论文部分内容阅读
[摘 要]利用BD2/GPS双系统，能实现对山体进行实时变形监测，进一步评估出其安全系数，通过对可能存在滑坡的情况进行提前预警，能有效加强山体安全性。本文主要圍绕滑坡监测预警系统硬件设计、滑坡监测预警系统软件设计、滑坡监测预警系统功能的实现等方面展开讨论，根据滑坡监测预警系统运行特点，进行系统软硬件设计，进而在系统功能有效作用的基础上，发挥其在开展滑坡险情防控工作上的作用。
[关键词]滑坡监测预警系统；软件设计；功能模块
中图分类号：TP815 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0224-01
前言
滑坡灾害的发生，将对人民财产与国家经济发展带来严重危害。为了加强我国滑坡险情防控能力，需要利用GPS技术，在对各处山体进行位置监测的情况下，做到对滑坡险情位置的掌握。
一、滑坡监测预警系统硬件设计
首先是BD2/GPS模块的设计，这一模块具有较好的定位性能，可同时支持两个频点，对信号进行传递和处理，从而提高系统运行效率。BD2/GPS模块在相关企以及FFT作用下，能与匹配滤波器结合使用并可对其进行算法优化，双系统协调作用，明显提升了原有系统的运行性能，可做到在复杂环境中，对目标对象快速定位并保持出色的跟踪能力，是双系统滑坡监测系统运行优势的重要体现。另外，利用抑制技术能进一步增强定位可靠性，以便为滑坡险情防控工作的开展提供有效的数据支撑。实际进行系统设计时，可将BD2/GPS模块做成单独的PCB板，使其建立起与主机间的联系。其次，在主控MCU模块设计上，可在主控芯片上选择嵌入式ARM系列芯片，还需要为系统配置数据缓冲芯片，确保监测到的环境数据信息能完好的储存在数据库中。同时还应设置时钟芯片来具体记录环境参数变化规律。通过合理选择数据存储芯片，能做到对网络编号、报警电话号码以及位置信息的参数值储存在芯片中[1]。根据系统性能特点，可优先选择SPI总线芯片，能实现对汉字库信息的有效储存。外接显示屏了选择标准点阵显示屏，将其设置在道路两侧，不仅能在险情方生时提醒车辆注意安全，还能通过GPS想工作人员发送警报信息。另外，在无线传感收集模块设计上，无线传感主要包括传感器模块、处理模块、通信模块和电源模块。在这类传感器作用下，能监测出山体不同方向的加速度值，并感知山体滑坡现象，对变化的位移及监测结果进行处理分析，能得到滑坡体随时间的位移变化情况。
二、滑坡监测预警系统软件设计
在系统软件设计上，本次系统主要开发软件有传感器模块，用来对三轴方向的加速度及地区温湿度进行测量，之后将矢量数据转变成位移量并在系统内进行数据传输，BD2/GPS模块收集到的地理位置信息和温湿度等信息将统一传输到主控系统中，并对这些信息进行实时分析，根据分析结果能进一步判断出山体滑坡险情发生可能性。当存在数据异常问题时，需要借助BD2/GPS功能模块来收集地理坐标信息，并驱动时间监测模块获取时间信息，运行EEPROM模块进行信息打包处理并传输出去。上述环节的顺利进行离不开先进技术的作用，通过利用GPS定位技术、通信技术和信息化技术等，能保证系统内功能模块正常运行，进而得到准确的山体滑坡监测结果。例如，我国大部分地区普遍使用BD2/GPS系统进行山体滑坡险情的监测，根据山体位置情况，合理设计传感器布局，在传感器收集山体三轴方向的加速度信息和整体变形信息后，可将这些信息传递至监测系统中，进而在各个功能系统作用下，做到对山体滑坡情况的准确判断。
三、滑坡监测预警系统功能的实现
以上阐述主要是针对山体滑坡监测预警系统的软硬件设计进行了说明，为了确保这一系统在山体滑坡监测中的有效运用，还需要保证系统功能的正常发挥。对于滑坡监测预警系统而言，主要包括数据收集模块、分析模块、数据处理模块、信息传递模块、预警模块等多个功能模块，在上述功能模块协调作用下，能做到对山体滑坡信息的充分掌握，并在进行信息处理后，对山体滑坡发生可能性做出准确判断[2]。系统实际运行过程中，首先由信息收集模块采集传感器监测到的数据信息，之后在通信模块应用下，将数据传递至分析模块，在这个过程中，将完成对数据的简化处理，通过减少无用数据，来提高系统运行效率。上述环节结束后，系统会根据数据分析结果自觉发出预警信号，进一步发挥系统预警功能。在设计功能模块时，要注意代码编写准确性，根据监测预警系统的数据存储要求和数据传输要求等进行代码设计。同时可将编写完成的代码储存在文件夹中，在需要使用的时候，可利用存储好的代码得到相应的功能模块，不仅简化了系统开发程序，还方便之后的系统更新，促使BD2/GPS监测预警系统不断完善发展，真正满足山体滑坡险情防控要求。这一监测预警系统具备较高应用价值，主要是在先进技术支持下得到的自动化系统，尤其在BD2新型定位系统应用下，能避免由于山体卫星信号弱而加大山体滑坡险情监测难度，通过充分利用预警监测系统，势必会提高我国的山体滑坡灾害防范水平。
