远程数据采集与监测系统研究

  本文摘要：为了解决问题远程数据传输问题，针对地理条件比较复杂的区域如山体滑坡监测区域，研究了通过无线方式传输信息的方法，从而构建远程数据采集与监测功能。以ＡＲＭ处理器为核心，使用多种模块建构山体滑坡远程数据采集与监测系统。讲解了数据采集功能构建方法和驱动程序的设计思想，设计了加速度传感器与ＡＲＭ处理器的相连电路以及传感器收集程序。 试验检验指出，系统接管多点数据信息准确，需要及时体现数据采集动态值，并获取报警信息。关键词：ＡＲＭ远程数据采集监测线程ＧＰＲＳ驱动程序。

为了解决问题远程数据传输问题，针对地理条件比较复杂的区域如山体滑坡监测区域，研究了通过无线方式传输信息的方法，从而构建远程数据采集与监测功能。以ＡＲＭ处理器为核心，使用多种模块建构山体滑坡远程数据采集与监测系统。讲解了数据采集功能构建方法和驱动程序的设计思想，设计了加速度传感器与ＡＲＭ处理器的相连电路以及传感器收集程序。

试验检验指出，系统接管多点数据信息准确，需要及时体现数据采集动态值，并获取报警信息。关键词：ＡＲＭ远程数据采集监测线程ＧＰＲＳ驱动程序。0章节山体滑坡是相当严重的地质灾害之一，它不会破坏工程设施，导致极大的经济损失。为了防患于未然，必须及时、较慢地监测山体的滑动情况，构建滑坡危害的预报。

对山体滑坡展开监测的目的在于对滑坡的稳定性作出辨别，并对有可能再次发生的滑动作出预测。通过比较方位的变化辨别各个监测点的滑动情况，滑坡监测对减灾防灾意义根本性。在滑坡变形监测中，ＧＰＲｓ等先进设备技术将充分发挥大力起到，构建对监测区域的远程动态监测，并通过对收集数据的分析和处置，构建对山体滑坡的预警。

１远程数据采集与监测系统包含远程数据采集与监测系统由ｊ轴加速度传感器、嵌入式处理器ＡＲＭ、电源模块和ＧＰＲｓ模块等包含。系统监测收集加速度传感器的数据，与键盘原作的上限值展开较为，ＧＰＲｓ模块以短信方式发送到监测信息和报警信息。

当收集的加速度值多达一定下限时，蜂鸣器倾听起着报警功能。远程数据采集与监测系统包含如图1右图。

２数据采集与驱动程序设计2.1ＡＤＣ切换功能构建ARM处理器S3C2410内置1个8地下通道的10位模数转换器ＡＤＣ。使用ＡＤＣ控制器寄存器系统可以同时外接８位的仿真岙输出．仅次于切换速率可约５００ｋＳ／ｓ。S3C2410的插槽ＡｌＮ［７］和ＡＩＮ［５］用作相连触摸屏的模拟信号输出。

ＡＲＭ处理器S3C2410有ＡＤｃ掌控寄存器和ＡＤｃ触摸屏控制器，其通过程序设计配备寄存器掌控ＡＤｃ的Ｔ不作模式，并撰写应用程序加载ＡＤｃ切换值。ＡＤＣ触摸屏掌控寄存器ADCTSC配备成普通工作模式。

对于S3C2410处理器，在用于触摸屏时，插槽ＡＩＮ［７］和ＡＩＮ［５］用作测量触摸屏ｘ、Ｙ的电平，插槽ＡＩＮ［６］、ＡＩＮ［４：０］用作一般的ＡＤＣ输出。当有触摸屏驱动读取时，ＡＤＣ转换器工作在触摸屏模式。

因此，ＡＤＣ切换和触摸屏驱动无法同时落成一“１。用于ＡＤＣ的步骤如下。

①设置舡）Ｃ掌控寄存器ＡＤＣＣＯＮ，自由选择输出地下通道，设置ＡＤｃ转换器的时钟，Ａ／Ｄ时钟＝ＰｃＵｙ（ＰＲｓＣＶＬ＋１），其中，Ｈｔ５汇ＶＬ为ＡＤｃ转换器实分频器数值。②设置ＡＤC触摸屏寄存器ADCTSC，对于普通ＡＤＣ，设置ADCTSC位［２］为０。

