基于物联网的山洪地质灾害监测装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103914952 A (43)申请公布日 2014.07.09 CN 103914952 A (21)申请号 201410152340.6 (22)申请日 2014.04.16 G08B 21/10(2006.01) G08B 25/10(2006.01) (71)申请人 华北水利水电大学 地址 450011 河南省郑州市金水区北环路 36 号 (72)发明人 刘雪梅 皇甫中民 陈梦 刘明堂 孙新娟 闫雒恒 刘汉东 董怡 孙源 (74)专利代理机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人 陈大通 (54) 发明名称 基于物联网的山洪地质灾害监测装置 (5。

2、7) 摘要 本发明涉及一种基于物联网的山洪地质灾 害监测装置， 包括电源模块、 分布式传感器、 信号 调理模块、 GPS 模块、 微控制器、 显示、 报警模块和 GPRS 模块， 分布式传感器与信号调理模块连接， 信号调理模块及 GPS 模块分别与微控制器连接， 微控制器分别与显示、 报警模块连接， 并且微控 制器还通过 GPRS 模块与远程监控中心进行双向 通信， 微控制器获取传感器及 GPS 定位信息， 然后 送至 GPRS 模块封装， 最后通过 GPRS 骨干网接入 Internet 网络传送至远程监控中心， 同时微控制 器还通过 GPRS 模块接收远程监控中心的数据指 令。 通过采用上。

3、述结构， 实现了山洪地质灾害多参 数的自动化在线监测， 从而有效提升山洪地质灾 害的监测预警能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103914952 A CN 103914952 A 1/2 页 2 1. 一种基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 包括电源模块， 其特征在于 ： 还包括分 布式传感器、 信号调理模块、 GPS 模块、 微控制器、 显示模块、 报警模块和 GPRS 模块， 分布式 传感器的输出端与信号调理模块的输入端。

4、连接， 信号调理模块及 GPS 模块的输出端分别与 微控制器的输入端连接， 微控制器的输出端分别与显示模块和报警模块的输入端连接， 并 且微控制器还通过 GPRS 模块与远程监控中心进行双向通信 ； 所述分布式传感器包括雨量传感器、 水位计、 孔隙水压力计、 倾斜计和伸缩计， 用于获 取降雨量、 地下水位、 地下孔隙水压力及坡体或山体移位信息， 并且所述雨量传感器、 水位 计、 孔隙水压力计、 倾斜计和伸缩计分别分散分布在各个监测点 ； 所述 GPS 模块用于获取各个监测点的地理位置信息， 包括各个监测点的经度、 纬度、 地 面高度和海拔信息 ； 所述微控制器分别获取并处理通过分布式传感器所采。

5、集的降雨量、 地下水位、 地下孔 隙水压力及坡体或山体移位信息、 以及通过 GPS 模块所定位的各个监测点的地理位置信 息， 然后将处理后的传感器数据和定位信息送至 GPRS 模块打包封装成 TCP/IP 数据包， 最 后通过 GPRS 骨干网接入 Internet 网络传送至远程监控中心 ； 同时， 所述微控制器还通过 GPRS 模块接收来自远程监控中心的数据指令， 该数据指令包括更改数据包传输频率指令、 设置监控中心手机号指令、 设置传感器预警值指令和启动报警指令。 2. 如权利要求 1 所述的基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其特征在于 ： 所述微控 制器为 STC12C5A60S2 。

6、单片机， 所述信号调理模块的数量为 8 组， 并且每组信号调理模块的 结构均完全相同 ； 对于其中的一组信号调理模块， 其包括传感器接口 J3、 排针 P1 以及电流 环接收器 RCV420 芯片 U2， 其中传感器接口 J3 的 3 引脚与所述分布式传感器的信号输出端 连接、 并同时分别与排针 P1 的 2 引脚及 4 引脚连接， 排针 P1 的 3 引脚及 1 引脚分别接至电 流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 1 引脚及 3 引脚， 用于所述分布式传感器的信号输出的极性 选择 ； 电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 14 引脚接至传感器接口 J3 的 4 引脚， 且传感器接。

7、口 J3 的 4 引脚还同时接至 STC12C5A60S2 单片机的 P1.0 引脚。 3. 如权利要求 2 所述的基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其特征在于 ： 在所述电 源模块中， 电源开关 K21 的一端接至 12V 单电源， 电源开关 K21 的另一端接至二极管 D21 的 阳极， 二极管 D21 的阴极分别同时与二极管 D22 的阴极、 电阻 R25 的一端、 电容 C21 的一端、 电容 C22 的一端以及 LM2576 芯片 U22 的 1 引脚连接， 二极管 D22 的阳极、 电容 C21 的另一 端、 电容 C22 的另一端以及 LM2576 芯片 U22 的 3 引脚和。

