基于wsn的高速列車運營周邊山體滑坡監(jiān)測方案設(shè)計

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1、基于WSN的高速列車運營周邊山體滑坡監(jiān)測方案設(shè)計目錄一、前言1二、整體方案設(shè)計2三、監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成31）傳感器42）節(jié)點的安裝部署53）無線組網(wǎng)64）數(shù)據(jù)傳輸8四、投資預(yù)算9基于WSN的高速列車運營周邊山體滑坡監(jiān)測及預(yù)警方案設(shè)計一、前言1、鐵路滑坡研究背景及意義滑坡在地質(zhì)學(xué)中被定義為僅次于地震的第二大地質(zhì)災(zāi)害。山體滑坡是我國山區(qū)地帶最常見、最易發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，能在短時間內(nèi)迅速掩埋或摧毀鐵路涵洞、軌道路基和橋梁場站等鐵路基礎(chǔ)設(shè)施，嚴重影響鐵路運輸安全。中國的鐵路，除東部平原、淺丘地區(qū)外，大部分鐵路依山傍水，均受到滑坡的嚴重威脅。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國鐵路沿線共有大中型滑坡一千

2、余處，且分布具有不均勻性?；挛：乐氐闹饕袑毘伞⒊衫?、寶天、太焦、鷹夏、川黔等干線和福建省潭龍、外福、陜西省梅七等支線，平均分布密度一般在每百公里10處左右，個別可達20處甚至更多?；挛：^重的有貴昆、湘黔、黔桂、湘渝等干線和云南省昆河等支線，平均分布密度為每百公里5-10處。從全國范圍看，絕大多數(shù)的滑坡分布于中國的南方和西北地區(qū)，約占全國鐵路滑坡總數(shù)的五分之四。在國內(nèi)，從1949年以來，先后發(fā)生中斷鐵路運行的滑坡、泥石流災(zāi)害300多起，有33座車站被毓埋。成昆鐵路鐵西車站內(nèi)1980年7月3日15時30分發(fā)生的滑坡，可以說是迄今為止發(fā)生在我國鐵路史上最嚴重的滑坡

3、災(zāi)害，被稱為“鐵西滑坡”。該滑坡體從長120米，高40～50米的采石場邊坡下部剪切滑出。剪出口高出采石場坪臺和鐵路路基面10米?；麦w填滿采石場后，繼續(xù)向前運動，掩埋鐵路涵洞、路基，堵塞鐵西隧道雙線進洞口，堆積在路基上的滑坡體厚達14米，體積為220萬立方米。越過鐵路達25～30米，掩埋鐵路長160米，中斷行車40天，造成的經(jīng)濟損失僅工程治理費就達2300萬元。2010年5月23日，滬昆鐵路山體滑坡造成客車脫線事故，機車及機后第1至9位車輛脫線，中斷行車18天。2013年8月2日，內(nèi)昆鐵路滑坡?；轮率刮髂洗髣用}—內(nèi)昆鐵路約1000米被沖毀，中斷行車17天。2013年

4、8月18日，受臺風(fēng)“尤特”帶來的暴雨影響，京廣線多處路段遭遇滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，致廣州站所有列車停運?；碌拇嬖谝蟛捎靡环N成本低、易于推廣、有效地監(jiān)測手段對于這些潛在或是正在滑動的滑坡體進行監(jiān)測，以便及時采取安全預(yù)防措施，避免當大面積滑坡產(chǎn)生時造成難以預(yù)料的損失。高速列車運營周邊山體滑坡監(jiān)測及預(yù)警的研究，對于火車的安全運營、人民的生命財產(chǎn)安全有著十分重要的意義，可產(chǎn)生明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。對滑坡災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)報不僅是必需的，而且是可能的。我國在滑坡災(zāi)害預(yù)測預(yù)報方面已取得了顯著的成績。例如1995年1月27日下午，鐵道部科學(xué)研究院西北分院黃茨滑坡監(jiān)測組依據(jù)半年來

5、獲得的大量調(diào)查、監(jiān)測資料，通過數(shù)次分析計算，對該滑坡發(fā)生的時間作出了成功的預(yù)報，避免了滑坡和公路間60余戶居民的人員傷亡。2、鐵路滑坡研究現(xiàn)狀人類與滑坡災(zāi)害的斗爭有著很悠久的歷史，但是，專門的、系統(tǒng)的研究是從20世紀第二次世界大戰(zhàn)以后才開始的。2.1國內(nèi)鐵路滑坡研究的現(xiàn)狀我國對滑坡災(zāi)害的工程實踐與科學(xué)研究，最早始于50年代初期，早在1956年，鐵道部門就成立了專門的滑坡研究機構(gòu)。五六十年代主要集中在個別大型滑坡工點的研究和實踐，研究滑坡的地質(zhì)條件，作用因素，誘發(fā)因素，發(fā)生機理，破壞模式，運動規(guī)律和有效的防治工程措施。到70年代，在大量工程實踐的基礎(chǔ)上，對滑坡災(zāi)害由被動

6、治理轉(zhuǎn)入主動預(yù)測預(yù)報，開始滑坡災(zāi)害區(qū)域規(guī)律的研究。進入八十年代，隨著社會主義經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模不斷擴大，及山區(qū)大量開發(fā)利用，滑坡災(zāi)害對人類生存環(huán)境的危害和威脅愈來愈大，因而滑坡災(zāi)害研究空前活躍。我國鐵道部門進行了滑坡調(diào)查勘探方法，綜合監(jiān)測預(yù)報技術(shù)和新型抗滑工程措施等多項系統(tǒng)的綜合性研究。2.2基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的山體滑坡監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀目前滑坡監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)主要采用有線方式傳輸。但是山區(qū)地理條件復(fù)雜、線路架設(shè)困難，以及供電難以保證，使基于有線技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)部署困難；并且系統(tǒng)內(nèi)部的節(jié)點往往采用簡單串聯(lián)的線狀部署方式，容易由節(jié)點故障引發(fā)區(qū)域失效

7、，使整個系統(tǒng)的有效性、可靠性受到影響。而現(xiàn)有無線手段如GPS、合成孔徑雷達干涉測量，需要衛(wèi)星等外部設(shè)備支持，成本高、消耗大，不適合大范圍推廣和使用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)起源于美國，可追溯到1978年由國防部高級研究計劃署（DARPA）在卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)發(fā)起的分布式傳感器研討會。美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論在預(yù)警未來發(fā)展的報告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀最有影響力技術(shù)和改變世界10大技術(shù)之一。作為一種由多個節(jié)點組成的面向任務(wù)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，它綜合了傳感器技術(shù)，嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，通過各類微型傳感器對目標信息