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无线网络传感器在地质灾害监测中的使用

无线网络传感器在地质灾害监测中的应用-无线网络传感器系统由传感器节点、基站节点、监控中心组成。传感器节点都具有路由功能,它们与基站节点按照簇树的分层结构自治地组成网络。传感器节点对灾害体变形位移量等进行采集,采集的数据经过处理后,沿着自身优化的路由算法路径传送到基站节点,基站节点汇聚各个传感器节点采集的数据并进行数据融合,通过GPRS网络最终到达监控中心。

近年来我国地质灾祸的产生频率越来越高,由此形成的丢失也逐年加重,对地质灾祸进行监测的仪器研发作业就显得非常重要。现在现已研发并使用的监测仪器首要是经过线缆衔接前端的传感器,这种方法的首要缺陷是架线比较困难、一起衔接的传感器数量有限,不适合地势杂乱、要求监测点多的地质环境。本文提出的无线网络传感器体系,针对地质灾祸监测的使用环境,在物理层和MAC层选用了IEEE802.15.4协议,在网络层选用了ZigBee协议,进行了下降功耗和简化路由算法的作业,有用的增加了传感器数量,相对于有线方法具有很大的优越性。

无线网络传感器体系

无线网络传感器体系由传感器节点、基站节点、监控中心组成。传感器节点都具有路由功用,它们与基站节点依照簇树的分层结构自治地组成网络。传感器节点对灾祸体变形位移量等进行收集,收集的数据经过处理后,沿着本身优化的路由算法途径传送到基站节点,基站节点会聚各个传感器节点收集的数据并进行数据交融,经过GPRS网络终究抵达监控中心。

传感器节点遭到存储容量有限、核算才能有限、电源能量有限等许多条件的约束;基站节点衔接传感器网络和外部网络,担任不同协议之间的转化和数据交融作业,本质上起到了一个网关的效果;监控中心对整个网络进行办理,获取监测区域的多种灾祸体实时信息。
 

无线网络传感器在地质灾祸监测中的使用

硬件体系规划

本体系硬件部分包含传感器节点和基站节点,因为功用不同,它们的硬件结构是有差异的。

传感器节点

传感器节点由数据收集处理单元、无线通信单元与供电单元构成,位移传感器选用了高精度的线性电阻,能够坚持1mm的丈量精度;数据收集处理单元选用了Atmel公司的ATmegal1281处理器,它具有功耗低和集成度高的特色,内置AD转化器,完结数据收集的作业。

无线通信单元选用了Atmel公司的AT86RF212芯片,它作业在780MHz(IEEE 802.15.4C)的我国WPAN频段,适用于IEEE 802.15.4与Zigbee规范,支撑IEEE 802.15.4、Zigbee协议栈,接纳灵敏度可达-110dBm,AT86RF212的外围电路。ATmegal1281经过SPI接口与AT86RF212相连,完结数据的发送与指令的接纳使命。

供电单元依托外部的3.6V锂电池为以上的各个部分供给电源,数据收集处理单元和无线通信单元需求3.3V供电,能够直接经过电池供给;位移传感器需求5V供电,需求经过DC-DC模块把3.3V升压为5V。考虑到节能需求,只是在收集的时刻点给传感器供电,在睡觉期经过MOSFET模块把这部分供电堵截以节省电池的电量。

基站节点

基站节点不需求具有数据收集的功用,可是需求衔接传感器网络与GPRS网络,担任接纳监控中心下发的指令(守时收集距离等)、接纳传感器节点的恳求与数据,具有网络和谐、数据交融、下发指令、上传数据等功用。首要由处理单元、无线通信单元、GPRS单元、供电单元构成,硬件原理框图如图4所示,供电单元选用外部DC电源,以确保给基站节点的继续供电。

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