[发明专利]一种基于FPGA+ARM的实时滑坡监测预警设备及预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及滑坡监测预警技术领域，具体是一种基于FPGA+ARM的实时滑坡监测预警设备及预警方法。

背景技术

滑坡是指山体斜坡上的土块或者岩石在自然环境或人为因素影响下的滑移现象。它在重力的作用下，沿着贯通的剪切滑动破坏面或带，也有可能是岩体中已有的软弱结构面，整体或者分散地向下滑动。传统滑坡监测方法有位移监测、物理场监测、地下水监测和环境诱发因素监测。其中位移之外的监测都是从整体上对滑坡体地理环境和变化的把握，这些监测的观测周期性长并且分析研究过程复杂，无法为研究和监测获得第一手数据。所以位移监测是现今滑坡监测的主要方式。但位移监测方式的监测范围窄，只能在设置节点的几个区域进行监视，无法覆盖整个监测山体，而滑坡具有不定性和突变性，未及时的监测预警可能会造成严重的后果。重点加强滑坡灾害的监测和治理，在最快的时间内发现并采取有效的防治措施，己经成为在滑坡抢险救灾中最大程度减少损失的关键因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种基于FPGA+ARM的实时滑坡监测预警设备及预警方法，该设备结构简单，可以实时监测滑坡情况，环境适应性强；该监测方法简单，监测效果好。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于FPGA+ARM的实时滑坡监测预警设备，包括滑坡数据采集部分、滑坡预警控制部分和电源部分，电源部分分别为滑坡数据采集部分、滑坡预警控制部分供电，滑坡数据采集部分与滑坡预警控制部分通过无线进行通信；滑坡预警控制部分还与服务器连接，将监测预警信息发送至服务器；

所述的滑坡数据采集部分，包括FPGA采集模块、第一ARM主控制器、位移监测模块、AD转换模块、信号调理模块、微震传感器和无线网络通信模块；微震传感器、信号调理模块和AD转换模块依次连接；FPGA采集模块分别与位移监测模块、AD转换模块和第一ARM主控制器连接；第一ARM主控制器还与无线网络通信模块连接；无线网络通信模块与滑坡预警控制部分连接；

所述的滑坡预警控制部分，包括第二ARM主控制器、SD卡存储模块和GSM/3G/4G网络模块，第二ARM主控制器分别与SD卡存储模块和GSM/3G/4G网络模块连接，第二ARM主控制器还与滑坡数据采集部分的无线网络通信模块连接。

所述的位移监测模块，是基于GPS接收机的位移监测模块，设有天线罩，保护GPS接收机不被暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等破坏。

所述的FPGA采集模块，内部设有FIFO存储器。

所述电源部分，采用太阳能供电，包括太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池分别为滑坡数据采集部分、滑坡预警控制部分供电。

所述的信号调理模块，包括依次连接的信号放大电路和信号滤波电路。

所述的信号放大电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；第一运算放大器正输入端与微震传感器的信号输出端连接，负输入端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端连接，信号输出端分别与第二电阻的另一端、第四电阻的一端连接；第二运算放大器的正输入端与微震传感器的信号输出端连接，负输入端分别与第一电阻的另一端、第三电阻的一端连接，信号输出端分别与第三电阻的另一端、第五电阻的一端连接；第三运算放大器的正输入端分别与第五电阻的另一端、第七电阻的一端连接，负输入端分别与第四电阻的另一端、第六电阻的另一端连接，信号输出端分别与第六电阻的另一端、信号滤波电路的信号输入端连接；第七电阻的另一端接地。

所述的信号调理电路，包括第四运算放大器、第八电阻、第九电阻、第一电容和第二电容；第八电阻的一端与信号放大电路的第三运算放大器的信号输出端连接，另一端分别与第一电容的一端、第九电阻的一端连接；第一电容的另一端分别与第四运算放大器的信号输出端、负输入端连接；第九电阻的另一端分别与第二电容的一端、第四运算放大器的正输入端连接；第二电容的另一端接地；第四运算放大器的信号输出端与AD转换模块的信号输入端连接。

所述的AD转换模块，是基于ADS1282芯片的转换模块。

一种基于FPGA+ARM的实时滑坡监测预警设备的预警方法，具体包括如下步骤：

1)GPS接收机的天线采集滑坡数据采集部分的GPS位移的原始数据，将采集到的位移数据输送至FPGA采集模块的FIFO存储器中；