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本文讨论了一种基于GPRS(General Packet Radio Service)的新型远程实时滑坡位移监测系统的设计。设计中包含了GPRS通信、USB通信、单片机系统设计、传感器和数据采集设计、大容量数据存储及LabVIEW程序设计等多种技术的综合应用。本文主要从硬件设计、软件设计和系统测试三个方面对滑坡位移远程实时监测系统进行了讨论。
滑坡是指岩体或土体沿斜坡向下滑动的现象,是一种严重的自然灾害。滑坡发生在人类活动的地区,往往会给当地居民带来巨大的生命财产损失。对存在滑坡危险的地区进行岩土体的滑坡位移监测,是进行滑坡灾害预警的重要措施。传统的滑坡监测往往采用人工监测的方法,不但耗费人力,而且难以在恶劣的环境下实施。本文介绍的滑坡位移监测系统是基于GPRS通讯网络的远程无线监测系统,可实现无人值守自动监测.
GPRS是一种在GSM(Global System for Mobile Communications)基础上发展起来的数据承载业务,被广泛应用于手机数据交换领域。GPRS具有网络覆盖广、接入迅速、永远在线等优点,适用于远程测控设备的数据通信网络设计。目前GPRS通信的技术已经成熟,正逐步应用于工业与测控领域,而将其应用于滑坡位移远程实时监测领域的尝试也已经起步。本文提出了基于GPRS网络的远程实时滑坡位移监测系统构想,并且在此基础上设计开发出了样机。
本文所讨论的远程监测系统包括“远程设备”和“控制中心”两部分,“远程设备”负责对滑坡位移情况的监测与数据记录,“控制中心”负责对所有的远程设备进行管理。“远程设备”采用锂电池供电的嵌入式系统设计,由微控制器内嵌的一套基于实时时钟的中断驱动系统来管理GPRS收发器、传感器及数据采集设备、SD卡大容量存储器和GPS定位系统等外部设备,定时对测量对象的位移量进行数据采集和存储。“控制中心”主要基于一套远程设备管理软件,通过USB接口的GPRS收发器与远程设备进行通信,对远程设备进行参数设置并读取远程设备所保存的数据。
本文第一章介绍滑坡灾害的背景,第二章介绍GPRS业务并分析了相关协议,第三章和第四章分别从系统硬件设计和软件设计两个方面对远程实时滑坡位移监测系统进行了详细的讨论,第五章是对系统的测试和分析,并提出了不足和改进方向。本文的最后对所讨论的远程实时滑坡位移监测系统设计进行了总结,并对灾害预警系统的发展做了展望。
本论文的创新点主要包括以下几点:
1.将GPRS、GPS、传感器、数据采集、数据存储、USB、LabVIEW等多种新技术有机结合、集成创新,实现一套功能完善的远程实时监测系统。
2.远程设备内嵌了基于实时时钟中断驱动的微型操作系统,可对CPU的工作和休眠进行智能管理,从而节省功耗。
3.应用LabVIEW及虚拟仪器技术,编写了完善的用户操作软件。软件可对多台远程设备进行管理,向用户提供的操作界面简单直观,便于使用。