地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種預(yù)警系統(tǒng)，具體涉及一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測行業(yè)所采用的監(jiān)測系統(tǒng)包括多個采樣點(diǎn)和監(jiān)測服務(wù)器；多個采樣點(diǎn)布置于監(jiān)測區(qū)域，每個采樣點(diǎn)用于獨(dú)立采集一類地質(zhì)災(zāi)害參數(shù)，例如，通過雨量傳感器采集雨量信息，通過激光泥位傳感器采集泥位信息，并將采集得到的地質(zhì)災(zāi)害參數(shù)上傳給監(jiān)測服務(wù)器；監(jiān)測服務(wù)器獨(dú)立分析每個采樣點(diǎn)上傳的地質(zhì)災(zāi)害參數(shù)是否異常，如果異常，則報(bào)警。
[0003]上述監(jiān)測系統(tǒng)存在的主要問題為:采樣點(diǎn)的采樣頻率與采樣點(diǎn)能耗直接相關(guān)，如果采樣頻率較高，能夠獲得精細(xì)的采樣參數(shù)，提高監(jiān)測效率，但會導(dǎo)致采樣點(diǎn)能耗過高；而如果采樣頻率較低，雖然能夠降低采樣點(diǎn)能耗，延長采樣監(jiān)控時(shí)間，但會降低監(jiān)測效率；此夕卜，每個采樣點(diǎn)都是獨(dú)立采集參數(shù)獨(dú)立上傳采樣參數(shù)，缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的判據(jù)不太明顯。因此，如何既能夠降低采樣點(diǎn)能耗，又能夠提高監(jiān)測效率，屬于當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)問題，至今尚未見有效的解決方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)，可有效解決上述問題。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型提供一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)，包括:聯(lián)動調(diào)度機(jī)和多個傳感器節(jié)點(diǎn)；其中，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括兩類，分別為:聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)和被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)；
[0007]所述聯(lián)動調(diào)度機(jī)包括主控芯片、通信電路、聯(lián)動采樣通道和被同步聯(lián)動采樣通道；所述聯(lián)動采樣通道用于與所述聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)連接；所述被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)用于與所述被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)連接；
[0008]其中，所述聯(lián)動采樣通道和所述被同步聯(lián)動采樣通道均包括濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述濾波電路的輸入端與所述傳感器節(jié)點(diǎn)通過通信網(wǎng)絡(luò)連接，所述濾波電路的輸出端通過所述放大電路連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述主控芯片的輸入端連接；所述被同步聯(lián)動采樣通道還包括采樣控制電路，所述采樣控制電路連接在所述主控芯片和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間。
[0009]優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括開關(guān)量地質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)和模擬量地質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。
[0010]優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括地聲采集節(jié)點(diǎn)、次聲采集節(jié)點(diǎn)、表面位移采集節(jié)點(diǎn)、深部位移采集節(jié)點(diǎn)、雨量采集節(jié)點(diǎn)、地下水位采集節(jié)點(diǎn)和土壤含水量采集節(jié)點(diǎn)中的至少兩種。
[0011]優(yōu)選的，所述通信電路包括GPRS通信電路、Zigbee通信電路、北斗衛(wèi)星通信電路和GSM通信電路中的至少一種。
[0012]優(yōu)選的，所述聯(lián)動調(diào)度機(jī)還包括報(bào)警器、存儲器和時(shí)鐘芯片；所述主控芯片分別與所述報(bào)警器、所述存儲器和所述時(shí)鐘芯片連接。
[0013]優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感設(shè)備和供電電源；所述傳感設(shè)備和所述供電電源連接。
[0014]優(yōu)選的，所述供電電源采用太陽能和鋰電池混合供電系統(tǒng)。
[0015]本實(shí)用新型提供的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):基于權(quán)變理論開發(fā)研制，通過相關(guān)硬件器件，尤其是向聯(lián)動調(diào)度機(jī)中增加了控制傳感器節(jié)點(diǎn)采樣頻率的采樣控制電路，從而有效解決了傳感器節(jié)點(diǎn)能耗和采樣精度之間的矛盾問題，既降低采樣點(diǎn)能耗，又有效提高監(jiān)測效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型提供的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為主控芯片的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0019]結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提供一種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警聯(lián)動系統(tǒng)，包括:聯(lián)動調(diào)度機(jī)和多個傳感器節(jié)點(diǎn)；其中，傳感器節(jié)點(diǎn)安裝于現(xiàn)場監(jiān)測站，用于采集各種類型的地質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，按采樣數(shù)據(jù)類型，可分為開關(guān)量地質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)和模擬量地質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。