設(shè)計參考范本

1、Central SoutiversityUndergraduate Thesis ProjectTitle: Software Design for Remote Dollecting in LandSlide Monitoring Using Multi-SensorsName:YuWenKunSupervisor:Prof.DaiWuJiaoSchool:Info-physics and Geomatics EngineeringMajor:Map & Surveying EngineeringTime:June 2010目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.11.2研究背景及意

2、義1滑坡監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析2監(jiān)測自動化5多傳感器化5數(shù)據(jù)傳輸無線網(wǎng)絡(luò)化61.2.4 監(jiān)測主要工作及集成化6結(jié)構(gòu)安排71.31.4 小結(jié)8第二章 系統(tǒng)分析9滑坡監(jiān)測傳感器9GPS9測斜儀112.2功能需求分析13GPRS 無線通訊技術(shù)14GPRS14動態(tài) IP15GPRS 模塊162.4 小結(jié)17第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.4系統(tǒng)框架設(shè)計18系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖19主要類關(guān)系及結(jié)構(gòu)20數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計233.4.1 項目信息文件233.4.2 測斜儀數(shù)據(jù)文件233.5主要功能流程圖23i3.5.1 通訊連接233.5.2 實時與繪圖243.6 小結(jié)26第四章 系統(tǒng)實現(xiàn)274.1 開發(fā)環(huán)境2

3、7主要技術(shù)及關(guān)鍵代碼27連接的實現(xiàn)2.34.1.4樹形結(jié)構(gòu)組織28事件驅(qū)分時段制的類構(gòu)建29304.2 界面304.3作主要步驟31坐標(biāo)圖32文件輸出334.6 小結(jié)34第五章 總結(jié)35系統(tǒng)特點、難點及措施35下一步的工作36致謝37參考文獻38附錄：圖單40附錄：表單41附錄：縮略詞中英文對照表42附錄：主要程序代碼43ii摘要滑坡被公認為是危害僅次于的地質(zhì)，每年都給國家造成很大的損失。但由于機理的復(fù)雜性，對其準(zhǔn)確、及時的預(yù)報至今仍是一個世界性的難題。隨著電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代變形監(jiān)測涌現(xiàn)了以 GPS(Globalitioning System，全球)為代

4、表的許多新的理論和監(jiān)測，監(jiān)測設(shè)備智能化、多傳感器優(yōu)勢互補、無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸已成為監(jiān)測的發(fā)展方向，這同時也對監(jiān)測本身提出了自動化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化等更高的要求。本文基于GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù)）無線通信技術(shù)，以湖南懷化某建設(shè)中高速公路一滑坡段為實驗場，在詳細了解無線通信原理、滑坡監(jiān)測理論與技術(shù)和國內(nèi)外滑坡監(jiān)測發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，結(jié)合 GPS、測斜儀等多種傳感器的數(shù)據(jù)特點，利用面象語言 VC+，設(shè)計并開發(fā)了，實現(xiàn)該滑坡監(jiān)測中、實時的和項目管理。另外，實現(xiàn)了實時繪圖，和測斜儀文本數(shù)據(jù)向Excel、GPS 二進制數(shù)據(jù)向RINEX(Receiver

5、 Independent Exchange Format，與無關(guān)的交換格式)等文件格式的轉(zhuǎn)換等功能，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理、變形分析等工作奠定基礎(chǔ)。：滑坡監(jiān)測；GPRS；多傳感器；GPS；測斜儀IAbstractGenerally recognized as the most damaging geologic hazard in the world except for theearthquake, the landslide cause greosses every year in our country. But It is still a worldwideproblem to predict

6、 them because of the complex mechanisms. With the radevelopment ofsubjectch as、puter and network,he modern deformation monitoring, thereare a number of new theories and tools, of which GPS as a represenive. And its trends whichincludeselligentization of devi、cooperation of sensors in different types

7、、remote datatransfers based on wireleetwork, lead to the higher requirements for the collecting of data at thesame time, like automation、being web-based、andegration.Afteryzing the theories、tools and the new development of landslide monitoring bothome and abroad, trend of technology of landslide moni

8、toring and theories of wirelesscommunication espelly GPRS, this pr describes the design of the software by usingVC+.The software realizes projects managing and remote、real-time collecting of dahatcomes from a landslide, which is in a certain highwayt in construction and locate at Huaihuaan. It also

9、completed the translating of Inclinometers text to Excel and GPSs binary daoRINEX file,t makes a preparation for data prosing andyzing in further work.Key Words: Landside Monitoring; GPRS; Multi-Sensors; Dollecting; GPS; InclinometerII第一章 緒論1.1 研究背景及意義滑坡又稱山崩、山泥傾瀉、走山，俗名地滑、土溜，是指在重力的影響下巖石和土壤沿著一段山坡下滑的現(xiàn)象

10、?；伦钪饕脑蚴巧狡律系膸r石或土壤吸收了大量的水（比如由于暴雨或者融雪），導(dǎo)致巖石或土壤的摩擦力降低，土壤或巖石喪失其穩(wěn)固性下滑。高速公路建設(shè)中，人為挖通地質(zhì)、地貌條件較差的坡段，若加上暴雨，受此內(nèi)外力和人為作用的影響，最易發(fā)生滑坡，沿線交通造成巨大損失1。生命安全，給我國是一個地質(zhì)頻發(fā)的國家，每年都會發(fā)生數(shù)以萬計的地質(zhì)，其中滑坡占相當(dāng)比例，以 2009 年為例，10840 起，其中滑坡 6657 起、共發(fā)生地質(zhì)崩塌 2309 起、泥石流 1426 起、地面塌陷 316 起、地裂縫 115 起、地面沉降億元2。起。共導(dǎo)致羅斯、英國、人、人、受傷，直接經(jīng)濟損失 17.65俄、意大利、等許多國

