基于ZigBee的山体滑坡监测预警系统研究

摘要

随着全球对自然资源消耗的加剧和气候变化的极端化，地面更加脆弱，山体滑坡发生的可能性和随机性增大，使得人民的安全受到严重的威胁，同时也给政府和人民造成了严重的财产损失。因而，建立一套高效的山体滑坡监测预警系统成为了社会的迫切需求。当下，山体滑坡预警模型已成为诸多院校的研究重点。
　　当前，ZigBee无线传感器网络以其低成本、多功能和低功耗的优势，在工业控制、智能家居、商业楼宇自动化、环境监测、农业和医学领域得到了广泛的应用。而且在山体滑坡的监测上，该技术已经成为各国研究开发的重点。
　　论文首先讲述了山体滑坡国内外研究应用技术现状，并对常用的应用技术进行了性能和成本分析。其次，论文介绍了和比较了几种常用的无线传感器网络技术和常用的短距离通信方式，并对ZigBee无线传感器网络进行了详细地介绍。紧接着对引发山体滑坡的成因和山体滑坡类型进行了分析和归类，并通过设定和动态调整滑坡影响因子建立山体滑坡风险预警模型；接下来从硬件和软件两方面对整个系统进行构建，硬件部分详细概述了ZigBee组网模块、GPRS通信模块和外围电路模块。软件部分则重点研究了三维DV-Hop定位算法及其改进措施，在算法改进上采用了节点分区与跳数加权的方法，通过仿真实验对比，本文改进的算法比节点分区和跳数加权的三维DV-Hop定位算法降低了定位误差。在山体滑坡预警模型研究中，重点分析了山体坡度，山体海拔高度和山体土质类型对山体滑坡的影响，并通过与监测山体位移和地下水位情况的传感器相结合的方式来判断山体当前的稳定情况。
　　最后，本文对设计的山体滑坡监测预警系统进行了分部仿真实验，在PC端仿真了山体位移变化状况，并通过三维DV-Hop改进算法进行定位，单片机和GPRS模块通过串口通信发送数据到服务器端，在服务器端采用研究的山体滑坡预警模型计算山体滑坡风险；并通过服务器端推送山体当前稳定情况至移动客户端，方便用户和山体监控人员查看和分析山体滑坡风险，这对山体滑坡监测预警的实际部署具有一定的指导意义和实践价值。

目录

第一章 绪论

1.1 研究内容及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 滑坡趋势变化原因分析

1.4 本文研究内容、技术线路和章节安排

第二章 ZigBee网络技术和应用研究

2.1 无线网络

2.2 无线传感器网络

2.3常见的无线传感网络技术

2.4 ZigBee无线传感器网络技术

2.5本章小结

第三章 山体滑坡成因分析

3.1 山体滑坡的成因

3.2 山体滑坡的生成要素及滑坡类型

3.3 本章小结

第四章 三维定位算法的研究

4.1 三维定位算法介绍与比较

4.2 三维DV-Hop定位算法

4.3 改进的三维DV-Hop定位算法

4.4 算法仿真实验及结果分析

4.5 本章小结

第五章 山体滑坡监测模型研究

5.1 山体滑坡监测模型概述

5.2 山体滑坡监测模型设计

5.3 本章小结

第六章 山体滑坡监测预警系统的实验与分析

6.1 山体滑坡预警监测硬件选型

6.2 山体滑坡预警系统数据采集模块

6.3 预警系统移动客户端设计

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 研究中的不足

7.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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致谢