具體的，傳感器節(jié)點(diǎn)包括地聲采集節(jié)點(diǎn)、次聲采集節(jié)點(diǎn)、表面位移采集節(jié)點(diǎn)、深部位移采集節(jié)點(diǎn)、雨量采集節(jié)點(diǎn)、地下水位采集節(jié)點(diǎn)和土壤含水量采集節(jié)點(diǎn)中的至少兩種。根據(jù)聯(lián)動功能劃分，傳感器節(jié)點(diǎn)包括兩類，分別為:聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)和被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0020]聯(lián)動調(diào)度機(jī)包括主控芯片、通信電路、聯(lián)動采樣通道和被同步聯(lián)動采樣通道；聯(lián)動采樣通道用于與聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)連接；被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)用于與被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)連接；
[0021]其中，聯(lián)動采樣通道和被同步聯(lián)動采樣通道均包括濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；濾波電路的輸入端與傳感器節(jié)點(diǎn)通過通信網(wǎng)絡(luò)連接，濾波電路的輸出端通過放大電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與主控芯片的輸入端連接；被同步聯(lián)動采樣通道還包括采樣控制電路，采樣控制電路連接在主控芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間。
[0022]本實(shí)用新型中，根據(jù)實(shí)際監(jiān)控需求，靈活設(shè)置聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)和被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)，并且，聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)和被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量均可以為一個或多個。例如，聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)配置為雨量采集節(jié)點(diǎn)，被同步聯(lián)動傳感器節(jié)點(diǎn)配置為土壤含水率采集節(jié)點(diǎn)和激光泥位采集節(jié)點(diǎn)；則:在正常情況下，雨量采集節(jié)點(diǎn)、土壤含水率采集節(jié)點(diǎn)和激光泥位采集節(jié)點(diǎn)均各自按設(shè)定頻率向聯(lián)動調(diào)度機(jī)發(fā)送采樣數(shù)據(jù)；當(dāng)雨量采集節(jié)點(diǎn)采集到的雨量達(dá)到設(shè)定閾值后，聯(lián)動調(diào)度機(jī)的主控芯片通過采樣控制電路控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，使土壤含水率采集節(jié)點(diǎn)和激光泥位采集節(jié)點(diǎn)以高采樣頻率進(jìn)行加密采樣；當(dāng)雨量采集節(jié)點(diǎn)采集到的雨量恢復(fù)正常時(shí)，主控芯片再通過采樣控制電路控制土壤含水率采集節(jié)點(diǎn)和激光泥位采集節(jié)點(diǎn)以正常采樣頻率進(jìn)行采樣。也就是說，本實(shí)用新型的核心思想為:由于同一監(jiān)控區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)之間存在較大的關(guān)聯(lián)性，因此，當(dāng)某一地質(zhì)參數(shù)異常時(shí)，表明該監(jiān)控區(qū)域發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較高，所以，只有在這種情況下，才會聯(lián)動其他相關(guān)的傳感器進(jìn)行加密采樣，提高監(jiān)測效率；否則，監(jiān)控區(qū)域的所有傳感器只按正常采樣頻率采樣，降低傳感器節(jié)點(diǎn)能耗，延長監(jiān)控時(shí)間。
[0023]實(shí)際應(yīng)用中，主控芯片采用嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害多參數(shù)采集，如圖2所示，為主控芯片的電路原理圖，包括:RS232/485接口、GPRS或GSM通信裝置、GPS或北斗定位裝置、存儲器、時(shí)鐘芯片、擴(kuò)展接口等，解決了能耗和體積對傳感節(jié)點(diǎn)的限制。由于設(shè)備需要有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，主控芯片選用基于ARM Cortex-M3的STM32F103Rx嵌入式處理器做主芯片，該器件具有64引腳，64kB內(nèi)部Flash，20kB的內(nèi)部SRAM，器件內(nèi)部包含:3個通用(??Μ2、??Μ3、TIM4)，I 個專用(??Μ1)，2 個(SPI1、SPI2)，2 個(I2C1、I2C2)，3 個(USART1、USART2、USART3)，I 個(USB 2.0 全速)，I 個(CAN BUS 全速 2.0B 主動)，51 個 GP1，2 個(16通道ADC)，CPU頻率72MHz，等