GPS和GPRS技術在滑坡監測中的應用

摘要：由于社會發展和環境變化，滑坡災害發生十分頻繁，傳統的有線通信方式監測系統很難實現。為了減少滑坡災害所帶來的損失，采用高精度CPS模塊和S3C2440芯片進行數據采集和處理，通過內嵌TCP／IP協議棧的SIM300GPRS模塊以無線方式與Internet網絡連接，將采集后的數據傳送至上住機進行分析其是否可能發生滑坡泥石流危害，成功實現了監測系統對測量位置的遠程實時監測，保證了嵌入式滑坡監測系統的可行性。
關鍵詞：滑坡監測系統；ARM；GPS；GPRS

我國是一個地質災害多發國家，近年來，工礦產業逐漸由城鎮轉向山區，山體結構遭到不同程度的損害，山體滑坡和泥石流等地質災害頻發，嚴重威脅著人們的生命和財產安全，并造成了重大的經濟損失。
目前，滑坡監測技術主要有宏觀地質觀測法、簡易測量法、大地精密測量法、全球定位系統(Clobal Positioning System，GPS)法、儀器儀表監測法和綜合自動遙測法等。在上述技術中，采用最多的就是GPS技術，GPS技術己經廣泛應用在精密工程測量和滑坡監測中。傳統滑坡監測主要是應用傳統的人工巡回測試、記錄和處理。數據匯總后滑坡可能已經發生破壞，因此不可能及時準確地對滑坡狀況進行預測。其最大弊病是難以及時甚至無法捕捉到滑坡臨近失穩前的寶貴信息。此外，傳統監測方法多采用有線方式連接，但滑坡監視的區域一般是災害發生點，其地形險要、環境惡劣，給現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，以數據采集技術、GPS全球定位技術、GPRS通信網絡技術為一體的實時嵌入式滑坡監控系統，具有無人值守、24小時連續工作、低成本等優勢，并且有效地減小了山體滑坡和泥石流等地質災害所帶來的嚴重危害，提高了預防能力。

1 滑坡監測系統原理
嵌入式滑坡監測系統主要由ARM9芯片S3C2440、M87GPS數據采集處理終端和GPRS數據傳送終端組成，其系統結構框圖如圖1所示。本系統將GPS接收到的衛星信號傳送至MCU，數據經MCU處理后由GPRS模塊通過GPRS網絡傳送到特定IP地址的網絡中，最后遠程監測PC機通過訪問Int-ernet接收數據。

1．1 嵌入式處理器S3C2440
S3C2440是一款基于ARM920T內核的32位R1SC嵌入式微處理器，主要應用在手持設備以及高性價比和低功耗產品中。S3C2440處理器主頻400 MHz，最高可達533 MHz，擁有16 kB地址高速緩存，采用16位／32位RISC結構和ARM精簡指令集，并能夠支持WinCE、Linux等操作系統。
1．2 GPS模塊
本系統選用HOLUX M87 GPS接收芯片，采用低耗電量MTK GPS所設計的超小型衛星接收模塊，可實現GPS進行導航和定位的目的。M87對于導航應用提供高達-159 dBm的絕佳靈敏度與快速的第一次定位時間，可搜尋多達32個衛星頻道，具有快速位置修正、在惡劣環境下持續工作的優點。由GPS模塊輸出的CMOS電平可以直接驅動S3C2440芯片，因此在系統集成時可直接將GPS模塊的串口與S3C2440的串口相連，而不需要電平轉換。