在工業測量領域,往往需要長時間、大范圍、多通道的數據測量系統。而在野外環境監測領域,由于環境條件的特殊情況,經常使監測系統因為電源、長距離布線等因素的存在而難以有效部署。而無線傳感器網絡由于其低功耗、自組織路由、無需布線等特性,特別適合于工業領域的野外測量。
本文將介紹一個部署在我國南部某沿海城市的無線傳感器網絡案例,該系統經過少量修改后可以滿足許多工業測量的需求。
該城市存在大量山地地貌,城市居民人口眾多,要求土地必須保持較高的利用率,因此大量建筑和道路都位于山區附近。該地區降雨量常年偏高,尤其在每年夏季的梅雨季節,會出現大量的降水。不穩定的山地地貌在受到雨水侵蝕后,容易發生山體滑坡,對居民生命財產安全構成巨大的威脅。
當地有關部門嘗試部署過多套有線方式的監測網絡以對山體滑坡進行監測和預警,但是由于監測區域往往為人跡罕至的山間,缺乏道路,野外布線、電源供給等都受到限制,使得有線系統部署起來非常困難。此外有線方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集數據,需要專人定時前往監測點下載數據,系統得不到實時數據,靈活性較差。
對此,在與地理監測專家進行多次交流,并進行數次實地考察后,Crossbow公司提出了基于無線傳感器網絡的山體滑坡監測全套無線解決方案。
基本測量原理
山體滑坡的監測主要依靠兩種傳感器的作用:液位傳感器和傾角傳感器。在山體容易發生危險的區域,沿著山勢走向豎直設置多個孔洞,如圖1所示。每個孔洞都會在最下端部署一個液位傳感器,在不同深度部署數個傾角傳感器。由于該地區的山體滑坡現象主要是由雨水侵蝕產生的,因此地下水位深度是標識山體滑坡危險度的第一指標。該數據由部署在孔洞最下端的液位傳感器采集并由無線網絡發送。通信效率。中繼Mote將來自節點的數據通過Mesh網絡傳輸到基站。當一個Mote出現故障,與之相關的其他Mote會自動重新選擇路由。在這個Mote的故障排除后,會重新加入到Mesh網絡中繼續工作。