[发明专利]一种基于无线传感器网络的黄土滑坡监测预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于无线传感器网络的黄土滑坡监测预警系统及方法，属于山体滑坡灾害监测及预警技术领域。该系统包括无线传感器监测网络层、GPRS网关和远程监控中心。本发明使用最小二乘法拟合方法对环境参数进行修正，以提高RSSI测距的精度，对无线传感器进行精准埋设，实现山体信号无盲区全覆盖监测，对黄土滑坡灾害进行准确高效的定位实时监测及预警。

技术领域

本发明属于山体滑坡灾害监测及预警技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的黄土滑坡监测预警系统及方法。

背景技术

地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等。地质灾害对人们的生活和生产造成了巨大的影响，导致了严重的经济损失和人员伤亡，损失惨重的原因除了对潜在的地质灾害没有充分的调查和评估外，更主要是对已存在的地质灾害隐患缺乏防范意识，未能建立准确的监测预报系统，如果对地质灾害能进行较好的预警和预报，在灾害发生前实施紧急撤离，就可以避免人员伤亡和财产损失，获得巨大的社会效益。

我国部分地区滑坡灾害的频发严重威胁着相应地区居民的生命财产安全和道路的正常运营，故对于滑坡灾害的监测预警刻不容缓，采用科学合理的监测预警手段，可以防患于未然，将滑坡灾害损失减少到最低点。国内外在滑坡监测技术、方法、手段上都有向自动化、远程化、web化发展的趋势，然而由于各种设备高昂的费用、操作方法的复杂性等原因，目前还缺乏专门针对滑坡灾害的行之有效的灾害监测预警体系。

国内外现有的滑坡监测方法和手段很多，但在实际应用中，监测效果并不理想。如近景摄影测量法，它的监测精度低，易受天气等因素的影响；GPS监测法不受天气的影响，但在高精度的监测要求下，其成本昂贵，不宜大面积推广使用，且在高山等野外环境下，卫星信号易被遮挡；TDR法价格低，但它无法确定滑坡位移量和位移方向。以上方法虽然从不同程度上实现了对山体滑坡的监测及预警预报，但依然受到监测设备成本高、维护费用高，监测周期长、操作不便等因素的制约。此外，现有的很多监测方法都是有线的方法，系统的部署不灵活，易受监测现场地理环境的影响。

随着光学、电学、信息学、计算机技术和通信技术的发展，集多种功能于一体的、低成本的无线传感器网络技术得到广泛的研究和空前的发展，实现了对监测区域的网络式布设，为实现环境信息的区域性大范围采集提供了有力支撑。无线传感器网络监测系统采用无人值守，自动采集实时数据，无线汇聚采集信息，系统的安全性高、可靠性强、传感器节点布置灵活。从本世纪初开始，区域性的滑坡监测预警工作在我国大陆地区逐渐开展。如今，地质灾害预警系统工作在我国发展了10多年，国内对这一工作亦累计了一定经验，但是仍存在很大的问题，还有很大的提升空间。

对于无线传感器网络定位算法方面的研究，迄今为止，国内外学者仍旧没有制定出一个统一的标准用来刻画无线传感器网络自身定位算法和系统的分类。每种定位算法都有其自身的使用场合，没有一种是“万能”的，能在任何场合获得最优的定位精度，因此要根据网络不同的应用场合选择一种实用的定位算法。基于具体的要求，虽然也相继提出了一些分类方法，但都存在不同程度的缺陷，目前较为主流的分类方法有：基于测距的定位与无需测距的定位、绝对定位和相对定位、集中式计算与分布式计算、紧密耦合与松散耦合、粗粒度与细粒度。就基于无线传感器网络测距的定位算法目前常用的为接收信号强度指示方法其中最常用的定位技术是RSSI的节点定位技术，由于信号传播过程中受到外界发杂环境因素的影响，因此会产生信号的损耗和衰减，信号在发送和接受过程中都会产生由于距离和其它环境因素影响产生的影响。分析RSSI的节点定位技术的特点，由于节点受能量和体积的限制，采用基于RSSI的节点定位技术是一种可行的方案，但该方法的定位精度不高，检测环境的情况复杂时，会影响传感器节点信号强度收发的准确性，增大定位误差，这就需要对RSSI技术的误差进行修正，以保证检测结果的准确性，从而保证滑坡监测预警的准确性和及时性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于无线传感器网络的黄土滑坡监测预警系统，本发明的目的之二是提供一种基于无线传感器网络的黄土滑坡监测预警方法。