所述雨量计监测模块采用M30232型雨量监测器。

6.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的地质灾害监测预警系统，其特征在于：所述警报系统的预警方式包括灯光、喇叭或者二者结合。