基于wsn的高速列车运营周边山体滑坡监测方案设计

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1、基于WSN的高速列车运营周边山体滑坡监测方案设计目录一、前言1二、整体方案设计2三、监测系统的构成31）传感器42）节点的安装部署53）无线组网64）数据传输8四、投资预算9基于WSN的高速列车运营周边山体滑坡监测及预警方案设计一、前言1、铁路滑坡研究背景及意义滑坡在地质学中被定义为仅次于地震的第二大地质灾害。山体滑坡是我国山区地带最常见、最易发的地质灾害，能在短时间内迅速掩埋或摧毁铁路涵洞、轨道路基和桥梁场站等铁路基础设施，严重影响铁路运输安全。中国的铁路，除东部平原、浅丘地区外，大部分铁路依山傍水，均受到滑坡的严重威胁。据不完全统计，中国铁路沿线共有大中型滑坡一千

2、余处，且分布具有不均匀性。滑坡危害严重的主要有宝成、成昆、宝天、太焦、鹰夏、川黔等干线和福建省潭龙、外福、陕西省梅七等支线，平均分布密度一般在每百公里10处左右，个别可达20处甚至更多。滑坡危害较重的有贵昆、湘黔、黔桂、湘渝等干线和云南省昆河等支线，平均分布密度为每百公里5-10处。从全国范围看，绝大多数的滑坡分布于中国的南方和西北地区，约占全国铁路滑坡总数的五分之四。在国内，从1949年以来，先后发生中断铁路运行的滑坡、泥石流灾害300多起，有33座车站被毓埋。成昆铁路铁西车站内1980年7月3日15时30分发生的滑坡，可以说是迄今为止发生在我国铁路史上最严重的滑坡

3、灾害，被称为“铁西滑坡”。该滑坡体从长120米，高40～50米的采石场边坡下部剪切滑出。剪出口高出采石场坪台和铁路路基面10米。滑坡体填满采石场后，继续向前运动，掩埋铁路涵洞、路基，堵塞铁西隧道双线进洞口，堆积在路基上的滑坡体厚达14米，体积为220万立方米。越过铁路达25～30米，掩埋铁路长160米，中断行车40天，造成的经济损失仅工程治理费就达2300万元。2010年5月23日，沪昆铁路山体滑坡造成客车脱线事故，机车及机后第1至9位车辆脱线，中断行车18天。2013年8月2日，内昆铁路滑坡。滑坡致使西南大动脉—内昆铁路约1000米被冲毁，中断行车17天。2013年

4、8月18日，受台风“尤特”带来的暴雨影响，京广线多处路段遭遇滑坡、泥石流等地质灾害，致广州站所有列车停运。滑坡的存在要求采用一种成本低、易于推广、有效地监测手段对于这些潜在或是正在滑动的滑坡体进行监测，以便及时采取安全预防措施，避免当大面积滑坡产生时造成难以预料的损失。高速列车运营周边山体滑坡监测及预警的研究，对于火车的安全运营、人民的生命财产安全有着十分重要的意义，可产生明显的社会效益和经济效益。对滑坡灾害的监测预报不仅是必需的，而且是可能的。我国在滑坡灾害预测预报方面已取得了显著的成绩。例如1995年1月27日下午，铁道部科学研究院西北分院黄茨滑坡监测组依据半年来

5、获得的大量调查、监测资料，通过数次分析计算，对该滑坡发生的时间作出了成功的预报，避免了滑坡和公路间60余户居民的人员伤亡。2、铁路滑坡研究现状人类与滑坡灾害的斗争有着很悠久的历史，但是，专门的、系统的研究是从20世纪第二次世界大战以后才开始的。2.1国内铁路滑坡研究的现状我国对滑坡灾害的工程实践与科学研究，最早始于50年代初期，早在1956年，铁道部门就成立了专门的滑坡研究机构。五六十年代主要集中在个别大型滑坡工点的研究和实践，研究滑坡的地质条件，作用因素，诱发因素，发生机理，破坏模式，运动规律和有效的防治工程措施。到70年代，在大量工程实践的基础上，对滑坡灾害由被动

6、治理转入主动预测预报，开始滑坡灾害区域规律的研究。进入八十年代，随着社会主义经济建设的高速发展，建设规模不断扩大，及山区大量开发利用，滑坡灾害对人类生存环境的危害和威胁愈来愈大，因而滑坡灾害研究空前活跃。我国铁道部门进行了滑坡调查勘探方法，综合监测预报技术和新型抗滑工程措施等多项系统的综合性研究。2.2基于无线传感器网络（WSN）的山体滑坡监测技术研究现状目前滑坡监测预警系统的监测数据主要采用有线方式传输。但是山区地理条件复杂、线路架设困难，以及供电难以保证，使基于有线技术构建的系统部署困难；并且系统内部的节点往往采用简单串联的线状部署方式，容易由节点故障引发区域失效

7、，使整个系统的有效性、可靠性受到影响。而现有无线手段如GPS、合成孔径雷达干涉测量，需要卫星等外部设备支持，成本高、消耗大，不适合大范围推广和使用。无线传感器网络起源于美国，可追溯到1978年由国防部高级研究计划署（DARPA）在卡内基-梅隆大学发起的分布式传感器研讨会。美国商业周刊和MIT技术评论在预警未来发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响力技术和改变世界10大技术之一。作为一种由多个节点组成的面向任务的无线自组织网络，它综合了传感器技术，嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，通过各类微型传感器对目标信息