11、家亦飽受滑坡之苦，如俄羅斯的高加索加州與新澤西及德克薩斯州、法國南部及黑海沿岸、英國的南威爾士、斯、意大利中部等等，均為滑坡多發(fā)地區(qū)或發(fā)生過大型滑坡。如今滑坡已公認為僅次于的地質(zhì)，世界各國對滑坡的治理研究都投入大量的人力物力,許多國際組織(如國際礦山測量學(xué)會、國際巖石力學(xué)學(xué)會、國際大地測量學(xué)學(xué)會)也都會定期召開學(xué)術(shù)性會議交流探討滑坡監(jiān)測和治理的新對策7。圖 1-1 2009 年地質(zhì)類型結(jié)構(gòu)1滑坡之所以能造成嚴(yán)重損害，主要是因為難以事先準(zhǔn)確預(yù)報其發(fā)生的時間、地點和強度10。由于滑坡自身的復(fù)雜性，基礎(chǔ)理論不完善，預(yù)報到現(xiàn)今仍是世界性的難題。傳統(tǒng)的預(yù)報主要是基于滑體幾何位移，雖也不乏預(yù)報成功的案例,

12、如長峽新灘滑坡、臥龍寺新滑坡、寶成鐵路須家河滑坡等，但國內(nèi)一些其為表象監(jiān)測而非本質(zhì)監(jiān)測，他們認為目前所謂的成功預(yù)報，大多只是根據(jù)臨滑現(xiàn)象所做出的經(jīng)驗判斷，采用定量預(yù)報幾乎無一例外地都是事后檢驗，即到目前為止，還沒有一個真正依靠定量預(yù)報成功的滑坡實例4。USGS(United Ses Geological Survey，地質(zhì)勘探局)也制定了滑坡究滑坡過程及誘發(fā)機制3。計劃（LHP，Landslide Hazards Program）旨在研滑坡監(jiān)測是對有滑坡傾向的滑坡體進行的監(jiān)視檢測，服務(wù)于預(yù)報工作?；卤O(jiān)測內(nèi)容包括滑坡形變監(jiān)測、滑坡變形的相關(guān)（如物理與化學(xué)場）監(jiān)測及環(huán)境誘發(fā)監(jiān)測。其中，分別有幾何

13、量（如三維位移、傾斜、裂縫、繞度等）、物理量（應(yīng)、降雨、氣溫、水等）4-6。監(jiān)測手力應(yīng)變、地聲變化等）和環(huán)境（如段是根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容采取的觀測方法，可按發(fā)展情況直接概括為傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)。準(zhǔn)確的預(yù)報必須基于科學(xué)的滑坡機理研究，需要將幾何模型、物理模型和其他滑坡誘導(dǎo)綜合起來分析，而綜合分析意味著需要發(fā)展科技，探索、揭示的參數(shù)，即需不同傳感器來獲取“感的”滑坡狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過這些量的反演可以掌握滑坡體的整體狀態(tài)和演變過程，及時捕捉的特息，為準(zhǔn)確分析、評價滑坡以及滑坡、預(yù)報等提供可靠資料和科學(xué)依據(jù)。數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)潜O(jiān)測數(shù)據(jù)的信道或載體，按通訊介質(zhì)的不同可分為有線和無線兩種。高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)亲冃螖?shù)據(jù)參與預(yù)報分析

14、的保證。是中心端的數(shù)據(jù)服務(wù)器，起著承上啟下的中間層作用，向下通過通訊鏈路連接終端設(shè)備，并對其實施管理控制，往上服務(wù)于預(yù)報分析等高級模塊，作為分析預(yù)報的數(shù)據(jù)源提供者。發(fā)生前 10 到 20 分鐘時可以挽救許多人的生命，這就需要及時準(zhǔn)確的預(yù)報。綜上可知，多源、及時、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)獲取，簡捷、高效的通訊控制和工程管理，準(zhǔn)確、直觀的數(shù)據(jù)提供是監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)穩(wěn)定運行并成功預(yù)報的重要保證。1.2 滑坡監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析國內(nèi)外滑坡監(jiān)測的研究在傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)等領(lǐng)域均開展了大量的2工作，目前處在一個較為成水平。隨著電子、計算機及網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)的發(fā)展，變形監(jiān)測已發(fā)生了十分巨大的變化。當(dāng)前較新的監(jiān)測與技術(shù)主要有

15、GPS 、InSAR (erferormetricSyntheticrture Radar,孔徑測量) 、LIDAR(Light Detection andRanging, 激光掃 描測距 )、 BOTDR(Brillouin Optical biber TimeReflectometry，布里淵散射光時域反射測量)、TDR(TimeReflectometry，時域反射測量) 、分布式光纖應(yīng)力傳感器、巖石聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)、遙感、近景攝影測量等。其中以 GPS 技術(shù)的應(yīng)用為代表的現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)大大提高了監(jiān)測的自動化程度，開辟了變形監(jiān)測的新局面。無人職守、成為滑坡監(jiān)測的研究和應(yīng)用熱點5。化、多傳感器互

16、補觀測、網(wǎng)絡(luò)化已表 1-1 列舉了目前一些主要的監(jiān)測技術(shù)。表 1-2 對這些技術(shù)的原理及特點作一些簡單介紹。表 1-1 滑坡監(jiān)測技術(shù)4-63類型監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測技術(shù)常規(guī)技術(shù)新技術(shù)幾 何監(jiān)測地表位移相對位移：巡查、測縫計、位移計、自動伸縮計等；絕對位移：水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀、測量機器人等GPS、InSAR 、LIDAR、BOTDR等深部位移各種傾斜儀、鉆孔多點位移計、滑動測微計等TDR、光纖巖層滑動傳感監(jiān)測技術(shù)等物 理監(jiān)測應(yīng)力鋼筋計、錨索計、土壓力計等分布式光纖應(yīng)力傳感器地聲某些動物的異常反應(yīng)巖石聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)溫度地溫計等誘 發(fā)監(jiān)測氣象從氣象部門直接獲取氣象數(shù)據(jù)；用翻斗式雨量計等監(jiān)測區(qū)實際

17、降雨量水水位監(jiān)測儀、測滲計、水壓測量計等核磁人類活動巡查遙感、近景攝影測量等表 1-2 主要監(jiān)測技術(shù)的原理及特點4-114測量方法原理優(yōu)勢缺點傳統(tǒng)監(jiān)測方法主要是直接測量技術(shù)成熟工作量大；周期長；自動化程度相對較低GPS距離交會定位可獲得三維絕對坐標(biāo)、高精度、實時、全天候、站間無需通視山區(qū)信號易被遮擋，多路徑效應(yīng)嚴(yán)重；儀器費用高InSAR測量可獲得大面積高分辨率圖像；全天候；差分 技術(shù) DInSAR 能夠檢測出毫米級的地形變化，又發(fā)展出的 散射體 測量技術(shù) (PSInSAR)可彌補大氣對相干性的影響難以實時獲取滑坡信息；成本較高；不適宜做局部高精度監(jiān)測；DInSAR容易產(chǎn)生不相關(guān)問題且易受大氣影