8、 5 引脚均接地， 电阻 R25 的另一端 与发光二极管LED2的阳极连接， 发光二极管LED2的阴极接地 ； LM2576芯片U22的4引脚同 时接至电阻 R21 和电阻 R23 的一端， 电阻 R21 的另一端接地， LM2576 芯片 U22 的 2 引脚同 时接至二极管 D23 的阴极和电感 L21 的一端， 电感 L21 的另一端同时与电阻 R23 的另一端、 电容 C23 的一端、 电容 C26 的一端以及 L7805 稳压芯片 U23 的 1 引脚连接， L7805 稳压芯片 U23 的 3 引脚同时与电容 C24 的一端、 电容 C27 的一端以及 MIC29302 稳压芯片 。

9、U21 的 1 引 脚、 2 引脚连接， 二极管 D23 的阳极、 电容 C23 的另一端、 电容 C26 的另一端、 L7805 稳压芯片 U23 的 4 引脚、 电容 C24 的另一端、 电容 C27 的另一端均接地， MIC29302 稳压芯片 U21 的 4 引脚同时与电容 C25 的一端、 电容 C28 的一端、 及电阻 R24 的一端连接， MIC29302 稳压芯片 U21 的 5 引脚同时与电阻 R24 的另一端和电阻 R22 的一端连接， MIC29302 稳压芯片 U21 的 3 引脚、 电容 C25 的另一端、 电容 C28 的另一端、 电阻 R22 的另一端均接地。 权。

10、 利 要 求 书 CN 103914952 A 2 2/2 页 3 4. 如权利要求 2 所述的基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其特征在于 ： 该装置还 包括了用于对所述电流环接收器 RCV420 芯片 U2 进行供电的双电源供电电路， 在该双电源 供电电路中， 电源开关 K1 的一端与 12V 单电源连接， 电源开关 K1 的另一端接至二极管 D1 的阳极， 二极管 D1 的阴极同时分别与二极管 D2 的阴极、 电阻 R1 的一端、 电容 C2 的一端以 及电感 L1 的一端连接， 二极管 D2 的阳极、 电容 C2 的另一端均接地， 电阻 R1 的另一端与发 光二级管 LED1 的阳极。

11、连接， 发光二级管 LED1 的阴极接地， 电感 L1 的另一端接至电源模块 A1212S 芯片 U1 的 1 引脚， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 2 引脚接地， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 4 引脚经电感 L3 接至电容 C3 的一端， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 6 引脚经电感 L2 接 至电容 C1 的一端， 电容 C3 的另一端和电容 C1 的另一端均同时与电源模块 A1212S 芯片 U1 的 5 引脚以及电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 2 引脚、 5 引脚和 13 引脚连接。 5. 如权利要求 1 至 4 中任一项所述的基于物联网的山。

12、洪地质灾害监测装置， 其特征在 于 ： 该装置的远程通信方式还包括SMS短信息， 所述SMS短信息用于更改发送频率参数和服 务器 IP 地址参数 ； 并且， 在服务器 IP 地址需要改动时， 通过手机经 GSM 网络以短信方式发 送到该装置进行更改并建立新的网络连接， 同时， 该装置在遇到网络连接错误时也会向远 程监控中心手机发送短信息来进行提醒。 6. 如权利要求 1 至 4 中任一项所述的基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其特征在 于 ： 所述 GPS 模块为 NEO-6M 模组， 所述 GPRS 模块为 MC55 模块。 权 利 要 求 书 CN 103914952 A 3 1/7 页。

13、 4 基于物联网的山洪地质灾害监测装置 技术领域 0001 本发明涉及一种监测装置， 特别是涉及一种基于物联网的山洪地质灾害监测装 置。 背景技术 0002 我国地貌类型复杂多样， 且以山地高原为主， 由于地处东亚季风区， 暴雨频发， 地 质地貌环境复杂， 加之人类活动剧烈， 导致我国山洪地质灾害发生频繁， 是世界上山洪地灾 灾害最严重的国家之一。 全国仅大大小小的滑坡、 崩塌、 泥石流等灾害危险点就有百万处以 上， 每年还会出现几万至十几万处新的危险点。 近十年来， 地质灾害每年造成人员伤亡数以 千计， 经济损失逾百亿元， 严重影响了我国社会经济的可持续发展。 0003 为了及时获取临灾信息。

