本发明专利技术公开了一种用于山体滑坡监测的联组式红外位移传感器网络节点，涉及一种实时监测山体滑坡的边坡位移传感器。本发明专利技术按三角形组合的结构是由一个主节点（１０）和第１、２从节点（２０、３０）组成，分别置于封锁监测三角形的顶点处；按四角形组合的结构是由一个主节点（１０）和第１、２、３从节点（２０、３０、４０）组成，分别置于封锁监测四角形的顶点处。本发明专利技术能可靠监测边坡横向、纵向、高差三维位移及崩塌信息。当滑体湮埋传感节点时，被湮埋的传感节点数丢失信息亦会被准确统计，从而达到较客观地辨识和评估滑坡及崩塌的位置、状态及等级的目的。本发明专利技术具有价格低廉、灵敏度高、射频控制灵活、微功耗诸优点，满足传感节点的特征要求。
For the combined infrared displacement sensor network node for landslide monitoring
The invention discloses a joined infrared displacement sensor network node for landslide monitoring, and relates to a slope displacement sensor for real-time monitoring of landslides. The present invention according to the structure of triangular combination consists of a master node (10 and first), 2 (20, 30) from the node, the vertices are placed in the blockade monitoring triangular; according to the structure of the four corners of the complex is composed of a main node (10) and first, 2, 3 (from the 20 node 30, 40), at the apex were placed in the four corners and blockade monitoring. The invention can reliably monitor the lateral displacement, the vertical displacement and the horizontal displacement of the slope. When the landslide buried by the number of sensor nodes, sensor nodes buried the missing information will also be accurate statistics, so as to objectively identify and evaluate the location, status and level of landslides and collapse of the objective. The invention has the advantages of low cost, high sensitivity, flexible radio frequency control and low power consumption, and meets the requirements of the sensing node.
【技术实现步骤摘要】
用于山体滑坡监测的联组式红外位移传感器网络节点
.本专利技术涉及一种实时监测山体滑坡的边坡位移传感器，尤其涉及一种用于山 体滑坡监测的联组式红外位移传感器网络节点。
技术介绍