18、響LIDAR三維掃描測距直接獲得激光點所接觸物體表面的空間位置等信息；獲取地表信息的能力是目前其他監(jiān)測 難以替代的掃描距離和范圍有限；掃描有盲區(qū)；坐標(biāo)系統(tǒng)校正方法不夠成熟；激光光斑隨距離的增加而變大；數(shù)據(jù)處理較難；設(shè)備價格較高TDR測試脈沖信號在電纜的阻抗特性發(fā)生變化處發(fā)生反射，通過測量反射信號的到達時間與振幅幅度，可分析同軸電纜變形位置及程度價格相對低廉、監(jiān)測時間短、可遙測、安全性高、數(shù)據(jù)提供快捷測量值與位移量不呈嚴(yán)格線性關(guān)系；不能進行傾斜監(jiān)測，能確定剪切面，但無法確定位移方向；靈敏性不高巖石聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)巖石或巖體受力作用時會不斷地發(fā)生破壞，其的部分能量以應(yīng)力波的形式出來，產(chǎn)生聲發(fā)射，據(jù)此

19、可推斷巖石的形態(tài)變化全天候、自動化；可以實現(xiàn)破壞源點的檢測；能監(jiān)測整體狀態(tài)對材料甚為敏感；易受到噪聲的干擾近景攝影測量像對成像適用于變形速率較大的滑坡水平位移及危巖陡壁裂縫變化監(jiān)測，操作方便 、可同時測量大面積變形絕對精度低；受氣候條件影響較大光纖傳感技術(shù) ( 如 OTDR)利用光傳輸過程中光波參數(shù)變化與待測量相關(guān)多路復(fù)用分布式、長距離、實時性、精度高、長期耐久往往同時對多種信號敏感；其中最難處理的是溫度與其待測量分量的準(zhǔn)確分離；優(yōu)化布置方法還有待進一步研究；費用較高從滑坡的監(jiān)測內(nèi)容來看，滑坡監(jiān)測應(yīng)該是由多種監(jiān)測方法相結(jié)合的。它既要監(jiān)測地面、變形，同時也要監(jiān)測誘發(fā)和相關(guān)。對于不同的監(jiān)測目的、不

20、同的滑坡發(fā)育階段及不同的滑坡類型所選擇的滑坡監(jiān)測方法也不同；縱向來講，傳統(tǒng)監(jiān)測的主要缺點是工作量大、周期長、監(jiān)測不能實時、必須到達現(xiàn)場，連續(xù)觀測能力差?，F(xiàn)代的新段可實時全天候，大范圍、自動無人化監(jiān)測，安全性、效率大大提高，但有較多的條件限制。所以新技術(shù)并不能完全取代傳統(tǒng)技術(shù)，優(yōu)缺互補，相互配合，使監(jiān)測效果最優(yōu)。在測區(qū)布置好監(jiān)測網(wǎng)之后，需要設(shè)計配套的系統(tǒng)?，F(xiàn)代監(jiān)測所涉及的滑坡參數(shù)的增多，使使用到的傳感器種類增加，而不同傳感器的數(shù)據(jù)格式和接口各具標(biāo)準(zhǔn)。一般的系統(tǒng)都只針對性地適用單一種類的傳感器，且一旦增加種類就需要另外編寫程序，或者一個系統(tǒng)只多種或多個或兩者兼有的一個傳感器，造成在一個項目中同時需

21、要管理的局面，給應(yīng)用帶來很大的局限。而且，傳統(tǒng)的主要靠人工或儀器后人工轉(zhuǎn)移，任務(wù)量大、周期長、自動化程度不高；加之測區(qū)常比較偏僻，且往往在可能發(fā)生滑坡的地區(qū)，人員安全得不到保障，給監(jiān)測工作帶來很大的?；卤O(jiān)測的發(fā)展和趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.2.1 監(jiān)測自動化單片機技術(shù)和系統(tǒng)使現(xiàn)代測量儀器不斷智能化，使人從繁重枯燥的工作中解脫出來，同時也避免了人為觀測的誤差，提高觀測精度。如國內(nèi)外已大量使用自動監(jiān)測機器人進行大壩、邊坡的監(jiān)測12。一般，通過能電板解決野外供電，傳感器電路已事先編制好觀測程序，用戶只需設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)便可進行自動監(jiān)測。只需改變參數(shù)或定期到現(xiàn)場檢修儀器即可改變的正常運行。的狀態(tài)

22、，保證系統(tǒng)1.2.2 多傳感器化滑坡是一種綜合了諸多影響的復(fù)雜過程，難以用單一類型傳感器的數(shù)據(jù)進行模擬分析，也不能簡單用局部數(shù)據(jù)對整體滑坡的狀態(tài)做判斷，需要對不同類型數(shù)據(jù)和相同類型不同點位的傳感器數(shù)據(jù)的進行整合。多傳感器可使綜合判別能力加強，促進地質(zhì)評價、能力的提高。多傳感器優(yōu)勢互補進行監(jiān)測是必然的趨勢，如目前對 GPS 和 InSAR 的應(yīng)用有較多研究24。數(shù)據(jù)融合是當(dāng)前多傳感器應(yīng)用的難點，5國內(nèi)、彭繼兵等人利用計算機科學(xué)里數(shù)據(jù)融合的對此作了一些研究，但其只是基于單一種類的多個傳感器來整合局部信息來了解整體狀態(tài)20，對于不同類型傳感器數(shù)據(jù)組合共同分析滑坡趨勢少有文章進行介紹，主要是不同參數(shù)間

