基于嵌入式雪崩灾害监测系统的设计

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本文研究了当高山顶上大量的积雪坍塌而发生雪崩灾害时,会引起山体下方大地的低频率震动,这些震动频率一般比较低,震动位移加速度值较小且容易被人们忽略,因此为了准确测量这些低频微小位移的加速度值,从而实现对雪崩灾害引起的山体振动状况的实时监测,需要高精度的低频率的三轴加速度测量方法。因此,本文提出了一种以SCA610-CAHH1G型号的三轴低频位移加速度传感器,32位低功耗、高性能的LPC2378处理器为核心,利用ARM7处理器内置的12位ADC,保证了测量精度,能够满足低频振动时微小加速度的测量要求。采用软硬件结合方式,以嵌入式实时操作系统uC/OS-II为软件平台,实现了低频振动的三轴位移加速度的测量。采集到的数据通过A/D模数转换后由系统处理跟雪崩报警门限值作判定,若采集的加速度值大于雪崩报警门限值时则通过ZigBee模块将雪崩异常信号发送给山下公路报警系统使LED红黄大灯点亮,给山下的行人和车辆以雪崩警示。该系统可以有效的对雪崩灾害进行实时监测并对公路安全进行提示,对公路通行安全,保障人民生命和财产安全具有非常重要的意义。该系统包括两大部分:前端监测模块,山下公路报警模块。前端监测模块为三轴加速度数据采集处理系统,位于公路旁山体上方附近,该点主要是实时的采集加速度计变化值,对采集到的加速度值进行判定,监测是否有雪崩灾害的发生,当采集到的加速度值无异常现象则每间隔一定时间通过GPRS模块向远程控制中心发送加速度传感器采集到山体上的正常震动值,便于今后对雪崩灾害的研究结果作参考。同时,GPRS模块还接收远程控制中心发来的指令,根据相关的指令对系统进行对应的设置。当前端监测模块监测到有雪崩灾害发生时则通过ZigBee传输模块向山下公路报警模块发送异常信号,山下公路报警模块通过ZigBee传输模块接收并分析异常信号值后再指示红黄LED大灯交替闪烁,给在此路通过的行人和车辆以雪崩警示,同时前端监测模块将该监测地点的站点名,发生雪崩灾害当前系统时间以及采集到的震动异常值一起通过GPRS模块发送到远程数据控制中心显示,以便于为后续救援提供信息支持。电源模块为整个系统提供电力支持,蓄电池是确保在阴雨天的情况下整个系统也可以正常运行,其中太阳能板通过充电控制器为蓄电池充电提供源源不断的电力,该系统适用于降雪量大且无人看管的雪崩灾害常发地区的公路道路安全进行实时的监测。
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