14、， 有效避免人员伤亡和财产损失， 我国采取了多种措施， 如 建立群测群防体系、 开展汛期巡查、 排查灾害隐患点、 对重大灾害隐患点实行监测等措施。 但目前， 这些措施大多还主要靠人工进行观测、 人工报汛， 且监测技术也相对落后、 设备较 差， 存在数据采集和传输不及时、 信息覆盖面不足、 自动化程度低等缺陷， 难以捕捉到灾害 来临前和发生时的多源信息， 已无法满足和适应监测工程的需要。 因此， 如何建立一套行之 有效的实时监测方法和技术手段， 能及时有效地将来源各异、 数据格式不同、 所描述对象和 内容也差别较大的信息组织起来， 实施多参数的自动化监测， 是山洪地质灾害监测预警的 实际需要和发。

15、展趋势。 0004 物联网是新一代信息技术的重要组成部分， 其定义是通过传感器、 射频识别、 全球 定位系统、 红外感应器、 激光扫描器等信息传感设备， 按约定的协议与互联网相连接， 在人 与物以及物与物之间进行信息交换和通信， 以实现对物体的智能化识别、 定位、 跟踪、 监控 和管理等功能的一种新型网络系统。 因此， 研究物联网技术在山洪地质灾害监测中的应用， 有利于提升山洪地质灾害的监测预警能力， 对有效预警地质灾害、 极大程度地降低人民生 命和财产损失具有重要意义。 发明内容 0005 为克服以上现有技术的不足， 本发明要解决的技术问题是提供一种基于物联网的 山洪地质灾害监测装置， 能够。

16、稳定地对各个监测点的信息进行实时的数据采集、 处理和传 输， 以实现山洪地质灾害多参数自动化在线监测， 从而有效提升山洪地质灾害的监测预警 能力， 对预防山洪地质灾害、 降低人民生命和财产损失具有重要意义。 0006 本发明的技术方案是 ： 一种基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 包括电源模块， 还包括分布式传感器、 信号 调理模块、 GPS 模块、 微控制器、 显示模块、 报警模块和 GPRS 模块， 分布式传感器的输出端与 信号调理模块的输入端连接， 信号调理模块及 GPS 模块的输出端分别与微控制器的输入端 连接， 微控制器的输出端分别与显示模块和报警模块的输入端连接， 并且微控制器还通。

17、过 GPRS 模块与远程监控中心进行双向通信 ； 分布式传感器包括雨量传感器、 水位计、 孔隙水 说 明 书 CN 103914952 A 4 2/7 页 5 压力计、 倾斜计和伸缩计， 用于获取降雨量、 地下水位、 地下孔隙水压力及坡体或山体移位 信息， 并且所述雨量传感器、 水位计、 孔隙水压力计、 倾斜计和伸缩计分别分散分布在各个 监测点 ； GPS 模块用于获取各个监测点的地理位置信息， 包括各个监测点的经度、 纬度、 地 面高度和海拔信息 ； 微控制器分别获取并处理通过分布式传感器所采集的降雨量、 地下水 位、 地下孔隙水压力及坡体或山体移位信息、 以及通过 GPS 模块所定位的各个。

18、监测点的地 理位置信息， 然后将处理后的传感器数据和定位信息送至 GPRS 模块打包封装成 TCP/IP 数 据包， 最后通过 GPRS 骨干网接入 Internet 网络传送至远程监控中心 ； 同时， 所述微控制器 还通过 GPRS 模块接收来自远程监控中心的数据指令， 该数据指令包括更改数据包传输频 率指令、 设置监控中心手机号指令、 设置传感器预警值指令和启动报警指令。 0007 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其中微控制器为 STC12C5A60S2 单片 机， 所述信号调理模块的数量为 8 组， 并且每组信号调理模块的结构均完全相同 ； 对于其中 的一组信号调理模块， 其包括。

19、传感器接口 J3、 排针 P1 以及电流环接收器 RCV420 芯片 U2， 其 中传感器接口 J3 的 3 引脚与所述分布式传感器的信号输出端连接、 并同时分别与排针 P1 的 2 引脚及 4 引脚连接， 排针 P1 的 3 引脚及 1 引脚分别接至电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 1 引脚及 3 引脚， 用于所述分布式传感器的信号输出的极性选择 ； 电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 14 引脚接至传感器接口 J3 的 4 引脚， 且传感器接口 J3 的 4 引脚还同时接至 STC12C5A60S2 单片机的 P1.0 引脚。 0008 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装。