23、的相關(guān)性分析需要涉及不同學(xué)科的知識，且難以定權(quán)。另外、隨著傳感器的增多，如何進行組織便成了問題。OGC（Open GeospatialConsortium，開放地理信息SensorWeb 是未來傳感器應(yīng)用的發(fā)）等組織展方向，其類似于計算機網(wǎng)絡(luò)，強調(diào)智能化系統(tǒng)的嵌入、傳感器之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點化，使變形監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)更加抗破壞，傳感器像組件一樣可以隨時添加刪除，或者部分傳感器失效時，將最低可能影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行21-23。但不同類型傳感器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通訊接口都有所不同，所以需要建立的接口和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，目前使用定義語言 SensorML(Sensor M描述23。Language,傳感器模

24、型語言)進行1.2.3 數(shù)據(jù)傳輸無線網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)實際中滑坡監(jiān)測現(xiàn)場地理位置一般比較偏僻，而且當(dāng)氣候和其它一些條件比較惡劣時，隨時可能有滑坡的。另外，隨著傳感器數(shù)量及種類的增多，傳感器分布更加分散，有線方式布線復(fù)雜，消耗大，且不能實現(xiàn)真正意義上的與距離無關(guān)的而，已不能滿足現(xiàn)代變形監(jiān)測的要求，現(xiàn)場傳輸無線化成為必然的趨勢。中心一般較為固定，其網(wǎng)絡(luò)可以依具體情況選擇無線或有線。國外滑坡監(jiān)測的研究近年來最主要的進展在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)方面。地質(zhì)局 (USGS)為監(jiān)測連接內(nèi)華達州與加利福尼亞州的50 公路兩側(cè)的多處滑坡設(shè)計并實現(xiàn)了滑坡實時監(jiān)測系統(tǒng)2；的 Maso YAMADA 等人基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行各種模式的監(jiān)測

25、13；國內(nèi)近年對監(jiān)測系統(tǒng)的無線化也做了大量的研究，有很多應(yīng)用實例，如電力14、農(nóng)業(yè)灌溉15、水情遙測16等等。滑坡無線研究，其主要基于自動化程度較高的 GPS17-19。監(jiān)測也有很多1.2.4 監(jiān)測集成化基于多傳感器和數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)化的趨勢，中心的系統(tǒng)勢必采取集成多傳感器的方式進行基于網(wǎng)絡(luò)的通訊。目前，國內(nèi)外研制了較多旨在不同應(yīng)用的自動監(jiān)的 GeoMoS、測集成式系統(tǒng)并已實現(xiàn)商業(yè)學(xué)的 Geo_ADMOS、，如針對測量機器人的有大信息工程大學(xué)的 ADMS(自動變形監(jiān)測系統(tǒng))、張學(xué)莊等6人研究的邊坡穩(wěn)定性自動監(jiān)測系統(tǒng)新布倫瑞克大學(xué)的 DIMONS 監(jiān)測系統(tǒng)和AGI 公司的 Slope-Sentry 等

26、，這些系統(tǒng)很容易配置成多種傳感器122526。系統(tǒng)1.3 主要工作及結(jié)構(gòu)安排圖 1-2 高速公路沿線滑坡狀況圖 1-3 滑坡段狀況本文涉及的監(jiān)測項目屬湖南省懷化某一正在建設(shè)的高速公路，該處屬山區(qū)，高差起伏較大，氣候潮濕多雨，地質(zhì)條件較差，有較大降雨時沿人為開挖路線兩邊常出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。監(jiān)測區(qū)滑坡山勢呈東西，所監(jiān)測滑于山的南坡面，坡勢較陡，山腳部分正打算作為涵洞出口，且出口處需架橋，已建好多處橋墩。該路段地質(zhì)條件較差，為保障施工過程安全及竣工后不對高速公路交通造成影響，項目對該坡進行了以 GPS 和測斜儀為主要傳感器的滑坡監(jiān)測，其中 GPS 參考站建于離變形區(qū)約 500 米外的穩(wěn)定區(qū)域，在變形坡段

27、均勻分布了 4 個 GPS 點，各測站輔助以測斜儀監(jiān)測深部位移。由于該滑坡段所處地理位置偏僻，且降雨時多有滑坡發(fā)生，不宜，該區(qū)有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，所以采用無線傳輸數(shù)據(jù)，配有無線傳輸單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和控制命令的接收。中心位于長沙市，通過ernet 和移動 GPRS 網(wǎng)絡(luò)對測區(qū)實施。現(xiàn)代滑坡監(jiān)測中，多傳感器數(shù)據(jù)綜合化和數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)化是必然的發(fā)展方向，而監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性、穩(wěn)定性、可靠性對系統(tǒng)也提出了更高的的要求。為此，本文以上述高速公路滑坡段為實驗場，在分析 GPRS 無線通信技術(shù)用于滑坡監(jiān)測的可行性、GPS 和測斜儀等多傳感器監(jiān)測原理及數(shù)據(jù)格式特點的基礎(chǔ)上，設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)對測量現(xiàn)場傳回的數(shù)據(jù)進行實時

28、。該系統(tǒng)已經(jīng)在懷化高速公路的滑坡段監(jiān)測中心安裝調(diào)試，并且運行情況良好。7本文各章內(nèi)容安排如下：第一章論述了本文研究的背景、意義和項目簡介，分析了現(xiàn)代滑坡監(jiān)測的技術(shù)和發(fā)展趨勢，重點強調(diào)在現(xiàn)代滑坡監(jiān)測對綜合的傳感器數(shù)據(jù)和高效數(shù)據(jù)鏈需求之下，基于無線網(wǎng)絡(luò)的集成化的的開發(fā)意義。第二章介紹了 GPRS 無線通訊原理及技術(shù)特點，分析了其在滑坡監(jiān)測的適用性。同時，介紹了 GPS 和測斜儀兩種監(jiān)測儀器，特別是詳細描述了其數(shù)據(jù)格式的特點。最后，基于多傳感器、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅治霾⒘信e了的需求，為多傳感器系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)。第三章在第二章詳細需求分析的前提下，設(shè)計了系統(tǒng)的整體架構(gòu)、數(shù)據(jù)流圖和各子功能模塊的程序

