多参数采集传输仪在辽宁地区泥石流监测的应用

摘要：本文设计了一个基于PIC24单片机的野外多参数数据采集传输仪，并将其应用在辽宁地区山洪泥石流的检测中。系统以PIC24F32KA302和ADS1256芯片为核心，配合含水率传感器、雷达探头等组成系统的硬件部分，具有四路模拟量采集通道和一路雨量采集通道，可以同时采集泥石流体的高度、土壤的含水率、滑坡体的位移量、当地降雨量等地质灾害信息。目前该系统已成功应用于辽宁地区山洪泥石流等地质灾害的监测中。通过野外检测证明，该系统功耗低、精度高、可靠性强，能够有效监测地质灾害易发区的地质灾害情况。

引言

我国幅员辽阔，地形、地质、气候条件十分复杂，又是一个多山国家，山地面积约占国土总面积的69%，山区常见的滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷等山区地质灾害给当地村民生活造成许多麻烦。突发性地质灾害主要是指崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等，一般呈两种形式发生，一是单发型，即单体独自发生，如长江西陵峡新滩滑坡即是一典型例证;另一种是群发型，即崩塌、滑坡、泥石流或地面塌陷灾害等两到三个灾种在特定区域上成群地同时出现，成灾面广，社会影响巨大。为此，地质灾害监测预报是防治地质灾害发生的一个重要环节，地质灾害监测仪器的研制成为防治地质灾害发生的重要手段。

系统硬件设计

地质灾害监测系统结构

图2是我单位研制的地质灾害监测系统原理结构图，主要包括三个部分：多参数采集传输仪器、互联网基站和应急监控中心。多参数采集传输仪具有路由功能，它们与基站节点按照簇树的分层结构自治地组成网络，各种传感器与采集传输仪相连接，对灾害体相关数据进行采集，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给监测主机，监测主机汇聚各个传感器节点采集的数据并进行数据融合，通过GPRS网络最终到达应急监控中心。太阳能板作为电池充电设备，箱体下部为仪器主机与电池，箱体做相应的密封处理以应对阴雨气候，与应急中心通过GPRS链路进行网络连接。　　

 

本文主要研究多参数采集传输仪的研制，本系统硬件部分采用Microchip公司的PIC24F32KA302作为处理器，该芯片功耗低、内存容量大。整个硬件电路中元器件都按照工业级标准进行选择，保证能够满足野外地质灾害监测的需求。硬件主要包括前端传感器、A/D采集单元、供电单元、GPRS通信单元及外围设备，系统通过太阳能板给12V蓄电池供电，电路中由12V电压分别做转换处理，得到5V和3.3V电压，供给PIC单片机和AD等使用。系统具有4路A/D采集通道和1路雨量采集通道，可以同时接五种传感器，系统在PIC24F32KA302的控制下采集模拟量信号，将数据存储在内存中，通信单元将数据以Socket TCP的形式发送到应急中心的服务器软件上。硬件系统的原理框图如图1所示。