在工業(yè)測量領(lǐng)域,往往需要長(cháng)時(shí)間、大范圍、多通道的數據測量系統。而在野外環(huán)境監測領(lǐng)域,由于環(huán)境條件的特殊情況,經(jīng)常使監測系統因為電源、長(cháng)距離布線(xiàn)等因素的存在而難以有效部署。而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由于其低功耗、自組織路由、無(wú)需布線(xiàn)等特性,特別適合于工業(yè)領(lǐng)域的野外測量。
本文將介紹一個(gè)部署在我國南部某沿海城市的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )案例,該系統經(jīng)過(guò)少量修改后可以滿(mǎn)足許多工業(yè)測量的需求。
該城市存在大量山地地貌,城市居民人口眾多,要求土地必須保持較高的利用率,因此大量建筑和道路都位于山區附近。該地區降雨量常年偏高,尤其在每年夏季的梅雨季節,會(huì )出現大量的降水。不穩定的山地地貌在受到雨水侵蝕后,容易發(fā)生山體滑坡,對居民生命財產(chǎn)安全構成巨大的威脅。
當地有關(guān)部門(mén)嘗試部署過(guò)多套有線(xiàn)方式的監測網(wǎng)絡(luò )以對山體滑坡進(jìn)行監測和預警,但是由于監測區域往往為人跡罕至的山間,缺乏道路,野外布線(xiàn)、電源供給等都受到限制,使得有線(xiàn)系統部署起來(lái)非常困難。此外有線(xiàn)方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集數據,需要專(zhuān)人定時(shí)前往監測點(diǎn)下載數據,系統得不到實(shí)時(shí)數據,靈活性較差。
對此,在與地理監測專(zhuān)家進(jìn)行多次交流,并進(jìn)行數次實(shí)地考察后,Crossbow公司提出了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的山體滑坡監測全套無(wú)線(xiàn)解決方案。
基本測量原理
山體滑坡的監測主要依靠?jì)煞N傳感器的作用:液位傳感器和傾角傳感器。在山體容易發(fā)生危險的區域,沿著(zhù)山勢走向豎直設置多個(gè)孔洞,如圖1所示。每個(gè)孔洞都會(huì )在最下端部署一個(gè)液位傳感器,在不同深度部署數個(gè)傾角傳感器。由于該地區的山體滑坡現象主要是由雨水侵蝕產(chǎn)生的,因此地下水位深度是標識山體滑坡危險度的第一指標。該數據由部署在孔洞最下端的液位傳感器采集并由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送。通信效率。中繼Mote將來(lái)自節點(diǎn)的數據通過(guò)Mesh網(wǎng)絡(luò )傳輸到基站。當一個(gè)Mote出現故障,與之相關(guān)的其他Mote會(huì )自動(dòng)重新選擇路由。在這個(gè)Mote的故障排除后,會(huì )重新加入到Mesh網(wǎng)絡(luò )中繼續工作。
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