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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有效勝任三峽庫(kù)區(qū)消落帶的滑坡監(jiān)測(cè)任務(wù)。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要思路是通過(guò)在滑坡高危地帶布設(shè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，定時(shí)采集各種傳感器信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由中繼后匯集到位于安全地方的監(jiān)測(cè)中心。這樣的系統(tǒng)尤其適用于有線布線困難、GPRS覆蓋盲區(qū)的高?；碌貛У谋O(jiān)測(cè)。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著三峽庫(kù)區(qū)儲(chǔ)水，誘發(fā)沿江兩岸發(fā)生重大滑坡災(zāi)害的概率增加，有關(guān)三峽庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)害問(wèn)題已經(jīng)引起有關(guān)部門和社會(huì)的廣泛關(guān)注。針對(duì)危巖、塌方、滑坡、地面沉降、地裂縫、泥石流，甚至地震等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，傳統(tǒng)的方法是人工監(jiān)測(cè)，通過(guò)攜帶監(jiān)測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方式對(duì)異動(dòng)信號(hào)進(jìn)行收集，獲取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的相關(guān)信息。但是，由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的偶然性，以及三峽庫(kù)區(qū)部分地區(qū)惡劣的地形環(huán)境等因素，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方式對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)存在一定的缺點(diǎn)。因此，建立實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。 采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)特殊地段地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)該是一種技術(shù)上先進(jìn)，適宜庫(kù)區(qū)地貌特征的有效嘗試。由于WSN本身的冗余性，無(wú)線性，網(wǎng)絡(luò)的自組織性，而具有較強(qiáng)的抗破壞能力，因而可以在基礎(chǔ)通訊設(shè)施可能被毀壞的情況下，完成一定的通信任務(wù)。因此，把無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)特殊地帶的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中，利用各種傳感器實(shí)時(shí)采集信息，通過(guò)無(wú)線的方式將信息傳輸給控制中心，能夠解決布設(shè)有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷，而且適用于GPRS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)山區(qū)滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為預(yù)測(cè)三峽庫(kù)區(qū)（萬(wàn)州）的滑坡災(zāi)害，組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由傳感器采集異常信號(hào)，通過(guò)簡(jiǎn)化功能節(jié)點(diǎn)發(fā)送到具有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的全功能節(jié)點(diǎn)，最后經(jīng)路由中繼匯集到安全的監(jiān)控中心。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 項(xiàng)目結(jié)合三峽庫(kù)區(qū)特殊地形，通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳、自組的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)滑坡。項(xiàng)目將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)密切結(jié)合，通過(guò)組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控信息，提高對(duì)特殊地段的監(jiān)控能力。我們提出的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)庫(kù)區(qū)特殊地段滑坡，能夠克服有線通信鋪設(shè)難度高、GPRS存在盲區(qū)等問(wèn)題，為庫(kù)區(qū)特殊地段崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的防治與預(yù)警開辟了一條新思路。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 隨著庫(kù)區(qū)儲(chǔ)水，沿江發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害概率增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，宜昌—江津間長(zhǎng)江干流各縣移民區(qū)規(guī)模較大的滑坡、崩塌體有1153處，變形體299處，總共約1500處。其中1085處滑坡體積約37.4億m3，沿岸299處變形體面積60.34km2。 人工監(jiān)測(cè)方式無(wú)法安全、有效把災(zāi)害防患于未然。因此，建立實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。項(xiàng)目為解決庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)害提出一種新的研究方案，開辟了新的渠道。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文介紹了采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為主要技術(shù)手段的一種滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先介紹了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，然后對(duì)適用于滑坡監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，最后通過(guò)介紹一個(gè)實(shí)例對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)作了說(shuō)明。通過(guò)應(yīng)用實(shí)例中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行理論及誤差分析，得出該系統(tǒng)可以更好地解決滑坡監(jiān)測(cè)中的不確定性問(wèn)題，能夠更有效地實(shí)現(xiàn)三峽庫(kù)區(qū)崩塌、滑坡的監(jiān)測(cè)與防治。 關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 滑坡監(jiān)測(cè) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ZigBee協(xié)議 嵌入式系統(tǒng)
獲獎(jiǎng)情況
- 論文于2008年10月23日被科技核心期刊《現(xiàn)代電子技術(shù)》收錄，并擬定2009年6月15日在《現(xiàn)代電子技術(shù)》第12期上刊登
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- [1] 歐陽(yáng)祖熙、張宗潤(rùn)等，三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州-巫山段地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警研究 [2] 張佑祥，巫山縣地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及防治 [3] 孫茂一，陳利學(xué)，Zigbee技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，現(xiàn)代電子技術(shù) [4] 賴于樹，ARM微處理器與應(yīng)用開發(fā)，北京：電子工業(yè)出版社 [5] 秦書波，徐中偉，基于LPC2013的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，國(guó)外電子元器件 [6] 尹勇，龍毅宏，嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) [7] 白世彪,閭國(guó)年, 盛業(yè)華，GIS 技術(shù)在三峽庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用，長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境
同類課題研究水平概述
- 由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的偶然性，以及三峽庫(kù)區(qū)部分地區(qū)惡劣的地形環(huán)境等因素，建立實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。目前在巫山縣多個(gè)滑坡地帶的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，普遍采用了基于鉆孔傾斜儀深部位移監(jiān)測(cè)、GPS地表變形監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，通過(guò)EL固定式鉆孔傾斜儀、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、BOTDR光纖監(jiān)測(cè)等儀器設(shè)備和技術(shù)，依托GPRS無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)以及INTERNET網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理和發(fā)布。傳感器和儀器設(shè)備檢測(cè)信號(hào)的方式，目前都采用線纜或者GPRS通信的方式匯集到中心計(jì)算機(jī)上，采用線纜的方式有明顯的弊端，除了在危險(xiǎn)地帶不易布線，施工接續(xù)困難外，還易被人為破壞，容易受到自然災(zāi)害的破壞性影響。采用GPRS通信的方式也有其技術(shù)上的局限性，并且在庫(kù)區(qū)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū)，信號(hào)較弱，甚至收索不到信號(hào)。采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)特殊地段地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)該是一種技術(shù)上先進(jìn)，適宜庫(kù)區(qū)地貌特征的有效嘗試。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱（計(jì)算、通信和傳感器）相結(jié)合的產(chǎn)物，受到世界主要科技大國(guó)的高度關(guān)注。英國(guó)非常重視WSN在軍事和民用兩個(gè)領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究。美國(guó)科學(xué)基金會(huì)NSF制定了WSN研究計(jì)劃，支持相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究。美國(guó)國(guó)防部在C4ISR計(jì)劃的基礎(chǔ)上提出了C4K ISR，把WSN作為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。中國(guó)在2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃和 “十一五”計(jì)劃中都將傳感器列為重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 目前，WSN已成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)，在WSN網(wǎng)絡(luò)托普、通信機(jī)制、能源管理、協(xié)議等領(lǐng)域的理論研究取得了相當(dāng)?shù)某煽?jī)，在軍事、智能交通、工業(yè)監(jiān)控、安全防范、生態(tài)環(huán)境、防災(zāi)救災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用也有了初步的成效。目前廣泛使用的Internet網(wǎng)絡(luò)就像是人體的神經(jīng)中樞，而WSN則相當(dāng)于人體的神經(jīng)末梢和感覺(jué)器官，類似的，WSN與物理世界直接連接，將成為信息社會(huì)中獲取信息的基本方式。