20、置， 其中在电源模块中， 电源开关 K21 的 一端接至 12V 单电源， 电源开关 K21 的另一端接至二极管 D21 的阳极， 二极管 D21 的阴极 分别同时与二极管 D22 的阴极、 电阻 R25 的一端、 电容 C21 的一端、 电容 C22 的一端以及 LM2576 芯片 U22 的 1 引脚连接， 二极管 D22 的阳极、 电容 C21 的另一端、 电容 C22 的另一端 以及 LM2576 芯片 U22 的 3 引脚和 5 引脚均接地， 电阻 R25 的另一端与发光二极管 LED2 的 阳极连接， 发光二极管 LED2 的阴极接地 ； LM2576 芯片 U22 的 4 引脚同。

21、时接至电阻 R21 和电 阻 R23 的一端， 电阻 R21 的另一端接地， LM2576 芯片 U22 的 2 引脚同时接至二极管 D23 的 阴极和电感 L21 的一端， 电感 L21 的另一端同时与电阻 R23 的另一端、 电容 C23 的一端、 电 容 C26 的一端以及 L7805 稳压芯片 U23 的 1 引脚连接， L7805 稳压芯片 U23 的 3 引脚同时 与电容 C24 的一端、 电容 C27 的一端以及 MIC29302 稳压芯片 U21 的 1 引脚、 2 引脚连接， 二 极管 D23 的阳极、 电容 C23 的另一端、 电容 C26 的另一端、 L7805 稳压芯片。

22、 U23 的 4 引脚、 电 容 C24 的另一端、 电容 C27 的另一端均接地， MIC29302 稳压芯片 U21 的 4 引脚同时与电容 C25 的一端、 电容 C28 的一端、 及电阻 R24 的一端连接， MIC29302 稳压芯片 U21 的 5 引脚同 时与电阻 R24 的另一端和电阻 R22 的一端连接， MIC29302 稳压芯片 U21 的 3 引脚、 电容 C25 的另一端、 电容 C28 的另一端、 电阻 R22 的另一端均接地。 0009 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 还包括了用于对所述电流环接收器 RCV420 芯片 U2 进行供电的双电源供电电路， 在。

23、该双电源供电电路中， 电源开关 K1 的一端 与 12V 单电源连接， 电源开关 K1 的另一端接至二极管 D1 的阳极， 二极管 D1 的阴极同时分 别与二极管 D2 的阴极、 电阻 R1 的一端、 电容 C2 的一端以及电感 L1 的一端连接， 二极管 D2 的阳极、 电容 C2 的另一端均接地， 电阻 R1 的另一端与发光二级管 LED1 的阳极连接， 发光二 级管 LED1 的阴极接地， 电感 L1 的另一端接至电源模块 A1212S 芯片 U1 的 1 引脚， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 2 引脚接地， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 4 引脚经电感 L3 接至电。

24、容 C3 的 说 明 书 CN 103914952 A 5 3/7 页 6 一端， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 6 引脚经电感 L2 接至电容 C1 的一端， 电容 C3 的另一端 和电容 C1 的另一端均同时与电源模块 A1212S 芯片 U1 的 5 引脚以及电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 2 引脚、 5 引脚和 13 引脚连接。 0010 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其中的远程通信方式还包括 SMS 短信 息， 所述 SMS 短信息用于更改发送频率参数和服务器 IP 地址参数 ； 并且， 在服务器 IP 地 址需要改动时， 通过手机经 GSM 网络以短。

25、信方式发送到该装置进行更改并建立新的网络连 接， 同时， 该装置在遇到网络连接错误时也会向远程监控中心手机发送短信息来进行提醒。 0011 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其中的 GPS 模块为 NEO-6M 模组， GPRS 模块为 MC55 模块。 0012 本发明的有益效果是 ： 1、 本发明针对小流域山洪地质灾害监测进行设计， 包含了分布式传感器、 信号调理模 块、 GPS 模块、 微控制器、 显示模块、 报警模块和 GPRS 模块等结构， 其中数据的远程传送使用 了 GPRS 接入 Internet 的方式， 适合监测点比较分散、 环境比较恶劣、 人工检测不方便的地 区， 从。