③设置ＡＤC掌控寄存器ＡＤＣＣＯＮ，启动Ａ／Ｄ切换。如果设置ＡＤＣＣＯＮ中的ＲＥＡＤ—ＳＴＡＲＴ位为１，则加载ＡＤＣ切换数据寄存器ＡＤＣＤＡＴＡ０时即启动下一次切换，也可以设置ＡＤＣ掌控寄存器ＡＤＣＣＯＮ中的ＥＮＡＢＬＥ—ＳＴＡＲＴ位启动Ａ／Ｄ切换。④切换完结时，加载ＡＤｃ切换数据寄存器ＡＤＣＤＡＴＡ０值。

２．２驱动程序设计一个硬件的驱动程序，一般来说指一个驱动模块。对于一个硬件的驱动。Ｌｉｎｕｘ下可以有两种方式：一种是必要读取到内核代码中，启动内核时就不会驱动此硬件设备；另一种是以模块方式编译器分解一个独立国家文件，当应用程序必须时再行读取到内核空间运营。读取驱动是长时间运营设备的必要条件，缺乏驱动程序，将无法展开长时间操作者。

驱动程序包括有各种定义，如ｓ３ｃ２４１０管脚的定义、对应的地址映射等。ＧＰＲｓ驱动、Ａ／Ｄ驱动和键盘驱动这３个驱动分别关系到通信、收集和参数原作３大方面，这３个驱动也可以解读为操作系统中的设备。

设备驱动的角色就是将这些调用同构到起到于实际硬件和设备涉及的操作者上。驱动可以与内核的其他部分分离创建，必须的时候在运营时“放入”。３传感器模块设计在滑坡再次发生过程中，对象的加速度、速度和偏移等矢量皆发生变化。在山体监测区域放置大量的传感器，以测量山体偏移和加速度值。

本文使用加速度传感器ＭＭＡ７２６０ＱＴ测量各个轴的加速度值，以便及时检测灾害。如果物体沿着某一个方向运动，或者受到重力起到，传感器输入值就不会根据其运动方向和原作的传感器灵敏度而转变。系统使用ＡＲＭ处理器的Ａ／Ｄ转换器加载此输入信号。

三轴加速度传感器测量时，量程可有以下４种形式：①在１．５ｇ量程下，信号灵敏度为８００ｍＶ／ｇ；②在２ｇ量程下，信号灵敏度为６００ｍｖ／ｇ；⑧在４ｇ量程下，信号灵敏度为３００ｍＶ／ｇ；④在６ｇ量程下，信号灵敏度为２００ｍＶ／ｇ。加速度传感器与ＡＲＭ处理器的硬件相连图如图２右图。图２加速度传感器与ＡＲＭ处理器的相连ｇ－ｓｅｌｅｃｔ，插槽和ｇ・ｓｅｌｅｃ：插槽用来自由选择传感器的灵敏度，有４个灵敏度可供选择。

ｇ—ｓｅｌｅｃｔ。插槽和ｇ—ｓｅｌｅｃ：插槽在芯片的内部被下拉为低电平。图２中ｇ—ｓｅｌｅｃｔｌ插槽和ｇ—ｓｅｌｅｃ：插槽悬空，芯片的工作灵敏度为８００ｍＶ／ｇ。

当传感器工作在休眠状态模式时，ＳｌｅｅｐＭｏｄｅ插槽可不相接，将其悬空才可。ｘ。、Ｙ。和ｚ。

分别为ｘ轴、ｙ轴、ｚ轴方向的输入电压。当收集的加速度值多达一定下限时，蜂鸣器倾听，同时通过手机发出报警信息，构建报警功能。加速度传感器收集程序如下右图。①关上ＡＤC设备文件ｆｄ＝ｏｐｅｎ（ＰＡＴＨ，０一ＲＤＷＲ）；ｉｆ（ｆｄ＜Ｏ）｛ｐｎｄ（”Ｆａｉｌｅｄｔｏｏｐｅｎａｄ－ｄｄｖｅｒ／ｎ”）；ｅｘｉｔ（１）；｝②设置Ａ／Ｄ方波比和地下通道号ａｄｃ－ｉｎｆｏｒ．ｐｍｓｃａｌｅ＝４９；ａｄｃ—ｉｎｆｂｒ．channel＝ｉ；ｗｒｉｔｅ（ｆｄ，（ｖｏｉｄ・）＆ａｄｃ－ｉｎｆｏｒ。

