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我国是世界上山洪地质灾害最严重的国家之一,全国仅大大小小的滑坡、泥石流灾害危险点就有百万处以上,每年还会出现大约十万处新的危险点。近十年来,山洪地质灾害每年造成人员伤亡数以千计,经济损失逾百亿元,严重影响了我国社会经济可持续发展。现有的山洪地质灾害监测方法很多仍采用传统的人工方式,具有数据采集和传输不及时、信息覆盖面不足等缺陷,必须采用新的技术和方法对山洪地质灾害进行监测。 近几年,物联网的概念逐渐兴起,并在很多领域内得到广泛应用,研究物联网技术在山洪地质灾害监测中的应用对有效预测灾害、极大程度地降低人民生命和财产损失具有重要意义。为此,本文在水利部公益性行业科研专项经费项目“小流域山洪地质灾害预测预报关键技术”(201301034)的支持下,研究并设计了一套基于物联网的山洪地质灾害监测系统,可对小流域山洪地质灾害实施多参数的自动化在线监测,主要研究内容包括以下几个方面: 1.针对不同山洪地质灾害类型,研究了对应的监测方法,并结合物联网技术的功能特点及体系架构提出了本系统的技术方案,包括监测方法及参数选择、数据通信方式选择和系统总体功能及架构,形成小流域山洪地质灾害监测物联网平台。 2.设计开发了本系统的感知终端硬件,主要包括数据采集传输装置的研究与设计和传感器的选取与安装。其中,数据采集传输装置选用STC12C5A60S2单片机作为控制核心,对传感器采集的降雨量、地下水位和山体移位等信息进行处理,并控制 GPS定位模块获取监测点位置信息,然后将处理后的数据经GPRS模块封装成TCP/IP数据包,通过GPRS骨干网接入Internet网传送至远程监控中心。 3.开发了感知终端的单片机驱动程序和远程监控中心的监控软件,单片机驱动程序部分采用模块化设计思想,重点研究了主程序控制模块、A/D转换模块、GPRS通信模块和GPS定位模块的C语言程序设计;远程监控软件部分采用C/S模式,并使用基于.NET的C#语言进行开发,具备动态实时监测、历史数据查询、报警发送、曲线分析、测点定位、用户管理等功能,同时采用BP神经网络构建灾害预测模型。 系统测试与实例应用结果证明:本系统性能稳定,能够有效保证监测数据的准确性和实时性,真正实现了远程控制和无人值守监测,适合监测点比较分散、环境比较恶劣、人工检测不方便的地区。较现有的山洪地质灾害监测系统,本系统融合了先进的物联网体系结构和技术方法,设计了小型化、低功耗和低成本的监测装置,同时还增加了传感器通道,引出了部分功能接口,方便其他功能应用的扩展,因而可以推广到水文监测、环境污染监测等自动化采集控制领域。