29、流程圖，使用偽代碼設(shè)計了系統(tǒng)主要的類、類關(guān)系和類結(jié)構(gòu)，整個過程基于模塊化、面第四章介紹利用 VC+象的，為下一步開發(fā)實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。開發(fā)實現(xiàn)的過程及結(jié)果，重點分析了幾個，并且介紹了實現(xiàn)的結(jié)果。第五章對全文進行了總結(jié)，著重及解決措施，并且對系統(tǒng)的特點和整個工程的實施過程中遇到系統(tǒng)的下一步工作做了展望。1.4 小結(jié)滑坡預(yù)報是世界性難題，現(xiàn)代滑坡預(yù)報對監(jiān)測的及時性、穩(wěn)定性、可靠性等提出了更高的要求，隨著電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)科學(xué)的迅猛發(fā)展，監(jiān)測系統(tǒng)正趨向于自動化、網(wǎng)絡(luò)化、多傳感器化，是監(jiān)測的基礎(chǔ)，基于此背景，本文以某滑坡為實驗場，設(shè)計并開發(fā) GPS、測斜儀等多傳感器集成的，旨在對該滑坡實現(xiàn)多傳感器數(shù)

30、據(jù)的實時。8第二章 系統(tǒng)分析2.1 滑坡監(jiān)測傳感器課題使用 GPS 監(jiān)測滑體表面位移，利用測斜儀監(jiān)測深部位移。以下主要對其監(jiān)測原理和數(shù)據(jù)格式進行說明。2.1.1 GPS圖 2-1 Ashtech AC12原理35GPS 以其全天候、自動化、選點靈活、可同時測定點的三維位置與速率等優(yōu)點1)成為最先進的監(jiān)測之一，己廣泛用于各類形變監(jiān)測，使人們從繁重的重復(fù)性人工測量中解脫出來，大大地推進了監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。GPS 主要用來監(jiān)測滑坡體水平方向位移，按定位方式可分為單點絕對定位和多點相對定位，為獲得高精度位移數(shù)據(jù)，一般采用如圖 2-2 所示的相對，在測區(qū)不遠相對穩(wěn)定處建立參考，與監(jiān)測站同步進行觀測，再進行

31、實時或事后數(shù)據(jù)處理（監(jiān)測中有動態(tài)和靜態(tài)定位，后者可較充分消除誤差?；略诒O(jiān)測時期一般移動緩慢，多采用靜態(tài)相位差分定位），通過監(jiān)測點與的組合觀測值消除大氣延遲、軌道誤差等相關(guān)性誤差，若有多點，基線解算后還可進行網(wǎng)平差獲得更高精度，最后得該監(jiān)測點在各方向上的變形時間序列以供后續(xù)變形分析35。9圖 2-2 GPS 相對定位原理數(shù)據(jù)格式32由于滑坡監(jiān)測一般需要對多個點安置 GPS 進行監(jiān)測，2)地要涉及多種品牌和型號的，而不同廠家的數(shù)據(jù)格式一般不同，這給監(jiān)測工作和數(shù)據(jù)處理都帶來一定的不便，通常需要將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的 RINEX 格式文件。RINEX 是一種在 GPS 測量應(yīng)用中普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格

32、式，為純 ASCII碼文本文件，與的制造廠商和具體型號無關(guān)。大部分的商業(yè)都支持RINEX 標(biāo)準(zhǔn)。其主要包括觀測、導(dǎo)航電文和氣象三種文件，分別星歷和氣象信息。觀測值、實驗選用 Ashtech，型號為 AC12。命令一般格式為：命令頭，命令類型，參數(shù)，A/B，ON/OFF，回復(fù)時間間隔如：$PASHS,NME,GGA,A,ON 命令頭分為設(shè)置命令“$PASHS”和查詢命令“$PASHQ”兩種。回復(fù)消息一般格式為：消息頭，消息類型，數(shù)據(jù)*如：$GPGSV,2,1,08,16,23,293,50.3,19,63,050,52.1,28,11,038,51.5,29,14,145,50.9*78消息頭有

33、 AC12 自定義的$PASHR 和標(biāo)準(zhǔn) NMEA 回復(fù)消息頭（如$GPGGA）。命令、消息的類型命令類型和消息類型按功能劃分，可分為 3 類設(shè)置部分、NMEA(National)部分和差分部分。NMEAMarine Electronics Assotion，美海洋電子部分又分為 NMEA 字符串格式數(shù)據(jù)和原始二進制數(shù)據(jù)。其中 NMEA 數(shù)據(jù)是在10的程序利用原始信號生成的站點信息，一般用在導(dǎo)航和簡單可視化界面。而二進制原始數(shù)據(jù)則主要用來科研或開發(fā)。包括 MCA、PBN 和 SNV，MCA 是偽距與相位等與觀測值有關(guān)的量，PBN 包含時間和計算的位置信息，SNV 是星歷信息。本滑坡監(jiān)測中 GP

34、S 技術(shù)采用相對定位，利用對監(jiān)測點進行差分處理，獲得基線量時間序列。所以需要原始數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的 RINEX 格式，而系統(tǒng)簡單繪圖則直接可利用 NMEA 的數(shù)據(jù)，但如果考慮降低數(shù)據(jù)流量則必須從原始數(shù)據(jù)中解譯相應(yīng)信息。2.1.2 測斜儀圖 2-3 測斜儀1)原理測斜儀是一種能有效且精確地測量土體水平位移或變形的監(jiān)測儀器，分為固定式和滑動式兩種。固定式是將測頭固定埋設(shè)在結(jié)構(gòu)物的固定點上；滑動式測斜儀主要由測頭、測讀儀、電纜和測斜管 4 部分組成。應(yīng)用時先在土體中預(yù)埋測斜管，土體發(fā)生變形后，整個測斜管隨之產(chǎn)生相應(yīng)變形，通過測斜儀逐段測量傾斜角度，就到測斜管每段的水平位移增量36。測斜儀工作原理見圖

35、 2-4。11圖 2-4 測斜儀原理圖2) 數(shù)據(jù)格式實驗使用固定式測斜儀，有埋設(shè)由淺到深的 1-8 號探頭，返回各天線 X,Y 方向上的坐標(biāo)值。數(shù)據(jù)以 ASCII 格式分兩次發(fā)送，每次 60 個字節(jié)，前 57 字節(jié)為有效字節(jié)，后三位為孔隙水參數(shù)，目前未加以利用。兩次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)格式如下表：表 2-1 測斜儀數(shù)據(jù)字節(jié)格式（：字節(jié)）實例：Z1 Z2的數(shù)據(jù)值是虛值，必須轉(zhuǎn)換為 mmH1120.5 H1110.2，公式為：x=x*8。例如：0654 數(shù)據(jù)，其結(jié)果為 0654*8=52.32 mm12Z11#x1#y2#x2#y3#x3#y4#x4#y孔隙水參數(shù) 12666666667Z25#x5#y

