泥石流预警监测传感装置的研究与设计

发布时间：2018-02-23 16:50

本文关键词： 泥石流压力传感器模拟实验 EPCM-2640　出处：《成都理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：泥石流是近几年山区常见的地质灾害。在形成泥石流的条件中,陡峭的山地地形和储藏一定数量的松散固体物质是泥石流形成的内在因素,其外在动力因素是暴雨或者一定强度的降雨激发泥石流的发生。我国大多数泥石流都是由强降雨激发的,由于固体松散物质的特性和山地地形坡度差别很大,并且各个地区的下垫面及产汇流条件有很大差别,因此爆发泥石流的临界强度也不同。目前对泥石流的监测手段主要是采用视频监测,人工巡回监测,或者雨量监测预警。这些传统的监测方式,很难确保其准确性,需要很多的人员在现场轮换监测,而且爆发在地形复杂的山区,人工巡回监测方法缺乏对监测者的生命安全保障,因此,研究和设计一种新型泥石流监测系统,提前判断出泥石流灾害发生在降低泥石流造成的损失有着重要意义。针对土壤含水量和孔隙水压力的变化情况对泥石流的发生进行深入研究,分析在土壤含水量不同的情况下,自谐振电感的渗透膜的介电常数变化,自谐振电感的谐振频率改变,频偏读取电路得到频率的改变值,以及在含水量不同的情况下相应的孔隙压力值改变情况。需要在同一地点不同深度同时布置多个传感器,在坡面的不同位置也布置这样一组传感器,通过实时等间距采样,得到不同深度、不同位置的土壤的含水量、渗水率以及孔隙压力值。在土壤水分和孔隙水压力传感器设计的基础上,分别从硬件和软件两个方面进行了基于土壤含水量和孔隙水压力的泥石流监测传感装置的设计。在硬件上采用ARM工控板EPCM-2640衔接传感器与数据发送通信模块;软件设计上采用ARM公司的ADS开发平台,进行了数据采集任务、CF卡存储任务、以太网通信任务软件设计,实现了系统的控制、数据缓存、数据存储与通信的功能。在传感装置的软硬件分别设计好以后,集成传感装置系统,通过室内和室外的实验对该装置系统进行了测试,重点测试了土壤含水量和孔隙水压力在不同湿度的土壤中的数据,以及在人工降雨模拟泥石流发生时的数据改变情况,依据泥石流启动前后土壤含水量和孔隙水压力的变化,其测试结果能解释泥石流启动的模式,对泥石流灾害的发生能及时有效的监测。通过对传感装置系统的研究,我们可以得出这样一条主线,为了提高设计的传感器稳定性和准确性,我们必须保证在提高灵敏度技术应用的稳定性,通过减少系统同步误差和元器件之间的干扰是一条重要的解决途径。传感装置的关键在于采集数据的传感器与相关电路设计,以及在室内外实验测试的数据通过ADS软件平台的分析与理论的研究结果作比较、分析。实验测试的结果表明,本设计的理论研究与实验测试的相关结果基本符合,从而能得到传感装置在预警监测泥石流具有一定的稳定性和准确性。通过对传感装置的研究与设计方案的制定,为进一步研究预防和监测泥石流发生提供一定的借鉴和参考。
[Abstract]:This paper studies and designs a new type of debris flow monitoring system . The results of the experiment show that the theoretical research of this design is basically consistent with the relevant results of the experimental test , so that the sensing device can be used to provide some reference and reference for further research and prevention and monitoring of debris flow through the research and design of the sensing device .

【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.23

【共引文献】