一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的滑坡監測系統設計

在整個(gè)硬件平臺的設計中，節能是一個(gè)重要因素，它決定著(zhù)傳感器網(wǎng)絡(luò )的壽命。當節點(diǎn)目前沒(méi)有傳感任務(wù)并且不需要為其他節點(diǎn)轉發(fā)數據時(shí)，關(guān)閉節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通信模塊、數據采集模塊等以節省能耗，即讓其置于睡眠狀態(tài)。為控制子節點(diǎn)選擇合適的地點(diǎn)，提供較充足的能源，以便延長(cháng)節點(diǎn)使用壽命，提高監測預警系統有效性。在軟件設計上，通過(guò)動(dòng)態(tài)電源管理(Dy-namic Power Management，DPM)技術(shù)使系統各個(gè)部分都運行在節能模式。在關(guān)閉空閑模塊狀態(tài)下，傳感器節點(diǎn)或其他部分將被關(guān)閉或者處于低功耗狀態(tài)，直到有“感興趣”的事件發(fā)生。

2 應用實(shí)例
2．1 應用背景
清泉路滑坡為袁家蹬潛在滑坡的組成部分(見(jiàn)圖3)，位于袁家蹬潛在滑坡的前部，滑坡段北部位于長(cháng)江左岸大溪溝右岸、東北部位于長(cháng)江左岸河漫灘。清泉路滑坡外形似梨形，坐落在長(cháng)江第一、二級階地上；袁家蹬潛在滑坡體(包括清泉路滑坡)形似腎形，坐落在長(cháng)江第一至第三級階地上，西側與長(cháng)堰塘滑坡相鄰。由于滑坡為大型松散堆積層滑坡，三峽水庫正常蓄水運行后，滑坡前緣大部分將被水淹沒(méi)，清泉路滑坡80％位于庫區水位變動(dòng)帶，局部及整體失穩的可能性大。從滑坡變形機制可以推斷清泉路滑坡為兩滑動(dòng)的松散土體滑坡，具有兩級滑動(dòng)面(見(jiàn)圖4)?；骂A警的確定是監測滑坡的重要內容，也為治理滑坡提供了數據分析。

由于監測信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理均與節點(diǎn)密不可分，所以著(zhù)重介紹節點(diǎn)的軟硬件設計。
2．2 硬件系統設計
2．2．1 無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元
采用SRWF-501-50型微功率無(wú)線(xiàn)數傳模塊，該無(wú)線(xiàn)通信模塊具有很強的抗干擾能力，全透明傳輸，體積小，傳輸距離遠，低功耗及休眠功能。
2．2．2 MCU控制單元(AT89C52)
數據處理模塊是傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的核心部分，一方面接收來(lái)自傳感器的測量數據，按要求對數據進(jìn)行處理和計算等，交給通信模塊發(fā)送；另一方面讀取通信模塊送入的數據信息，對硬件平臺其他模塊的操作進(jìn)行控制。
2．2．3 數據采集模塊
傳感器采用傾角傳感器和液位傳感器，每個(gè)孔洞都會(huì )在最下端部署一個(gè)液位傳感器，在不同深度部署數個(gè)傾角傳感器，通過(guò)傾角傳感器可以監測山體的運動(dòng)狀況，液位傳感器采集地下水位深度的數據，圖5給出無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)電路構成框圖。

2．2．4 后臺監控單元(嵌入式系統)
處理器模塊的CPU采用三星公司的基于A(yíng)RM7的S3C4480微控制器，在A(yíng)RM中移植了μCOS-Ⅱ實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，以進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)管理。對于共享同一種資源會(huì )存在資源競爭的問(wèn)題，系統中采用了事件標志和信號量的方法來(lái)實(shí)現同步機制，使得原子操作不需要關(guān)掉所有的中斷，從而不會(huì )造成系統的響應延遲。