26、而为监测点的信息传输， 尤其是偏僻地区、 灾害易发区的信息传输， 带来了极大的便 利， 使这些地区的数据采集不再困难， 真正发挥了山洪灾害防治非工程措施的重要作用 ； 2、 本发明性能稳定， 能够有效保证数据监测的准确性和实时性， 同时通信成本也比较 低， 并且在节省大量成本的同时还增加了传感器通道， 引出了部分功能接口， 方便其他功能 应用的扩展。 因此， 本发明的应用还可以推广到水文监测、 环境污染监测等自动化采集控制 领域 ； 3、 本发明的远程通信通过进一步采用 GPRS 联网和 SMS 短信息相结合的方式， GPRS 联 网保证监测数据实时在线传输， SMS 短信息用于更改发送频率、。

27、 服务器 IP 地址等重要参数， 如当服务器 IP 地址需改动时可通过短信方式更改并建立新的网络连接， 不需要再到监测 现场更改， 从而大大方便了后期的维护工作。 附图说明 0013 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。 0014 图 1 是基于物联网的山洪地质灾害监测装置的总体结构示意框图 ； 图 2 是本发明的单片机最小系统电路图 ； 图 3 为本发明的串口通讯电路图 ； 图 4 为本发明的液晶显示与报警电路图 ； 图 5 为本发明的接口电路图 ； 图 6 为本发明的信号调理模块电路图 ； 图 7 为本发明的电源模块电路图 ； 图 8 为本发明的单片机控制程序流程图。 0。

28、015 图中 ： 电源模块 1， 分布式传感器 2， 信号调理模块 3， GPS 模块 4， 微控制器 5， 显示 模块 6， 报警模块 7， GPRS 模块 8。 具体实施方式 0016 实施例一 ： 如图 1 至图 6 所示， 一种基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 包括电 说 明 书 CN 103914952 A 6 4/7 页 7 源模块 1， 还包括分布式传感器 2、 信号调理模块 3、 GPS 模块 4、 微控制器 5、 显示模块 6、 报 警模块 7 和 GPRS 模块 8， 分布式传感器 2 的输出端与信号调理模块 3 的输入端连接， 信号 调理模块 3 及 GPS 模块 4 。

29、的输出端分别与微控制器 5 的输入端连接， 微控制器 5 的输出端 分别与显示模块 6 和报警模块 7 的输入端连接， 并且微控制器 5 还通过 GPRS 模块 8 与远程 监控中心进行双向通信 ； 分布式传感器 2 包括雨量传感器、 水位计、 孔隙水压力计、 倾斜计 和伸缩计， 用于获取降雨量、 地下水位、 地下孔隙水压力及坡体或山体移位信息， 并且所述 雨量传感器、 水位计、 孔隙水压力计、 倾斜计和伸缩计分别分散分布在各个监测点 ； GPS 模 块 4 用于获取各个监测点的地理位置信息， 包括各个监测点的经度、 纬度、 地面高度和海拔 信息 ； 微控制器 5 分别获取并处理通过分布式传感。

30、器 2 所采集的降雨量、 地下水位、 地下孔 隙水压力及坡体或山体移位信息、 以及通过 GPS 模块 4 所定位的各个监测点的地理位置信 息， 然后将处理后的传感器数据和定位信息送至 GPRS 模块 8 打包封装成 TCP/IP 数据包， 最 后通过 GPRS 骨干网接入 Internet 网络传送至远程监控中心 ； 同时， 所述微控制器 5 还通 过GPRS模块8接收来自远程监控中心的数据指令， 该数据指令包括更改数据包传输频率指 令、 设置监控中心手机号指令、 设置传感器预警值指令和启动报警指令。 0017 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 其中微控制器5为STC12C5A60S2单。

31、片 机， 所述信号调理模块 3 的数量为 8 组， 并且每组信号调理模块的结构均完全相同。由于该 装置中所使用的传感器多数都是输出 4-20mA 电流信号， 必须转换为 0-5V 电压信号才能输 入单片机， 所以信号调理模块 3 设计为 4-20mA 转 0-5V。信号调理模块 3 可选用电流环接 收器 RCV420 作为主芯片， RCV420 是美国 RURR-BROWN 公司生产的精密电流环接收器芯片， 用于将 4-20mA 输入信号转换为 O-5V 输出信号， 其总转换精度为 0.1， 共模抑制比 CMR 达 86dB， 共模输入范围达 40V， 较之由分立器件设计的印制板电路， RCV。

