多參數(shù)采集傳輸儀在遼寧地區(qū)泥石流監(jiān)測的應(yīng)用

　　摘要：本文設(shè)計了一個基于PIC24單片機的野外多參數(shù)數(shù)據(jù)采集傳輸儀，并將其應(yīng)用在遼寧地區(qū)山洪泥石流的檢測中。系統(tǒng)以PIC24F32KA302和ADS1256芯片為核心，配合含水率傳感器、雷達探頭等組成系統(tǒng)的硬件部分，具有四路模擬量采集通道和一路雨量采集通道，可以同時采集泥石流體的高度、土壤的含水率、滑坡體的位移量、當?shù)亟涤炅康鹊刭|(zhì)災(zāi)害信息。目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于遼寧地區(qū)山洪泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測中。通過野外檢測證明，該系統(tǒng)功耗低、精度高、可靠性強，能夠有效監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害情況。

　　引言

　　我國幅員遼闊，地形、地質(zhì)、氣候條件十分復(fù)雜，又是一個多山國家，山地面積約占國土總面積的69%，山區(qū)常見的滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷等山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害給當?shù)卮迕裆钤斐稍S多麻煩。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要是指崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等，一般呈兩種形式發(fā)生，一是單發(fā)型，即單體獨自發(fā)生，如長江西陵峽新灘滑坡即是一典型例證;另一種是群發(fā)型，即崩塌、滑坡、泥石流或地面塌陷災(zāi)害等兩到三個災(zāi)種在特定區(qū)域上成群地同時出現(xiàn)，成災(zāi)面廣，社會影響巨大。為此，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報是防治地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個重要環(huán)節(jié)，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測儀器的研制成為防治地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要手段。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖2是我單位研制的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖，主要包括三個部分：多參數(shù)采集傳輸儀器、互聯(lián)網(wǎng)基站和應(yīng)急監(jiān)控中心。多參數(shù)采集傳輸儀具有路由功能，它們與基站節(jié)點按照簇樹的分層結(jié)構(gòu)自治地組成網(wǎng)絡(luò)，各種傳感器與采集傳輸儀相連接，對災(zāi)害體相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，沿著自身優(yōu)化的路由算法路徑傳送給監(jiān)測主機，監(jiān)測主機匯聚各個傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)融合，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)最終到達應(yīng)急監(jiān)控中心。太陽能板作為電池充電設(shè)備，箱體下部為儀器主機與電池，箱體做相應(yīng)的密封處理以應(yīng)對陰雨氣候，與應(yīng)急中心通過GPRS鏈路進行網(wǎng)絡(luò)連接?！　?/p>

 

　　本文主要研究多參數(shù)采集傳輸儀的研制，本系統(tǒng)硬件部分采用Microchip公司的PIC24F32KA302作為處理器，該芯片功耗低、內(nèi)存容量大。整個硬件電路中元器件都按照工業(yè)級標準進行選擇，保證能夠滿足野外地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的需求。硬件主要包括前端傳感器、A/D采集單元、供電單元、GPRS通信單元及外圍設(shè)備，系統(tǒng)通過太陽能板給12V蓄電池供電，電路中由12V電壓分別做轉(zhuǎn)換處理，得到5V和3.3V電壓，供給PIC單片機和AD等使用。系統(tǒng)具有4路A/D采集通道和1路雨量采集通道，可以同時接五種傳感器，系統(tǒng)在PIC24F32KA302的控制下采集模擬量信號，將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，通信單元將數(shù)據(jù)以Socket TCP的形式發(fā)送到應(yīng)急中心的服務(wù)器軟件上。硬件系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。