...络的HFC监控系统设计与实现
马东晓+刘泽+王海林
【摘要】 基于 GPRS 无线通信技术， 结合土压力、加速計等多种传感器的数据特点， 利用VC++设计并开发了滩岸坍塌远程监测系统。除远程实时数据采集功能外，还实现滩岸坍塌远程监测预警等功能。
【关键词】 坍塌监测 传感器 远程数据采集 GPS
一、研究背景
滩岸灾害发生时，无法第一时间了解危险地带的实际情况。针对此要求，迫切的需要一种可以实现危险地带监测、自主运行、危险报警、集中监测的坍塌监测系统，以长时间脱离人员的监管，在发生坍塌滑坡等情况下向后台报警，从而节省人力物力时间，实现大范围的有效监测，同时获取地势变化情况，为防汛抢险提供科技支撑。
二、滩岸坍塌远程监测系统功能需求分析
系统应能实现滩岸的变化监测，在发生倾斜或坍塌滑坡时能够及时感知，需要有传感器探测当前地势是否满足规定的地势变化范围内，若地势变化超限应能够被探测到。监测系统能够间隔一定的时间后观察传感器探测的数据是否满足设置阈值要求或超限时给出超限标志，需实现传感器数据的采集和转换，并对转换后的物理量数据进行判断。
若地势变化超出设置范围内，监测系统应当向指挥中心发出警报信息，供管理单位及时了解情况制定应对措施。监测系统应能独立运行而无需外部条件输入，如天线，供电等，监测设备能够自身探测地势信息而不用外接其他设备。考虑到野外、雨季等影响，监测设备不应采用太阳能电池等方案。
根据黄滩坍塌监测系统功能要求，需对地势的信息进行探测，当前常用的传感器有振动、磁场、陀螺、加速度计、光敏等原理，结合地势的缓慢变化特点和各区域特性的一致性分析，采用加速度计敏感重力加速度计，从而采集地势能够普遍应用于各个区域，利用加速度计敏感重力加速度从而求解地势信息的基本原理如图1所示：
地球表面垂直方向重力加速度为g，加速度敏感方向与重力加速度反方向夹角为θ，则加速度计采集的地势信息关系为：
A=-g×cosθ
若滩岸坍塌造成监测设备倾斜，则倾斜角θ增大，加速度计探测的值减小。地势探测原理为安装时通过水平尺调平两方向的水平度，设定初始安装角度小于5o，若加速度计探测倾斜角大于20°即探测值小于-0.766g则表明滩岸发生坍塌。
单轴加速度计在垂直个方向上产生倾斜时皆能探测到，采集地势信息可采用定时周期采集加速度值，或通过硬件电路比较器，若超限则产生标志位变化，实现数据采集的功能。
三、滩岸坍塌远程监测系统工作原理
加速度计敏感垂直方向上的重力加速度，若滩岸发生坍塌，则倾斜角增大，敏感的加速度值减小，控制器采集加速度值，判断加速度范围，若超限则与GSM模块通讯，通过GSM向特定的指挥中心号码发送警报信息。
四、滩岸坍塌远程监测系统的实现
在需监测坍塌的滩岸上，设置一个水平台，可以是木桩或水泥柱。安装面平整，将坍塌监测器放置在台面上，通过水平器调整在5度范围内，通过螺钉固定监测器。安装监测器完毕后，扯掉电池绝缘片，监测器开始工作，等待指令，通过手机向监测器内的SIM卡号码发送指挥中兴电话号码，监测器将号码存储下来，在需报警时向该号码发送警报短信。通过GPS获得当前经纬度等信息，使用手机向监测器内的SIM卡号码发送该位置信息，监测器将位置信息存储下来再报警短信中添加该位置信息。
通过手机向监测器内的SIM卡号码发送开始工作指令，则监测器开始监测滩岸地势信息，操作人员不得擅自晃动监测器，初始化完成。监测设备需定期维护，维护内容为检查是否正常工作和电池更换。检查监测器是否正常工作可采用发送询问短信获取监测数据，或者从台面上拆下监测器晃动，是否有警报信息发送。电池更换方式为拆下监测器外壳，更换电池，安装外壳，发送开始工作指令。
五、结束语
根据滩岸坍塌监测系统的使用需求和使用环境等概述，明确了监测系统的功能要求，针对功能要求进行了详细的需求分析和解决实施方案，从而形成了整体的系统工作原理。结合系统框图，对各个模块进行了详细的说明和监测系统的使用方法，对监测系统的整体设计思路和使用方法有了一定的指导，为后续工作的实施奠定了整体框架基础。
参 考 文 献
[1] 罗利锐， 刘志 刚， 超 前 地 质 预 报 系 统 的 提 出 及 其发展方向[J] . 岩土力学.2011
[2] 沃肯巴赫.高级 Vc++ 编程宝典： 中文版[M] . 冯飞，焦瑜净，译. 北京： 清华大学出版社，2009： 12- 13