32、420 具有更低的开发 成本、 制造成本和现场维护费用， 非常适用于在集成电路与便携设备中实现工业微弱环电 流的信号转换。对于其中的一组信号调理模块 3， 其包括传感器接口 J3、 排针 P1 以及电流 环接收器 RCV420 芯片 U2， 其中传感器接口 J3 的 3 引脚与所述分布式传感器 2 的信号输出 端连接、 并同时分别与排针 P1 的 2 引脚及 4 引脚连接， 排针 P1 的 3 引脚及 1 引脚分别接至 电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 1 引脚及 3 引脚， 用于所述分布式传感器 2 的信号输出的 极性选择 ； 电流环接收器 RCV420 芯片 U2 的 14 引脚。

33、接至传感器接口 J3 的 4 引脚， 且传感器 接口 J3 的 4 引脚还同时接至 STC12C5A60S2 单片机的 P1.0 引脚。 0018 上述基于物联网的山洪地质灾害监测装置， 由于所选电流环接收器 RCV420 芯片 U2 需要双电源供电， 而系统所用电源往往为单电源 （如 +12V 单电源） ， 为此可进一步选用工 业级隔离电源模块 A1212S 模块芯片 U1， 该模块芯片体积小、 性能稳定、 可靠性高， 能较好的 将 12V 电源转换为正负 12V 电源供 RCV420 芯片 U2 工作。因此， 作为优选， 该装置还包括了 用于对所述电流环接收器 RCV420 芯片 U2 进。

34、行供电的双电源供电电路， 在该双电源供电电 路中， 电源开关 K1 的一端与 12V 单电源连接， 电源开关 K1 的另一端接至二极管 D1 的阳极， 二极管D1的阴极同时分别与二极管D2的阴极、 电阻R1的一端、 电容C2的一端以及电感L1 的一端连接， 二极管 D2 的阳极、 电容 C2 的另一端均接地， 电阻 R1 的另一端与发光二级管 LED1 的阳极连接， 发光二级管 LED1 的阴极接地， 电感 L1 的另一端接至电源模块 A1212S 芯 片 U1 的 1 引脚， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 2 引脚接地， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 4 引 脚经电感 L。

35、3 接至电容 C3 的一端， 电源模块 A1212S 芯片 U1 的 6 引脚经电感 L2 接至电容 C1 说 明 书 CN 103914952 A 7 5/7 页 8 的一端， 电容 C3 的另一端和电容 C1 的另一端均同时与电源模块 A1212S 芯片 U1 的 5 引脚 以及电流环接收器RCV420芯片U2的2引脚、 5引脚和13引脚连接， 而最终转换得出的正负 12V 电源同时供多个 RCV420 芯片 U2 工作。 0019 进一步地， 如图 3 所示的串口通讯电路， 其中主控芯片是 MAX232 芯片， J35 是 RS232 接口， TXD 和 RXD 对应单片机串口管脚， T。

36、XD1 和 RXD1 用于连接 GPRS 模块 8 进行数据 通信。并且其中的 P311 是双排四插针， 主要用于功能选择， 默认情况下其 1 管脚和 2 管脚 之间、 7 管脚和 8 管脚之间分别用跳线帽相连， 当对单片机进行程序下载时， 将上述跳线帽 取下， 并分别将 3 管脚和 4 管脚、 5 管脚和 6 管脚相连。 0020 如图 4 所示的液晶显示与报警电路， 液晶显示部分包括 LCD1602 和 LCD12864 两种 液晶接口 （二选一） ， 通过单片机的 P0 口和 P2 口进行控制， 其中 W1 和 W2 用于调节液晶屏亮 度， 排阻 RP1 与单片机 P0 口相连， 起上拉。

37、电阻作用， 报警电路部分由 P410、 R47、 Q41 和 LS1 组成， 主要用蜂鸣器做简单报警， 用于系统调试， 使用时用跳线帽将P410排针的1管脚、 2管 脚相连。 0021 如图5所示的接口电路， 主要是用双排针将单片机的多个I/O口引出， 可用于功能 扩展， 其中 RXD2 和 TXD2 用于连接 GPS 定位模块， J52、 J53、 J54、 J56 四个接口用于连接单片 机的 P1 口进行 A/D 转换， 一共有 8 个通道 （A1-A8） ， 需要用几个通道就用跳线帽在 P59 排针 上进行选择连接。 0022 实施例二 ： 在实施例一的结构基础上， 如图 7 所示， 对。