36、6#x6#y7#x7#y8#x8#y孔隙水參數(shù) 226666666672.2功能需求分析滑坡監(jiān)測管理應(yīng)用實際是：單個滑坡項目包含若干測站，每個測站包含若干種類的傳感器。而且，單個使用者可能同時需要管理若干個區(qū)域的滑坡項目。這要求潔的界面，且對項目實現(xiàn)集成、簡便的管理。組織符合應(yīng)用實際，有簡項目信息能夠長期保存以便下次直接使用而不必再次組織。中心需要完成每個傳感器的獨立數(shù)據(jù)實時和繪圖。的文件以各自不同格式和路徑有序放置。數(shù)據(jù)是在以字節(jié)流的形式的，而使用者需要直觀地了解到并不須特別精確的數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而粗略判斷監(jiān)測對象的狀態(tài)，采取相應(yīng)措施，所以實時簡易繪圖。必須進行由于大部分時間要在無人管理下自動運

37、行，所以要對系統(tǒng)發(fā)生的事件進行記錄，以便定期檢查運行狀況，在故障發(fā)生后，判斷發(fā)生故障的可能原因。根據(jù)上述應(yīng)用實際要求，結(jié)合本章前幾節(jié)介紹的原理，1、項目管理需要實現(xiàn)以下功能：a.項目中各實體的抽象及其關(guān)系的組織。主要實體包括項目、測站、傳感器。傳感器類的抽象尤為重要，其需要不同類型傳感器和不同通訊接口(COM 串口和無線 GPRS 網(wǎng)絡(luò)端口)。此處對接口的從無線傳輸系統(tǒng)的角度上講是不必要的，但是實際應(yīng)用時可能需要直接用串口數(shù)據(jù)線對傳感器進行檢測，而成了各種傳感器的控制模塊，大大方便此項工作。中心集b.設(shè)計本地化項目文件組織格式。實現(xiàn)項目信息從內(nèi)存到本地文件的保存，再次打開時還原到項目。c.界面

38、需有事件模塊。事件系統(tǒng)運行期間發(fā)生的事件，以便管理判斷問題發(fā)生的時間和類型。如失去終端的連接，終端登錄了卻沒數(shù)據(jù)等。2、包括通信和兩大模塊。a.其中利用中心控件編制通訊模塊，實現(xiàn)與 DTU 終端的連接通信。編寫簡單的控制模塊對 GPS 進行控制。理論上各種傳感器都需要相應(yīng)的控制模塊，但是實際上有些傳感器只是簡單的自動回傳數(shù)據(jù)，并沒有接收控制單元，如本實驗所的測斜儀暫時就沒有受控功能。而實驗中采用的 GPS 則需要設(shè)置如13采樣間隔，站點信息設(shè)置，參數(shù)設(shè)置，回復(fù)設(shè)置等較多參數(shù)。b.由于項目傳感器多種類多數(shù)量，感器獨立完成。同時，觀測數(shù)據(jù)須分時段3、實時繪圖管理比較復(fù)雜，所以數(shù)據(jù)。須由各傳根據(jù)不同

39、傳感器特點，繪制時間序列圖。如測斜儀、GPS 的位移時間序列圖和GPS 的天空圖。繪圖使變形信息可視化，使滑坡狀態(tài)更加直觀。4、格式轉(zhuǎn)換包括測斜儀文本文件轉(zhuǎn)Excel 格式輸出和GPS 二進制原始文件轉(zhuǎn)RINEX 標(biāo)準(zhǔn)文件輸出的實現(xiàn)，為后續(xù) GPS 差分定位求基線變化等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)文件。2.3 GPRS 無線通訊技術(shù)2.3.1 GPRSGPRS 是在 GSM（Global System for Mobile Communications，全球移動通訊系統(tǒng)）基礎(chǔ)上增加 SGSN（Serving GPRpport Node，服務(wù) GPRS 支持節(jié)點）、GGSN（Gateway GPRpport N

40、ode ，網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點）等功能實體建立的一種封包式移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)28。GPRS 使用分組交換技術(shù)，支持 IP 和 X.25 協(xié)議，且由于 GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣,使得 GPRS 能夠提供ernet 和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入。它有十倍于 GSM 的高速數(shù)據(jù)傳輸（ 平均 56.7kbps，理論上可達 115kbps，最高171.2kbps）、接入時間短、和僅按數(shù)據(jù)流量優(yōu)點，提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸27。相比與傳統(tǒng) 2G 的 GSM 和現(xiàn)代剛起步的 3G(3rd-Generation，第三代移

41、動通信技術(shù))，目前 2.5G 的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是基于多址技術(shù)的移動通信體制中最成熟、覆蓋面最廣、功能最強的移動通信網(wǎng)絡(luò)，利用 GPRS實現(xiàn)可靠性高、覆蓋面積廣，并且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的投入，運營期間也無需網(wǎng)絡(luò)，運行費用低廉。所以 GPRS 是目前的選擇。另外，GPRS 接入方式人為劃分成 CMNET（China Mobile Net，中國移動互聯(lián)網(wǎng)）和 CMWAP（China Mobile Wireless Application Protocol，中國移動無線應(yīng)用協(xié)系統(tǒng)通信鏈最合適議）兩種，CMNET 可連接互聯(lián)網(wǎng)，而 CMWAP 是只能WAP 網(wǎng)。它們在實現(xiàn)方式上并沒有任何差別，但因為定位

42、不同，所以和 CMNET 相比，CMWAP 便有了14部分限制，資費上也存在差別。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂昧嘶ヂ?lián)網(wǎng)所以在SIM（Subscriber IdentityCMNET。Module，用戶識別模塊）卡入網(wǎng)時必須把接入點設(shè)置成圖 2-5 基于 GPRS 監(jiān)測系統(tǒng)組成2.3.2 動態(tài) IP數(shù)據(jù)通訊的前提是建立連接，IP 技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址的唯一確定。互聯(lián)網(wǎng)接入方式分專線接入方式和撥號接入方式即 PPP（Poto PoProtocol，點到點協(xié)議），其分別有多種接入技術(shù)。相對廉價的撥號方式每次聯(lián)網(wǎng)獲得的是動態(tài)的 IP。GPRS終端每次撥號獲得的是虛網(wǎng) IP，通過 GGSN 與ernet 互聯(lián)，而數(shù)據(jù)

