多參數采集傳輸儀在遼寧地區泥石流監測的應用

　　摘要：本文設計了一個(gè)基于PIC24單片機的野外多參數數據采集傳輸儀，并將其應用在遼寧地區山洪泥石流的檢測中。系統以PIC24F32KA302和ADS1256芯片為核心，配合含水率傳感器、雷達探頭等組成系統的硬件部分，具有四路模擬量采集通道和一路雨量采集通道，可以同時(shí)采集泥石流體的高度、土壤的含水率、滑坡體的位移量、當地降雨量等地質(zhì)災害信息。目前該系統已成功應用于遼寧地區山洪泥石流等地質(zhì)災害的監測中。通過(guò)野外檢測證明，該系統功耗低、精度高、可靠性強，能夠有效監測地質(zhì)災害易發(fā)區的地質(zhì)災害情況。

　　引言

　　我國幅員遼闊，地形、地質(zhì)、氣候條件十分復雜，又是一個(gè)多山國家，山地面積約占國土總面積的69%，山區常見(jiàn)的滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷等山區地質(zhì)災害給當地村民生活造成許多麻煩。突發(fā)性地質(zhì)災害主要是指崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等，一般呈兩種形式發(fā)生，一是單發(fā)型，即單體獨自發(fā)生，如長(cháng)江西陵峽新灘滑坡即是一典型例證;另一種是群發(fā)型，即崩塌、滑坡、泥石流或地面塌陷災害等兩到三個(gè)災種在特定區域上成群地同時(shí)出現，成災面廣，社會(huì )影響巨大。為此，地質(zhì)災害監測預報是防治地質(zhì)災害發(fā)生的一個(gè)重要環(huán)節，地質(zhì)災害監測儀器的研制成為防治地質(zhì)災害發(fā)生的重要手段。

　　系統硬件設計

　　地質(zhì)災害監測系統結構

　　圖2是我單位研制的地質(zhì)災害監測系統原理結構圖，主要包括三個(gè)部分：多參數采集傳輸儀器、互聯(lián)網(wǎng)基站和應急監控中心。多參數采集傳輸儀具有路由功能，它們與基站節點(diǎn)按照簇樹(shù)的分層結構自治地組成網(wǎng)絡(luò )，各種傳感器與采集傳輸儀相連接，對災害體相關(guān)數據進(jìn)行采集，采集的數據經(jīng)過(guò)處理后，沿著(zhù)自身優(yōu)化的路由算法路徑傳送給監測主機，監測主機匯聚各個(gè)傳感器節點(diǎn)采集的數據并進(jìn)行數據融合，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )最終到達應急監控中心。太陽(yáng)能板作為電池充電設備，箱體下部為儀器主機與電池，箱體做相應的密封處理以應對陰雨氣候，與應急中心通過(guò)GPRS鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )連接?！　?/p>

 

　　本文主要研究多參數采集傳輸儀的研制，本系統硬件部分采用Microchip公司的PIC24F32KA302作為處理器，該芯片功耗低、內存容量大。整個(gè)硬件電路中元器件都按照工業(yè)級標準進(jìn)行選擇，保證能夠滿(mǎn)足野外地質(zhì)災害監測的需求。硬件主要包括前端傳感器、A/D采集單元、供電單元、GPRS通信單元及外圍設備，系統通過(guò)太陽(yáng)能板給12V蓄電池供電，電路中由12V電壓分別做轉換處理，得到5V和3.3V電壓，供給PIC單片機和AD等使用。系統具有4路A/D采集通道和1路雨量采集通道，可以同時(shí)接五種傳感器，系統在PIC24F32KA302的控制下采集模擬量信號，將數據存儲在內存中，通信單元將數據以Socket TCP的形式發(fā)送到應急中心的服務(wù)器軟件上。硬件系統的原理框圖如圖1所示?！　?/p>