38、于上述基于物联网的山洪地 质灾害监测装置， 其中在电源模块1中， 电源开关K21的一端接至12V单电源， 电源开关K21 的另一端接至二极管 D21 的阳极， 二极管 D21 的阴极分别同时与二极管 D22 的阴极、 电阻 R25 的一端、 电容 C21 的一端、 电容 C22 的一端以及 LM2576 芯片 U22 的 1 引脚连接， 二极管 D22 的阳极、 电容 C21 的另一端、 电容 C22 的另一端以及 LM2576 芯片 U22 的 3 引脚和 5 引 脚均接地， 电阻 R25 的另一端与发光二极管 LED2 的阳极连接， 发光二极管 LED2 的阴极接 地 ； LM2576 芯。

39、片 U22 的 4 引脚同时接至电阻 R21 和电阻 R23 的一端， 电阻 R21 的另一端接 地， LM2576 芯片 U22 的 2 引脚同时接至二极管 D23 的阴极和电感 L21 的一端， 电感 L21 的另 一端同时与电阻 R23 的另一端、 电容 C23 的一端、 电容 C26 的一端以及 L7805 稳压芯片 U23 的 1 引脚连接， L7805 稳压芯片 U23 的 3 引脚同时与电容 C24 的一端、 电容 C27 的一端以及 MIC29302 稳压芯片 U21 的 1 引脚、 2 引脚连接， 二极管 D23 的阳极、 电容 C23 的另一端、 电容 C26的另一端、 L。

40、7805稳压芯片U23的4引脚、 电容C24的另一端、 电容C27的另一端均接地， MIC29302 稳压芯片 U21 的 4 引脚同时与电容 C25 的一端、 电容 C28 的一端、 及电阻 R24 的一 端连接， MIC29302稳压芯片U21的5引脚同时与电阻R24的另一端和电阻R22的一端连接， MIC29302 稳压芯片 U21 的 3 引脚、 电容 C25 的另一端、 电容 C28 的另一端、 电阻 R22 的另一 端均接地。在实际工作中， 12V 电源输入， K21 为电源开关， 二极管 D21、 D22 对电源起保护作 用， LED2 为电源指示灯， 首先经 LM2576 芯片。

41、 U22 后输出电压约为 9V（Vout1=1.23*（1+R23/ R21） ） ， 然后再输入 L7805 稳压芯片 U23 后得到 5V 电压， 再通过 MIC29302 稳压芯片 U21 得 到约 4.2V 电压 （Vout2=1.23*（1+R24/R22） ） 。并且， 其中的 C21、 C22、 C23、 C24、 C25、 C26、 C27、 C28、 D23 对芯片起保护作用， P21、 P22、 P23 分别引出 GND、 +5V 和 +4.2V， 便于其他功能模块 使用。 0023 实施例三 ： 在上述结构基础上， 该装置中的远程通信方式还包括 SMS 短信息， 所述 说。

42、 明 书 CN 103914952 A 8 6/7 页 9 SMS 短信息用于更改发送频率参数和服务器 IP 地址参数 ； 并且， 在服务器 IP 地址需要改动 时， 通过手机经 GSM 网络以短信方式发送到该装置进行更改并建立新的网络连接， 同时， 该 装置在遇到网络连接错误时也会向远程监控中心手机发送短信息来进行提醒。 0024 实施例四 ： 在上述结构基础上， 作为进一步的优选， 上述基于物联网的山洪地质灾 害监测装置， 其中的 GPRS 模块 8 为 MC55 模块， GPS 模块 4 为 NEO-6M 模组。MC55 模块是市 场上尺寸较小的三频 （900， 1800 和 1900 。

43、MHz） 模块， 能够在 GPRS 网络中完成语音、 数据呼叫、 网络连接、 短信息以及传真的传送。MC55 模块内置 TCP/IP 协议栈， 由 AT 指令控制并使应用 程序很容易地接入网络。该协议栈支持在 GPRS 网络中使用 Internet 中的 TCP socket、 UDP socket、 FTP、 HTTP、 SMTP、 POP3 等服务， 通过 TXD1 和 RXD1 与单片机进行指令与数据交互。 0025 NEO-6M模组的定位精度为2.5mCEP,追踪灵敏度高达-161dBm， 测量输出频率最高 可达 5Hz， 模组自带高性能无源陶瓷天线 （从而无需再另行配置昂贵的有源天线。