滑坡是指斜坡上的岩土体由于各种原因在重力作用下沿一定的软弱面(或软 弱带)整体地向下滑动的现象，而崩塌是指脱离母岩的岩块或岩土混合体坠落或 顺坡滚落的过程。滑坡及崩塌的暴发不仅给人民生命财产造成损失，尤其是山区 铁路经常受滑坡及崩塌灾害的威胁。建国以来，每年近乎都有危及行车安全的灾 害发生，特别是新世纪以来我国火车连续提速，对山体滑坡及崩塌的监测及报警 技术提出了更高的要求。现有的山体滑坡及崩塌直接测试手段主要有常规监测位移传感器和GPS全 球卫星定位系统；常规监测位移传感器是通过安装在活动坡面的牵引钢丝，采用 各种直接或间接的位移传感器，如角度传感器、伸縮位移传感器感测活动坡面相 对于稳定坡面的位移量，该类传感器均存在安装施工不便的问题，而采用普通 GPS技术监测滑坡及崩塌，测量精度不容乐观，若采用静态差分GPS技术，其设 备价格较高。尤其要指出的是由于滑坡的突发性、随机性以及滑坡演变过程的复杂性，监测区域内布置少量的常规监测位移传感器，其抽样分布难以可靠表征滑坡的实际状态及等级；反之，布置大量的常规监测位移传感器，由于存在被滑坡、崩塌 淹没、砸烂的风险，上述的位移传感器和GPS全球卫星定位装置，无论是价格、 通信还是能耗皆成为瓶颈问题，难以付诸工程实施。解决"被砸烂"问题的途径; 一则是研制不易砸烂的传感器，二则是研制价廉而不怕砸烂的传感器，后者正是 无线传感节点的特征要求所在。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种用于山体滑 坡监测的联组式红外位移传感器网络节点(简称红外位移传感器节点)。 本专利技术的目的是这样实现的利用无线传感网络技术，在监测区域设置一定数量的按三角形或按四角形组 合的红外位移传感器节点，用于实时监测该区域滑坡、崩塌的状态信息，能够较 客观地捕捉、采集和评估滑坡、崩塌的位置、状态、演变过程及等级。1、按三角形组合的结构如图l，按三角形组合的结构是由一个主节点(10)和第l、 2从节点(20、 30)组成，分别置于封锁监测三角形的顶点处；主节点(10)和第l、 2从节点 (20、 30)均包含一个红外发射功能块和一个红外接收功能块。如图3，主节点(10)包括主微处理器(13)及分别与主微处理器(13)连 接的主红外接收电路(12)、主无线通信模块(14)、主能量监测电路(15)、主 RS485接口电路(16)，以及与第1从节点(20)的第1红外接收电路(22)形 成红外光束连接关系的红外发射电路(11);第1从节点(20)包括第1微处理器(23)及分别与第1微处理器(23)连 接的第1红外接收电路(22)、第1能量监测电路(24)、第1 RS485接口电路(25)， 以及与第2从节点(30)的第2红外接收电路(31)形成红外光束连接关系的红 外发射电路(21)。第2从节点(30)与第l从节点(20)为相同结构；主节点(10)和第l、 2从节点(20、 30)之间的连接关系是-主节点(10)红外发射电路(11)与第1从节点(20)的红外接收电路(22) 形成红外光束连接关系；第l从节点(20)的红外发射电路(21)与第2从节点 (30)的红外接收电路(32)形成红外光束连接关系；第2从节点(30)的红外 发射电路(31)与主节点(10)的红外接收电路(12)形成红外光束连接关系。其工作原理是在斜坡表面位移测量时，主、从节点布置在监测坡面的混凝土基座上，当滚 石遮断红外封锁光束时，LM567解码器8脚输出高电平，经反相后接入MSP430F149微处理器的Pl.l 口，并由主、第l、第2微处理器(13、 23、 33)进行遮断信 息统计处理。第l、第2从节点(20、 30)将遮断信息和电池能量信息通过主、 第l、第2RS485接口电路(16、 25、 35)发送给主节点(10)，主节点(10)的无线通信模块(14)负责将整体信息发送出去。当滑坡体湮埋红外位移传感器节点时，被湮埋的红外位移传感器节点数丢失信息亦会被准确统计。从而达到较客观地辨识和评估滑坡及崩塌的位置、状态及 等级的目的。2、 按三角形组合的衍生结构如图2所示，按三角形组合的衍生结构是由一个主节点(10)和第l、 2从 节点(20、 30)组成，分别置于封锁监测三角形的顶点处。但是，主节点(10) 包含一个红外发射功能块和一个红外接收功能块，而第1从节点(20)包括两个 红外接收功能块，且第2从节点(30)包括两个红外发射功能块。第l从节点(20)的两个红外接收功能块的输出分别接到主微处理器(13) 的TA0,TA1 口上，其优点是不仅节省了一个微处理器，且只有主节点(10)与 第1从节点(20)需要使用485电路连接，节省了 485电缆数量；当滑坡发生时， 即使第2从节点(30)湮埋，由于红外发射功能块成本低廉，故损失甚微，另外 该衍生结构也可方便地监测边坡危岩滚石的位移状态。由于长距红外光束光斑的 变化，衍生结构的位移监测灵敏度稍逊于基本三角形结构，但仍可满足边坡位移 监测要求。3、 按四角形组合的结构根据滑坡具体区域的地形地貌状态，特别是易并发泥石流的监测处，还可考虑按四角形组合的结构。