专利名称：基于无线传感器网络的铁道沿线危石及滑坡灾害监测系统的制作方法
技术领域：
本发明是在无线传感器网络的体系下对铁路周边存在的地质安全隐患进行监测的系统装置，简单来说就是一个无线报警系统。
背景技术：
长期以来铁路沿线的安全检查是一件很困难的工作，尤其是对沿线的地质灾害隐患的排查包括危石滚落以及滑坡灾害，而最近几年受特大地震以及极端天气灾害的影响， 铁路沿线崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害仍呈多发频发趋势，严重影响铁路运营、建设和沿线人民群众生命财产安全。以前防范措施主要是人员检查，这样不仅耗费人力，也无法实时对潜在隐患进行预警，效果并不理想。
发明内容
本发明的目的是发明一种利用无线传感器网络的监测系统对铁路沿线的潜在地质隐患进行自动监测，并及时将预警信息传送给铁路管理部门。整个过程完全自动并实时进行，监测效率以及准确性都将得到极大的提升。本发明的技术方案是这样组成的该系统包括铁道两边埋设传感器检测装置，与检测装置连接的数据采集处理与射频收发器，以及给传感器和数据处理与射频收发器供电的太阳能电池，用于数据转发的中继节点，用于远距离数据传输的GPRS模块，还有数据最终汇集到的网关和后台处理系统。当铁路两边出现危石斜坡移动或出现容易诱发地质灾害的诱发因素如大的暴雨天气时，相应的传感器检测装置会获取到相应的信息数据，此信息数据通过采集处理器进行简单的数据处理并通过频段2. 4GHZ的射频发射器发射到相邻的中继节点，最终由GPRS 传送到监控中心，监控中心对数据处理后通过GPRS通知列车是否有灾害发生。本发明有以下优点(1)可以实时监测危险区域的地质活动情况，及时发出预警信息(2)可长期在无人职守的情况下工作，节省大量的人力资源(3)系统结构可靠，成本低，可适用性范围广。在上述方案中，传感器装置可以用倾角传感器来检测危石斜坡的滑动情况，结合雨量传感器和土壤水分传感器监测雨量以及地表水分含量，倾角传感器和数据采集处理以及射频发射器都安装在PVC管中，并把PVC管插入到地表一定深度，土壤水分传感器也插入到地表中，雨量传感器安装在周围空旷的地带，所有的传感器都连接到数据采集处理模块。
图1、本发明工作流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明首先由倾角、雨量、土壤水分传感器采集数据，这三种传感器分别由各自的检测电路输出相应的信号，该信号由数据线传到数据采集板上，并由射频发射器发送， 传感器与数据采集与射频发射模块组成一个节点，该节点将被放置在铁路附近容易发生地质在害的区域，倾角传感器安放在一根PVC管的顶部，PVC管垂直插在地表中用以监测地表的位移情况，雨量传感器放置在无遮蔽区域，土壤水分传感器埋入地表3-5英寸的地方，数据采集与射频发射板安放在较空旷，不易受干扰的地方，所有的传感器都由太阳能电池供电，太阳能电池放置在空旷无遮蔽区域。当数据采集板采集到数据后，要对数据进行简单处理，如果数据超出临界范围值，表示有灾害发生，则节点立即发送数据。节点数据被发送到最近的网关进行数据汇总，如果距离较远的话，则可以先发到中继节点，再由中继节点发送到网关。网关收到各个节点发送的数据后，再通过GPRS将数据打包发送到监控中心或手机等手持设备上，通知有关人员最新的地质变化情况，做好进行灾害预警及防治工作。以上所述的节点可以布置多个，节点与节点间可以互相进行数据发送，所有节点就组成一个无线网络，这个网络不会因为一个节点的损坏而无法工作，多个节点的结构使得监测更加准确可靠。以上所述的射频发射模块平时处于休眠状态，以节省电源能量，如果采集到的数据在正常范围内，则节点每隔15分钟发送一次数据，只有在数据超出临界值时才会实时发送。以上所述的监控中心在收到数据后将数据实时显示在电脑或屏幕上，并可以对数据进行进一步分析，另外数据也可发送到个人手机等手持设备上，实现随时随地的监测数据。一旦有灾害发生，就通过铁道部门已有的通信途径通知运行的列车，提醒列车进行避难准备。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的铁道沿线危石及滑坡灾害监测系统，其特征是它由采集数据的节点、中继节点、基站等组成，采集数据的节点分布在铁道附近需要监测的区域， 每隔300米设置一个中继节点，在沿线的站点设置一个基站。
2.根据权利1所述的采集数据的节点，其特征是它由倾角传感器、土壤水分传感器、 雨量传感器和数据采集与发射板组成，传感器通过数据线与数据采集与发射板连接，数据每隔15分钟发送一次，数据超出临界值时则实时发送，平时处于休眠状态，监测区域内布置多个节点，节点与节点之间可以互相收发数据，所有节点组成一个无线网络，一个节点的损坏不影响整个网络的工作。
3.根据权利1所述的中继节点，它的作用是接受节点发来的数据并转发给下一节点， 最终将数据发送到基站，中继节点没有数据采集功能，只起数据转发的作用。
4.根据权利1和3所述的基站，其特征是它由网关和GPRS组成，网关可以汇集来自各个节点的数据，然后通过GPRS发送到监控中心。
全文摘要
本发明是基于无线传感器网络体系下对铁路两边具有潜在地质灾害如危石滑落以及山体滑坡等进行监测的系统。它包括铁道两边埋设的传感器检测装置，太阳能电池，数据采集处理与射频收发器，中继节点，网关，后台处理系统。通过传感器装置获取铁道两边的地质信息，此信息数据通过频段2.4GHz的射频发射器发射到相邻节点，最终由GPRS传送到监控中心，监控中心对数据处理后通过GPRS通知列车是否有灾害发生，从而有效防止铁路事故的发生。
文档编号H04W84/18GK102231753SQ20111015869
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者周然, 李智, 秦旭 申请人:四川大学