43、中心 IP 位于公網(wǎng)，若數(shù)據(jù)中心的 IP 地址不能確定，終端就沒有辦法數(shù)據(jù)中心，系統(tǒng)也就不能技術(shù)29。工作了。對此，有兩種解決方案：動態(tài)1、動態(tài)技術(shù)和端口到動態(tài) IP 的技術(shù)。通過所謂動態(tài)就是利用固定繞過查詢到 IP 的轉(zhuǎn)換）對應(yīng) IP 的操作（由 DNS （從而實現(xiàn)到終端的連接。工作原理：為接入Name Server,服務(wù)器）執(zhí)行ernet 的主機申請一個動態(tài)，然后在主機上安裝相應(yīng)服務(wù)器，把當(dāng)前 IP 地，隨時檢測主機的 IP 變化情況，一旦有變化就址更新到ernet 的2、端口端口服務(wù)器相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的表單中，這樣對方只要根據(jù)這個服務(wù)器上查找就可知當(dāng)前對應(yīng)主機的 IP。到分布在技術(shù)可以從拓撲角

44、度可以簡單來理解為是父結(jié)點層的其它節(jié)點子15結(jié)點的技術(shù)。其利用公網(wǎng) IP 和局域網(wǎng)端口這兩種的結(jié)合，為有固定 IP 的是用 NAT(Network Address網(wǎng)絡(luò)實體的成員增加識別碼以便外部。端口Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)來實現(xiàn)的。NAT 是一種將一個 IP 地址域到另一個IP 地址域技術(shù)，從而為終端主機提供透明路由。NAT 常用于私有地址域與公用地址域的轉(zhuǎn)換以解決 IP 地址匱乏問題。當(dāng)選擇固定 IP 接入公網(wǎng)而主機又處于某一局域網(wǎng)內(nèi)時需要與局域網(wǎng)內(nèi)其他主機區(qū)分開時，需要利用端口 來實現(xiàn)與 GPRS 終端的連接2.3.3 GPRS 模塊圖 2-6 GPRS 模塊GPRS 模塊

45、由 DTU 和（1）DTU30組成。實驗選用眾山科技生產(chǎn)的 ZSD31XX 系列的 DTU（Data Transfer現(xiàn)場的無線通訊模塊。支持 PPP、TCP(TransferUnit，數(shù)據(jù)傳輸單元）作為滑坡Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)、UDP(User Datagrrotocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)、ICMP(ernet Control Messages Protocol，網(wǎng)間控制報文協(xié)議)等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶控制傳輸兩種模式。所謂透明傳輸，是指不對數(shù)據(jù)加工而進行的純數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送方和接收方數(shù)據(jù)的長度和內(nèi)容完全一致，相當(dāng)于一條無形的傳輸線。該傳輸模塊

46、同時支持點對點、點對多點、設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關(guān)心復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用 RS232 接口連接傳感器，就可以進行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，讓設(shè)備能夠隨時隨地接入ernet。其是基于中心以確C/S 的 SOCKET 標(biāo)準(zhǔn)的程序?qū)崿F(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的雙向通訊，并且有定時16保（心跳）、自動登陸等功能。該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、數(shù)據(jù)采集、抄表等領(lǐng)域。使用 DTU 時，必須由用戶設(shè)置以下參數(shù)：1、DTU 的 ID，即識別碼；2、登陸，為 6 位字符3、4、中心的公網(wǎng) IP 或利用動態(tài)技術(shù)綁定的中心的端，該端與端口技術(shù)的端從原理上是一個概念，即在局部區(qū)域的資源的識別號，以便外部對象。計算機端口資

47、源中，0到 1023 有特殊用處，如 FTP（File Transfrotocol，文件傳輸協(xié)議）、HTTP（HypertextTransfrotocol，超文本傳輸協(xié)議）、SMTP（Simple Message Transfrotocol，簡單郵件傳輸協(xié)議）等，所以默認把65000。（2）SIM中心的端設(shè)置成大于 1023 的號碼，如實際上是一張內(nèi)含大規(guī)模集成電路的智能卡，用來登記用戶識別數(shù)據(jù)和信息。 該卡包含了國際移動用戶識別號、）、鑒權(quán)密鑰及加密算法、臨時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（如區(qū)域識別碼、移動用戶暫時識別碼等）、相關(guān)的業(yè)務(wù)代碼（如個人識別碼、碼、計費費率等）、簿等數(shù)據(jù)33。在時，需要開通 CMNE

48、T 功能以便接入互聯(lián)網(wǎng)，并且要定制適合的數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)資費因當(dāng)?shù)胤?wù)商而異，如長沙每月 500M 費用是 50 元，2G 則為 100 元。2.4 小結(jié)本節(jié)介紹了 GPRS 通信基本原理，分析了實現(xiàn)中心到 DTU 終端建立連接所要利用到的動態(tài) IP 技術(shù)。在了解 GPS、測斜儀數(shù)據(jù)格式之后，列舉件所需要完成的各項功能。軟17第三章 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)整體設(shè)計成樹型框架旨在實現(xiàn)便捷的項目管理，主要構(gòu)造了項目、測站、傳感器等實體類，在掌握數(shù)據(jù)流細節(jié)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)管理、通信、和格式轉(zhuǎn)換、繪圖功能，實現(xiàn)功能的實體分別為主程序、中心控件、傳感器類、和繪圖類。系統(tǒng)管理主要為項目實體的增刪、參數(shù)設(shè)置和項目信