在对BD2/GPS双系统在滑坡监测上的应用进行具体分析时，本文主要以山西峨眉某滑坡为例。这一滑坡整体地势呈现西高东低的特点，前缘高程为492m，后缘高程为799m，两者高差为307m。后缘坡度为35°，中部属于滑坡平台，滑坡前部坡度在10°至16°之间。利用双系统检测技术对其进行监测时，主要选择12个监测点，不同点之间距离最短为66m，最长为829m。并且选择不同最佳时段及高度角等进行对比试验，以便根据试验结果得到最佳试验方案，以便保证试验结果准确性。在进行监测数据对比分析后，可得到以下监测结果。
从图中可看出，不同监测点都发生了一定位移，说明这一滑坡正处在滑动变形期，需要根据监测情况采取防范措施。通过本次试验可得出，利用BD2/GPS双系统进行区域滑坡监测是可行的，利用这一技术能做到全天候，测量站点之间无需通视，相较于常规测量方法来讲，主要具有能实现三维位移测定的优势。并且，通过本次试验，可掌握双系统在监测山体滑坡时的最佳时段以及最佳测量点等，从而保证这一测量技术得到普遍运用。由于三峡库区地理位置特殊性，导致试验区域存在一定局限性，要想全面运用双系统滑坡监测技术，还需要进行深入研究，尽可能实现滑坡监测的自动化。
结论
综上所述，本系统重要结合无线通信技术、BD2/GPS定位技术、信息处理技术以及网络通信技术，能在山体关键点设置监测仪器的基础上，得到滑坡灾害早期的变形数据，系统会自动分析山体变形情况，并发出预警信号，相较于传统滑坡防控方法来讲有明显优势。本系统除了可应用在山体滑坡险情监测上，还能用于桥梁变形监测、大坝变形监测和沉降监测等，具有较好的应用性。
参考文献
[1]赵久彬，刘元雪.大数据关键技术在滑坡监测预警系统中的应用[J].重庆理工大学学报（自然科学），2018，32（02）：182-190.
[2]李和平，梁凌洁.BD2/GPS双系统滑坡监测预警系统设计与实现[J].电子制作，2014（12）：62-63.
[关键词]滑坡监测预警系统；软件设计；功能模块
中图分类号：TP815 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0224-01
前言
滑坡灾害的发生，将对人民财产与国家经济发展带来严重危害。为了加强我国滑坡险情防控能力，需要利用GPS技术，在对各处山体进行位置监测的情况下，做到对滑坡险情位置的掌握。
一、滑坡监测预警系统硬件设计
首先是BD2/GPS模块的设计，这一模块具有较好的定位性能，可同时支持两个频点，对信号进行传递和处理，从而提高系统运行效率。BD2/GPS模块在相关企以及FFT作用下，能与匹配滤波器结合使用并可对其进行算法优化，双系统协调作用，明显提升了原有系统的运行性能，可做到在复杂环境中，对目标对象快速定位并保持出色的跟踪能力，是双系统滑坡监测系统运行优势的重要体现。另外，利用抑制技术能进一步增强定位可靠性，以便为滑坡险情防控工作的开展提供有效的数据支撑。实际进行系统设计时，可将BD2/GPS模块做成单独的PCB板，使其建立起与主机间的联系。其次，在主控MCU模块设计上，可在主控芯片上选择嵌入式ARM系列芯片，还需要为系统配置数据缓冲芯片，确保监测到的环境数据信息能完好的储存在数据库中。同时还应设置时钟芯片来具体记录环境参数变化规律。通过合理选择数据存储芯片，能做到对网络编号、报警电话号码以及位置信息的参数值储存在芯片中[1]。根据系统性能特点，可优先选择SPI总线芯片，能实现对汉字库信息的有效储存。外接显示屏了选择标准点阵显示屏，将其设置在道路两侧，不仅能在险情方生时提醒车辆注意安全，还能通过GPS想工作人员发送警报信息。另外，在无线传感收集模块设计上，无线传感主要包括传感器模块、处理模块、通信模块和电源模块。在这类传感器作用下，能监测出山体不同方向的加速度值，并感知山体滑坡现象，对变化的位移及监测结果进行处理分析，能得到滑坡体随时间的位移变化情况。
