一种基于无线传感器网络的滑坡监测系统设计

在整个硬件平台的设计中，节能是一个重要因素，它决定着传感器网络的寿命。当节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时，关闭节点的无线通信模块、数据采集模块等以节省能耗，即让其置于睡眠状态。为控制子节点选择合适的地点，提供较充足的能源，以便延长节点使用寿命，提高监测预警系统有效性。在软件设计上，通过动态电源管理(Dy-namic Power Management，DPM)技术使系统各个部分都运行在节能模式。在关闭空闲模块状态下，传感器节点或其他部分将被关闭或者处于低功耗状态，直到有“感兴趣”的事件发生。

2 应用实例
2．1 应用背景
清泉路滑坡为袁家蹬潜在滑坡的组成部分(见图3)，位于袁家蹬潜在滑坡的前部，滑坡段北部位于长江左岸大溪沟右岸、东北部位于长江左岸河漫滩。清泉路滑坡外形似梨形，坐落在长江第一、二级阶地上；袁家蹬潜在滑坡体(包括清泉路滑坡)形似肾形，坐落在长江第一至第三级阶地上，西侧与长堰塘滑坡相邻。由于滑坡为大型松散堆积层滑坡，三峡水库正常蓄水运行后，滑坡前缘大部分将被水淹没，清泉路滑坡80％位于库区水位变动带，局部及整体失稳的可能性大。从滑坡变形机制可以推断清泉路滑坡为两滑动的松散土体滑坡，具有两级滑动面(见图4)。滑坡预警的确定是监测滑坡的重要内容，也为治理滑坡提供了数据分析。

由于监测信息的实时采集、传输和处理均与节点密不可分，所以着重介绍节点的软硬件设计。
2．2 硬件系统设计
2．2．1 无线收发单元
采用SRWF-501-50型微功率无线数传模块，该无线通信模块具有很强的抗干扰能力，全透明传输，体积小，传输距离远，低功耗及休眠功能。
2．2．2 MCU控制单元(AT89C52)
数据处理模块是传感器网络节点的核心部分，一方面接收来自传感器的测量数据，按要求对数据进行处理和计算等，交给通信模块发送；另一方面读取通信模块送入的数据信息，对硬件平台其他模块的操作进行控制。
2．2．3 数据采集模块
传感器采用倾角传感器和液位传感器，每个孔洞都会在最下端部署一个液位传感器，在不同深度部署数个倾角传感器，通过倾角传感器可以监测山体的运动状况，液位传感器采集地下水位深度的数据，图5给出无线传感器节点电路构成框图。

2．2．4 后台监控单元(嵌入式系统)
处理器模块的CPU采用三星公司的基于ARM7的S3C4480微控制器，在ARM中移植了μCOS-Ⅱ实时多任务操作系统，以进行实时多任务管理。对于共享同一种资源会存在资源竞争的问题，系统中采用了事件标志和信号量的方法来实现同步机制，使得原子操作不需要关掉所有的中断，从而不会造成系统的响应延迟。