一種基于無線傳感器網絡的滑坡監測系統設計

在整個硬件平臺的設計中，節能是一個重要因素，它決定著傳感器網絡的壽命。當節點目前沒有傳感任務并且不需要為其他節點轉發數據時，關閉節點的無線通信模塊、數據采集模塊等以節省能耗，即讓其置于睡眠狀態。為控制子節點選擇合適的地點，提供較充足的能源，以便延長節點使用壽命，提高監測預警系統有效性。在軟件設計上，通過動態電源管理(Dy-namic Power Management，DPM)技術使系統各個部分都運行在節能模式。在關閉空閑模塊狀態下，傳感器節點或其他部分將被關閉或者處于低功耗狀態，直到有“感興趣”的事件發生。

2 應用實例
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％位于庫區水位變動帶，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的松散土體滑坡，具有兩級滑動面(見圖4)。滑坡預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。

由于監測信息的實時采集、傳輸和處理均與節點密不可分，所以著重介紹節點的軟硬件設計。
2．2 硬件系統設計
2．2．1 無線收發單元
采用SRWF-501-50型微功率無線數傳模塊，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)
數據處理模塊是傳感器網絡節點的核心部分，一方面接收來自傳感器的測量數據，按要求對數據進行處理和計算等，交給通信模塊發送；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，在不同深度部署數個傾角傳感器，通過傾角傳感器可以監測山體的運動狀況，液位傳感器采集地下水位深度的數據，圖5給出無線傳感器節點電路構成框圖。

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ARM7的S3C4480微控制器，在ARM中移植了μCOS-Ⅱ實時多任務操作系統，以進行實時多任務管理。對于共享同一種資源會存在資源競爭的問題，系統中采用了事件標志和信號量的方法來實現同步機制，使得原子操作不需要關掉所有的中斷，從而不會造成系統的響應延遲。