44、） ， 并自带可 充电后备电池， 在主电源断电后还可以维持半小时左右的 GPS 数据接收保存。模组通过串 口 RXD2 和 TXD2 与单片机连接， 串口波特率支持 4800、 9600、 38400、 57600 等不同速率， 兼容 5V/3.3V 单片机系统。 0026 图 8 所示为本发明的单片机控制程序流程图。对于本发明中的单片机， 其程序设 计主要采用基于STC单片机的C语言， 并采用模块化结构编写硬件驱动程序， 主要程序模块 及其功能如下 ： （1） 主程序控制模块 ： 系统启动后， 完成对单片机、 GPS 模块 4 和 GPRS 模块 8、 液晶显示 模块 6 等硬件的初始化， 。

45、检测 MC55 模块状态， 以及对传感器和 GPS 定位信息等数据进行处 理和打包封装等 ； （2） A/D 转换模块 ： 传感器采集的模拟信号经信号调理模块 3 后输入给单片机的 P1 口 （最多支持 8 个通道） ， 然后通过单片机内部的 A/D 转换功能处理为对应的数字量 ； （3） 串口设置模块 ： 对串口波特率、 中断方式等初始化， 定义串口发送、 接收子函数 ； （4） 液晶显示程序模块 ： 包括液晶屏驱动程序和显示程序， 同时初始化系统显示界面 ； （5） GPRS 程序模块 ： 由于 GPRS 网络采用 TCP/IP 协议进行通信， 而 MC55 模块内嵌 TCP/ IP 协议。

46、， 对用户屏蔽了传输层、 网络层及数据链路层， 用户可以直接对应用层进行软件开 发， 降低了编程的复杂度。MC55 模块的软件部分对外提供了一个控制系统操作的 AT 命令 集， 模块接收来自串口的 AT 命令， 解释并执行相应的操作， 实现无线 MODEM 的对应功能。模 块根据 AT 命令来完成自身初始化、 网络连接、 数据传输及短信息服务等。建立网络连接的 流程如下 ： ATSICS=0,conType,gprs0 / 连接模式为 0， 选择连接方式为 GPRS ATSICS=0,user,cm / 设置用户名 ATSICS=0,passwd,gprs / 设置密码 ATSICS=0,ap。

47、n,cmnet / 选择接入 APN 为 CMNET ATSISS=1,srvType,socket /Internet 服务选用 Socket ATSISS=1,conId,0 /Internet 连接模式标识符为 0 ATSISS=1,address,“socktcp:/ 202.196.145.1:7010“ / 设置远程服务器 IP 地址和 TCP 端口 ATSISO=1 / 打开 TCP 连接， 开始收发数据 说 明 书 CN 103914952 A 9 7/7 页 10 （6） GPS 程序模块 ： GPS 模块同外部设备的通信接口采用 UART 方式， 输出的定位数据 采用 NM。

48、EA-0183 协议， 控制协议为 UBX 协议。NMEA-0183 是美国国家海洋电子协会为海用 电子设备制定的标准格式， 目前业已成了 GPS 导航设备统一的 RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services） 标准协议。NMEA-0183 协议采用 ASCII 码 （帧格式） 来传递 GPS 定位信息， 常用命令如表 1 所示。由于 GPS 模块每秒输出一次 $GPGGA、 $GPGSA、 $GPGSV、 $GPRMC 等数据， 速度慢， 因此采用中断方式接收。程序中通过接收 $GPGGA 帧语句 来获取经度、 纬度、 海拔高度、。

49、 大地水准面高度等信息， 其帧格式如下 （举例） ： $GPGGA,023543.00,2308.28715,N,11322.09875,E,1,06,1.49,41.6,M,-5.3,M,*7D 其中的 “2308.28715,N,11322.09875,E” 和 “41.6,M,-5.3,M” 便是要获取的数据， 解析 后结果为 ： 北纬 23 8.28715， 东经 113 22.09875， 海拔 41.6M ， 地面高度 5.3M。 0027 表 1 NMEA-0183 常用命令表 序号 命令说明最大帧长 1$GPGGA GPS 定位信息72 2$GPGSA 当前卫星信息65 3$GPGSV 可见卫星信息210 4$GPRMC 推荐定位信息70 5$GPVTG 地面速度信息34 6$GPGLL 大地坐标信息 7$GPZDA 当前时间信息 上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明， 但是本发明并不 限于上述实施方式和实施例， 在本领域技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本 发明构思的前提下作出各种变化。 说 明 书 CN 103914952 A 10 1/7。