二、滑坡监测预警系统软件设计
在系统软件设计上，本次系统主要开发软件有传感器模块，用来对三轴方向的加速度及地区温湿度进行测量，之后将矢量数据转变成位移量并在系统内进行数据传输，BD2/GPS模块收集到的地理位置信息和温湿度等信息将统一传输到主控系统中，并对这些信息进行实时分析，根据分析结果能进一步判断出山体滑坡险情发生可能性。当存在数据异常问题时，需要借助BD2/GPS功能模块来收集地理坐标信息，并驱动时间监测模块获取时间信息，运行EEPROM模块进行信息打包处理并传输出去。上述环节的顺利进行离不开先进技术的作用，通过利用GPS定位技术、通信技术和信息化技术等，能保证系统内功能模块正常运行，进而得到准确的山体滑坡监测结果。例如，我国大部分地区普遍使用BD2/GPS系统进行山体滑坡险情的监测，根据山体位置情况，合理设计传感器布局，在传感器收集山体三轴方向的加速度信息和整体变形信息后，可将这些信息传递至监测系统中，进而在各个功能系统作用下，做到对山体滑坡情况的准确判断。
三、滑坡监测预警系统功能的实现
以上阐述主要是针对山体滑坡监测预警系统的软硬件设计进行了说明，为了确保这一系统在山体滑坡监测中的有效运用，还需要保证系统功能的正常发挥。对于滑坡监测预警系统而言，主要包括数据收集模块、分析模块、数据处理模块、信息传递模块、预警模块等多个功能模块，在上述功能模块协调作用下，能做到对山体滑坡信息的充分掌握，并在进行信息处理后，对山体滑坡发生可能性做出准确判断[2]。系统实际运行过程中，首先由信息收集模块采集传感器监测到的数据信息，之后在通信模块应用下，将数据传递至分析模块，在这个过程中，将完成对数据的简化处理，通过减少无用数据，来提高系统运行效率。上述环节结束后，系统会根据数据分析结果自觉发出预警信号，进一步发挥系统预警功能。在设计功能模块时，要注意代码编写准确性，根据监测预警系统的数据存储要求和数据传输要求等进行代码设计。同时可将编写完成的代码储存在文件夹中，在需要使用的时候，可利用存储好的代码得到相应的功能模块，不仅简化了系统开发程序，还方便之后的系统更新，促使BD2/GPS监测预警系统不断完善发展，真正满足山体滑坡险情防控要求。这一监测预警系统具备较高应用价值，主要是在先进技术支持下得到的自动化系统，尤其在BD2新型定位系统应用下，能避免由于山体卫星信号弱而加大山体滑坡险情监测难度，通过充分利用预警监测系统，势必会提高我国的山体滑坡灾害防范水平。
在对BD2/GPS双系统在滑坡监测上的应用进行具体分析时，本文主要以山西峨眉某滑坡为例。这一滑坡整体地势呈现西高东低的特点，前缘高程为492m，后缘高程为799m，两者高差为307m。后缘坡度为35°，中部属于滑坡平台，滑坡前部坡度在10°至16°之间。利用双系统检测技术对其进行监测时，主要选择12个监测点，不同点之间距离最短为66m，最长为829m。并且选择不同最佳时段及高度角等进行对比试验，以便根据试验结果得到最佳试验方案，以便保证试验结果准确性。在进行监测数据对比分析后，可得到以下监测结果。
从图中可看出，不同监测点都发生了一定位移，说明这一滑坡正处在滑动变形期，需要根据监测情况采取防范措施。通过本次试验可得出，利用BD2/GPS双系统进行区域滑坡监测是可行的，利用这一技术能做到全天候，测量站点之间无需通视，相较于常规测量方法来讲，主要具有能实现三维位移测定的优势。并且，通过本次试验，可掌握双系统在监测山体滑坡时的最佳时段以及最佳测量点等，从而保证这一测量技术得到普遍运用。由于三峡库区地理位置特殊性，导致试验区域存在一定局限性，要想全面运用双系统滑坡监测技术，还需要进行深入研究，尽可能实现滑坡监测的自动化。
结论
综上所述，本系统重要结合无线通信技术、BD2/GPS定位技术、信息处理技术以及网络通信技术，能在山体关键点设置监测仪器的基础上，得到滑坡灾害早期的变形数据，系统会自动分析山体变形情况，并发出预警信号，相较于传统滑坡防控方法来讲有明显优势。本系统除了可应用在山体滑坡险情监测上，还能用于桥梁变形监测、大坝变形监测和沉降监测等，具有较好的应用性。
参考文献
[1]赵久彬，刘元雪.大数据关键技术在滑坡监测预警系统中的应用[J].重庆理工大学学报（自然科学），2018，32（02）：182-190.
[2]李和平，梁凌洁.BD2/GPS双系统滑坡监测预警系统设计与实现[J].电子制作，2014（12）：62-63.