GPS和GPRS技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用

摘要：由于社會發(fā)展和環(huán)境變化，滑坡災(zāi)害發(fā)生十分頻繁，傳統(tǒng)的有線通信方式監(jiān)測系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)。為了減少滑坡災(zāi)害所帶來的損失，采用高精度CPS模塊和S3C2440芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，通過內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議棧的SIM300GPRS模塊以無線方式與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，將采集后的數(shù)據(jù)傳送至上住機(jī)進(jìn)行分析其是否可能發(fā)生滑坡泥石流危害，成功實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)對測量位置的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測，保證了嵌入式滑坡監(jiān)測系統(tǒng)的可行性。
關(guān)鍵詞：滑坡監(jiān)測系統(tǒng)；ARM；GPS；GPRS

我國是一個地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國家，近年來，工礦產(chǎn)業(yè)逐漸由城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)向山區(qū)，山體結(jié)構(gòu)遭到不同程度的損害，山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全，并造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。
目前，滑坡監(jiān)測技術(shù)主要有宏觀地質(zhì)觀測法、簡易測量法、大地精密測量法、全球定位系統(tǒng)(Clobal Positioning System，GPS)法、儀器儀表監(jiān)測法和綜合自動遙測法等。在上述技術(shù)中，采用最多的就是GPS技術(shù)，GPS技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用在精密工程測量和滑坡監(jiān)測中。傳統(tǒng)滑坡監(jiān)測主要是應(yīng)用傳統(tǒng)的人工巡回測試、記錄和處理。數(shù)據(jù)匯總后滑坡可能已經(jīng)發(fā)生破壞，因此不可能及時準(zhǔn)確地對滑坡狀況進(jìn)行預(yù)測。其最大弊病是難以及時甚至無法捕捉到滑坡臨近失穩(wěn)前的寶貴信息。此外，傳統(tǒng)監(jiān)測方法多采用有線方式連接，但滑坡監(jiān)視的區(qū)域一般是災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)，其地形險要、環(huán)境惡劣，給現(xiàn)場布線工作帶來很大的難度并有一定的危險性。
針對這些問題，本文提出了以ARM9嵌入式處理器為核心，以數(shù)據(jù)采集技術(shù)、GPS全球定位技術(shù)、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的實(shí)時嵌入式滑坡監(jiān)控系統(tǒng)，具有無人值守、24小時連續(xù)工作、低成本等優(yōu)勢，并且有效地減小了山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害所帶來的嚴(yán)重危害，提高了預(yù)防能力。

1 滑坡監(jiān)測系統(tǒng)原理
嵌入式滑坡監(jiān)測系統(tǒng)主要由ARM9芯片S3C2440、M87GPS數(shù)據(jù)采集處理終端和GPRS數(shù)據(jù)傳送終端組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)將GPS接收到的衛(wèi)星信號傳送至MCU，數(shù)據(jù)經(jīng)MCU處理后由GPRS模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到特定IP地址的網(wǎng)絡(luò)中，最后遠(yuǎn)程監(jiān)測PC機(jī)通過訪問Int-ernet接收數(shù)據(jù)。

1．1 嵌入式處理器S3C2440
S3C2440是一款基于ARM920T內(nèi)核的32位R1SC嵌入式微處理器，主要應(yīng)用在手持設(shè)備以及高性價比和低功耗產(chǎn)品中。S3C2440處理器主頻400 MHz，最高可達(dá)533 MHz，擁有16 kB地址高速緩存，采用16位／32位RISC結(jié)構(gòu)和ARM精簡指令集，并能夠支持WinCE、Linux等操作系統(tǒng)。
1．2 GPS模塊
本系統(tǒng)選用HOLUX M87 GPS接收芯片，采用低耗電量MTK GPS所設(shè)計的超小型衛(wèi)星接收模塊，可實(shí)現(xiàn)GPS進(jìn)行導(dǎo)航和定位的目的。M87對于導(dǎo)航應(yīng)用提供高達(dá)-159 dBm的絕佳靈敏度與快速的第一次定位時間，可搜尋多達(dá)32個衛(wèi)星頻道，具有快速位置修正、在惡劣環(huán)境下持續(xù)工作的優(yōu)點(diǎn)。由GPS模塊輸出的CMOS電平可以直接驅(qū)動S3C2440芯片，因此在系統(tǒng)集成時可直接將GPS模塊的串口與S3C2440的串口相連，而不需要電平轉(zhuǎn)換。