区域降雨型滑坡无线自主监测系统研制

发布时间：2020-07-24 17:42

【摘要】：我国是个地质灾害多发的国家,在众多地质灾害中滑坡灾害占据了绝大部分的比例,特别是因降雨而造成的滑坡严重威胁着我国人民的生命财产安全。由于滑坡体往往都处于偏远地区,所以需要滑坡监测设备能在野外进行长时间自主化监测。我国对于滑坡灾害的研究时间不长,现有仪器往往存在灵活性不足、监测精度不高的问题。针对于以上问题,本文在已有的研究成果基础上,对滑坡监测进行进一步研究,研制出一套能实现无人化自主采集预警的滑坡监测系统,提出一种针对滑坡倾斜角的数据处理方法。主要工作如下:首先,针对滑坡监测的需求,设计出一种滑坡监测系统。基于多种传感器的采集终端节点实现了滑坡体降雨量、裂缝位移、地下水位和倾斜角采集;基于Zig Bee和GSM的无线传输网络实现了远程的稳定数据传输;基于STM32单片机的采集站、采集终端节点硬件设计。其次,提出基于双轴加速度传感器的滑坡体姿态获取方法。建立滑坡体姿态模型,由加速度传感器数据,计算出单一倾角采集终端节点的滑动位移和倾斜角度,进而可以得出整个滑坡体不同深度的位移和倾角。最后,采用数据融合的方法对同一滑动面上所有的倾角采集终端节点数据进行融合。融合后的值可以认为是滑面的滑动倾斜角和滑动位移。采用本方法在提高了对于滑坡体的监测精度。本文设计的滑坡监测系统能实现在野外长时间的自主监测,能准确对滑坡体各参数进行采集;本文提出的滑坡体倾角和位移的计算模型能基于加速度传感器数据推演出滑坡体内部姿态;本文提出的倾角采集终端节点数据融合方法能将倾角监测精度提高0.1度,从而有效提高了深部位移的监测精度。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP274;P642.22
【图文】：

图 1-1 我国地质灾害构成分类Fig.1-1 classification of geological hazards in China.1.2 研究意义随着我国基础设施不断完善，在许多人迹罕至的大山里也修建了许多高速公路、铁路等，在这些地区存在着为数众多的存在潜在滑坡风险的边坡会对交通安全造成。同时在我国西南地区，有许多村落依山而建，也时刻有滑坡灾害发生的可能。一旦边坡发生滑坡，将给我国人民的生命和财产带来严重的影响。因此如何保证监管人实时的了解边坡的安全状况，在滑坡灾害发生前就能对附近居民、车辆进行疏散就尤为重要。研究表明，滑坡体在发生滑坡前会有包括发生缓慢滑动在内的诸多前兆，如果能些前兆进行监测，监管人员就可以在发生滑坡前采取相应的应对措施，减小滑坡灾损失 7 。本文对滑坡监测进行研究，设计出一套滑坡监测系统以及提出了一种滑坡体计算方法，满足了在野外长时间无人化自主监测的要求，并通过对位移计算方法进究，提高了监测精度，为后期进行滑坡预报和滑坡机理研究有一定意义。

图 2-3 降雨量传感器接口示意图Fig2-3 Rainfall sensor interface择最能直观反映滑坡体姿态，选用倾斜角③体积；④接口通用性。随着 M MS发展，M MS 加速度传感器能很好地满应原件模块原理如图 2-4（ ）所示，主底盖进行保护。质量块和顶盖、底盖构因受外力影响发生位移时，会引起电容 C，通过对输出电压进行捕捉完成对加速衬底mKVM+CS1CS2

西南科技大学硕士研究生学位论文速度传感器采集轴具有在与外力垂直时精确度较高而与外力平行本文通过将双轴加速度传感器水平布置（传感器 X 轴和 Y 轴均在接监测竖直方向上的倾角变化。用的倾角传感器是芬兰 VT= 公司的双轴高精度加速的传感器 SC_M MS 技术，内部包含了一个硅敏感微电容传感器和一个专用路集成了 PR M 存储器、信号放大器、 转换器、温度传感器成了一个完整的数字化传感器。传感器采集到信号后先进行自测速度信息转换为电信息，然后进行去噪、滤波等调理，引入温度补号转换为数字信号，通过 SP= 接口发送数据。

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本文编号：2769178