如图4，按四角形组合的结构是由一个主节点(10)和第1、 2、 3从节点(20、30、 40)组成，分别置于封锁监测四角形的顶点处。第3从节点(40)结构与第l、 2从节点(20、 30)结构相同。 主节点(10)和第l、 2、 3从节点(20、 30、 40)之间的连接关系是 主节点(10)红外发射电路(11)与第1从节点(20)的红外接收电路(22)7形成红外光束连接关系；第l从节点(20)的红外发射电路(21)与第2从节点 (30)的红外接收电路(32)形成红外光束连接关系；第2从节点(30)的红外 发射电路(31)与第3从节点(40)的红外接收电路(42)形成红外光束连接关 系；第3从节点(40)的红外发射电路(41)与主节点(10)的红外接收电路(12) 形成红外光束连接关系。在斜坡表面位移测量时，主、从节点尽可能布置在稳定坡面的混凝土基座或 泥石流沟两侧稳定地段上，其特点不仅可通过滚石及滑坡体遮断、淹埋，检测滑 坡及崩塌的位置、状态及等级，还可通过测定滚石或泥石流起始段或终止段遮断 两道横向红外封锁线的时间差，计算出滚石或泥石流龙头速度。要指出的是滑 坡周界的现场确认在很多情况下是比较困难的，为了方便对传感节点完全淹埋与 红外光束(静)遮挡两种状态的辨识，本专利技术没有简单布置两组传感节点产生两 条横向平行封锁红外光束，而是设计为按四角形组合的结构，利用两条纵向封锁 红外光束，不仅可监测斜坡横向、高差位移，而且大大提高对传感节点完全淹埋 与红外光束(静)遮挡两种状态的辨识率。本专利技术具有下列优点和积极效果；1、 结构简单，工作可靠，施工方便，价格低廉；2、 采用微功耗处理器及通信芯片(包括工作态与休眠态交替工作方式)，从 而延长电池工作时间；3、 实时性好，灵敏度高，射频控制灵活，满足无线传感节点的特征要求。 总之，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于山体滑坡监测的联组式红外位移传感器网络节点，其特征在于： １）按三角形组合的结构是由一个主节点（１０）和第１、２从节点（２０、３０）组成，分别置于封锁监测三角形的顶点处；主节点（１０）和第１、２从节点（２０、３０）均包含一个红 外发射功能块和一个红外接收功能块； 主节点（１０）包括主微处理器（１３）及分别与主微处理器（１３）连接的主红外接收电路（１２）、主无线通信模块（１４）、主能量监测电路（１５）、主ＲＳ４８５接口电路（１６），以及与第１从节点（２０）的第 １红外接收电路（２２）形成红外光束连接关系的红外发射电路（１１）； 第１从节点（２０）包括第１微处理器（２３）及分别与第１微处理器（２３）连接的第１红外接收电路（２２）、第１能量监测电路（２４）、第１ＲＳ４８５接口电路（２５），以及与 第２从节点（３０）的第２红外接收电路（３１）形成红外光束连接关系的红外发射电路（２１）； 第２从节点（３０）与第１从节点（２０）为相同结构； 主节点（１０）红外发射电路（１１）与第１从节点（２０）的红外接收电路（２２）形成红外光 束连接关系；第１从节点（２０）的红外发射电路（２１）与第２从节点（３０）的红外接收电路（３２）形成红外光束连接关系；第２从节点（３０）的红外发射电路（３１）与主节点（１０）的红外接收电路（１２）形成红外光束连接关系； ２）按四角形组合 的结构是由一个主节点（１０）和第１、２、３从节点（２０、３０、４０）组成，分别置于封锁监测四角形的顶点处； 第３从节点（４０）结构与第１、２从节点（２０、３０）结构相同； 主节点（１０）红外发射电路（１１）与第１从节点（２０）的 红外接收电路（２２）形成红外光束连接关系；第１从节点（２０）的红外发射电路（２１）与第２从节点（３０）的红外接收电路（３２）形成红外光束连接关系；第２从节点（３０）的红外发射电路（３１）与第３从节点（４０）的红外接收电路（４２）形成红外光束连接关系；第３从节点（４０）的红外发射电路（４１）与主节点（１０）的红外接收电路（１２）形成红外光束连接关系。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏晓珣，熊昌仑，王海华，项目然，谭福耀，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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