ｓｉｚｅｏｆ（ａｄｃ－ｉＩｒ））＝＝ｓｉｚｅｏｆ（ｓtｕｃｔＡＤＣ—ＤＥＶ）；在此定义了一个结构体。该结构体包括的元素分别为Ａ／Ｄ切换的地下通道号和方波比。其通过ｗｒｉｔｅ函数载入设备文件。

结构体如下右图。ｓｔａｔｉｃｓtｕｃｔＡＤｃ—ＤＥＶ｛ｉｎｔｃｈanｎｅｌ；ｉｎｔｐｒｅｓｃａｌｅ；｝ａｄｃ－infor；③加载切换数据：read（fd，&data，sizeof(data)）＝＝Sizeof(data).read函数的参数分别为设备文件的标志符、数据被读取的地址和读取数据的长度。

④数据折算：d=((float)data*3.3)/1024.0.read加载的是ｌＯ位二进制数据，必需将其切换为对应的电压值。电压最大值为3.3V４线程设计与ＧＰｌ塔模块功能本文使用SIMCOM公司SIM300GPRS模块，通过发送到ＡＴ指令已完成信息的传输。

初始化GPRS模块后，必须原作发送到短信的模式。GPRS模块功能函数必须两个入口参数，一个是发送到短信的号码，另一个是短信的内容，构建将登录内容发送到登录号码上的功能。４．１地下通道监测线程设计地下通道监测线程分别将３个地下通道的数值动态改版于result全局数组中。

修筑的３个监控线程可以分别动态监测，如地下通道0对result[0]中的数据展开动态监测。同时，利用WHILE循环构建循环监测，它的解散条件也就是系统的解散条件，确保了监测线程的全局性。同时，在这个循环中对地下通道的３种状态展开一一分析。地下通道的３种状态分别为地下通道测量值多达预计的上限值、地下通道量值多达预计的下限值和地下通道测量值为正常值。

如果远超过报警限值，不应发送到提示信息。４．２收集数据发送到线程设计打开一个线程，循环辨别系统完结标志位和停止标志位否全部为ｌ，如果是，则解散线程；如果不是,则按系统等价的时间发送到当前３个地下通道的数据。收集数据发送到线程流程图如图３右图。

４．３键盘监测线程设计在监测系统现场，往往根据其有所不同条件，利用键盘展开参数改动。设计了变更Ａ／Ｄ上、下限值和监测手机电话号码的功能。

以“*”号键作为转入系统的中断键．为键盘打开一个动态监测甬数。当按下“*”号键时，Ａ／Ｄ收集停止，并展开变更系统涉及参数的原作；待原作完后，完全恢复Ａ／Ｄ的收集。５主函数的设计与分析ＡＲＭ享有更慢的处理速度和更大的内存空间反对操作系统的重制，同时也引进了文件系统的概念，以反对进程、线程的调用。

主函数流程图如图４右图。图４主函数流程图在主函数中，必须初始化ＧＰＲＳ驱动、Ａ／Ｄ驱动和键盘驱动，将数据采集功能放进主函数中，利用循环构建动态监测。循环的解散条件也就是系统的解散条件。

在“ｎｕｘ操作系统中，程序完结前必需重复使用所创建的线程，否则线程不会仍然闲置系统资源，系统最后不会因为各种乱序执行或内存阻塞而瓦解。循环监测中的ｗｈｉｌｅ循环构建参数改动时停止数据采集的功能，以防止不必要的线程堵塞或乱序执行。６结束语通过无线方式传输信息，需要解决问题埋设有线监测系统的缺失，限于于偏僻山区滑坡灾害监测。在山体的有所不同方位摆放适当的传感器，利用无线传输技术，将收集到的多点数据和报警信息通过手机方式发送给控制中心，构建对环境和参数的远程监测。

本文将嵌入式系统应用于滑坡灾害监测系统，基于ＡＲＭ处理器、加速度传感器和ＣＰＲｓ模块设计了山体滑坡远程监测系统，构建了远程数据采集、监测与无线传输，对探寻防治山体滑坡将起着大力起到。参考文献［１］袁生贵，方东，李小凯．基于ＧＰＲｓ监测技术在灾区山体滑坡中的应用于探究［Ｊ］．自动化技术与应用于，２０１０，”（１０）：６９—７０．［２］邱强壮。孙克强，赵立中．ＧＰＳ监测山体滑坡方法的研究［Ｊ］．山东农业大学学报，２００８。

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