一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的滑坡監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

在整個硬件平臺的設(shè)計中，節(jié)能是一個重要因素，它決定著傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。當節(jié)點目前沒有傳感任務(wù)并且不需要為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時，關(guān)閉節(jié)點的無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等以節(jié)省能耗，即讓其置于睡眠狀態(tài)。為控制子節(jié)點選擇合適的地點，提供較充足的能源，以便延長節(jié)點使用壽命，提高監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)有效性。在軟件設(shè)計上，通過動態(tài)電源管理(Dy-namic Power Management，DPM)技術(shù)使系統(tǒng)各個部分都運行在節(jié)能模式。在關(guān)閉空閑模塊狀態(tài)下，傳感器節(jié)點或其他部分將被關(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(yīng)用實例
2．1 應(yīng)用背景
清泉路滑坡為袁家蹬潛在滑坡的組成部分(見圖3)，位于袁家蹬潛在滑坡的前部，滑坡段北部位于長江左岸大溪溝右岸、東北部位于長江左岸河漫灘。清泉路滑坡外形似梨形，坐落在長江第一、二級階地上；袁家蹬潛在滑坡體(包括清泉路滑坡)形似腎形，坐落在長江第一至第三級階地上，西側(cè)與長堰塘滑坡相鄰。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，清泉路滑坡80％位于庫區(qū)水位變動帶，局部及整體失穩(wěn)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的松散土體滑坡，具有兩級滑動面(見圖4)?；骂A(yù)警的確定是監(jiān)測滑坡的重要內(nèi)容，也為治理滑坡提供了數(shù)據(jù)分析。

由于監(jiān)測信息的實時采集、傳輸和處理均與節(jié)點密不可分，所以著重介紹節(jié)點的軟硬件設(shè)計。
2．2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
2．2．1 無線收發(fā)單元
采用SRWF-501-50型微功率無線數(shù)傳模塊，該無線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(shù)據(jù)處理模塊是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的核心部分，一方面接收來自傳感器的測量數(shù)據(jù)，按要求對數(shù)據(jù)進行處理和計算等，交給通信模塊發(fā)送；另一方面讀取通信模塊送入的數(shù)據(jù)信息，對硬件平臺其他模塊的操作進行控制。
2．2．3 數(shù)據(jù)采集模塊
傳感器采用傾角傳感器和液位傳感器，每個孔洞都會在最下端部署一個液位傳感器，在不同深度部署數(shù)個傾角傳感器，通過傾角傳感器可以監(jiān)測山體的運動狀況，液位傳感器采集地下水位深度的數(shù)據(jù)，圖5給出無線傳感器節(jié)點電路構(gòu)成框圖。

2．2．4 后臺監(jiān)控單元(嵌入式系統(tǒng))
處理器模塊的CPU采用三星公司的基于ARM7的S3C4480微控制器，在ARM中移植了μCOS-Ⅱ?qū)崟r多任務(wù)操作系統(tǒng)，以進行實時多任務(wù)管理。對于共享同一種資源會存在資源競爭的問題，系統(tǒng)中采用了事件標志和信號量的方法來實現(xiàn)同步機制，使得原子操作不需要關(guān)掉所有的中斷，從而不會造成系統(tǒng)的響應(yīng)延遲。