49、息文件加載與保存的操作；與終端的通信在傳感器到接口中心后由中心管理；由傳感器獨立完成，并且利用時間控件實現(xiàn)分時段，Office 對象將測斜儀文本文件轉(zhuǎn)換為 EXCEL 文件，利用二進制轉(zhuǎn) RINEX 文件的程序模塊實現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換以供相對定位等后續(xù)工作使用；繪圖類在傳感器數(shù)據(jù)格式 （Record 結(jié)構(gòu)體的時間序列）的前提下，接收用戶選中的樹節(jié)點所對應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)，通過擁有的多種傳感器圖接口繪制相應(yīng)坐標(biāo)圖。3.1系統(tǒng)框架設(shè)計系統(tǒng)實時繪圖格式轉(zhuǎn)換項目通信存儲管理(a)項目 1中心控件數(shù)據(jù)項目 2測站 1傳感器 1中心繪圖類數(shù)據(jù)流001100控件測站 2傳感器 2(b)圖 3-1系統(tǒng)（a）功能架構(gòu)與（b

50、）邏輯架構(gòu)18如圖 3-1（a），系統(tǒng)須實現(xiàn)項目管理、（包括通信和）、繪圖和格式轉(zhuǎn)換四大功能模塊，圖 3-1（b）為系統(tǒng)各實體的邏輯關(guān)系架構(gòu)，每個項目設(shè)置一個中心控件，對其測站的傳感器進行句柄交給中心控件，相當(dāng)于在項目中監(jiān)測，各個傳感器需要將自己的處理程序，然后中心控件在收到數(shù)據(jù)后即可根據(jù)與DTU 終端一致的傳感器接口 ID 號將數(shù)據(jù)傳給指定傳感器，再而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相應(yīng)處理和繪圖。3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖格式Rinex 文件GPS 原始數(shù)據(jù)文件*.gpsGPS 原始二進制流NMEA 字符串流轉(zhuǎn)換測斜儀字符串流讀數(shù)格式Excel 文件據(jù)測斜儀數(shù)據(jù)文件取轉(zhuǎn)換*.slp中轉(zhuǎn)心換控制命令字符串流圖 3-2 數(shù)

51、據(jù)流圖系統(tǒng)從數(shù)據(jù)中心接收到的數(shù)據(jù)按DTU 的ID 號分發(fā)給相應(yīng)傳感器處理，成原始文件再進行格式轉(zhuǎn)換；在傳感器數(shù)據(jù)處理中，利用格式特點匹配更新實時繪圖所需變量；同樣，數(shù)據(jù)中心依據(jù) DTU 的 ID 反方向發(fā)送控制命令調(diào)整監(jiān)測現(xiàn)場傳感器狀態(tài)。19實時繪圖所需變量3.3 主要類關(guān)系及結(jié)構(gòu)SensorDataPortInclinometer測斜儀StressGauge應(yīng)力計GPSGPS_DataStrg_DataInc_Data圖 3-3 主要類關(guān)系傳感器基類派生出各種類型傳感器，利用不同和繪圖等公共接口、成員統(tǒng)一傳感器，其中 Sensor 類主定義如下，其采用虛函數(shù)技術(shù)實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式處理的；Dat

52、aport 類實現(xiàn)傳感器接口的對外。20Info;enum SensorType;/Record;/傳感器基本信息結(jié)構(gòu)體/傳感器類型枚舉/結(jié)構(gòu)體DataPort m_DataPort;/通訊接口/Queue m_Records;/m_Data; m_Writer; m_Readerm_Converter;/當(dāng)前的一組隊列/數(shù)據(jù)/文件寫入器/事后文件器/文件格式轉(zhuǎn)換器Timer m_tmrLog;Timer m_tmrSpand;/采樣間隔管理器/時段間隔管理器blnWritable;blnRealTimeDisp;/開關(guān)/繪圖開關(guān)Event LogOutEvenEvent LogInEvenn

53、dler LogOut;ndler LogIn;/注銷OnData(DataPort:ReceivedEventArgs e);/Record ReadRecord(Byte);/數(shù)據(jù)處理程序/從字節(jié)流獲取信息Virtual RealTimeLog(DataPort:ReceivedEventArgs); /實時Virtual RealTimePlot(String);/實時繪圖圖 3-4 Sensor 類結(jié)構(gòu)傳感器中傳感器數(shù)據(jù) m_Data、Record結(jié)構(gòu)體及與有關(guān)的實時隊列、返回的函數(shù)等由具體傳感器子類定義，Converter 類實現(xiàn)二進制向RINEX、文本向 EXCEL 等文件格式的轉(zhuǎn)

54、換，通訊接口、分時段基本成員的定義皆由基類完成。和實時繪圖等21enum PortType; m_DataportType;struct ReceivedEventArgs;接口類型枚舉/GPRS/接口類型/接收數(shù)據(jù)事件參數(shù)m_SerialPort;/串口m_AxDenterX;/中心控件，實現(xiàn) GPRS 通信m_DTUID;m_PassWords;Name; Setting;/DTUID/登陸/串/串口參數(shù)bool blnIsConnected;/端口狀態(tài)event DataRecievedEven event ConnectedEvenevent DisConnectedEvenndler

55、 DataRecieved;/收到數(shù)據(jù)事件/連接事件/斷開連接事件/注銷事件ndler Connected;ndler DisConnected;event DeletedEvenndler Deleted;event AddedEvenndler Added;/事件Open(DTUID,PassWords,AxDenterX Center);/方式 1到中心/方式 2到中心/斷開接口/注銷賬號/發(fā)送數(shù)據(jù)到終端Open(String PortName,String Setting); Close();Delete();SendData(String );m();OnDTUData();OnDT

56、ULogout(); OnDTULogin();/串口收到數(shù)據(jù)/GPRS 收到數(shù)據(jù)/DTU 終端注銷/DTU 終端圖 3-5 DataPort 類結(jié)構(gòu)DataPort 類設(shè)有串口和 GPRS 兩種數(shù)據(jù)來源通訊端口，在類中構(gòu)建端口打開、關(guān)閉、連接和收到數(shù)據(jù)公共事件，對外接口，使串口和 GPRS 兩種接口DataPort 數(shù)據(jù)端口，簡化操作。為223.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計3.4.1 項目信息文件項目信息（包括來源、事件、所有者等）測站 1 信息測站 1 中各傳感器信息測站 2 信息測站 2 中各傳感器信息3.4.2 測斜儀數(shù)據(jù)文件考慮到數(shù)據(jù)庫的開銷過大，并且數(shù)據(jù)獨立性的要求，本文采用自定義文件格式間為

57、準(zhǔn)。測斜儀數(shù)據(jù)。由于測斜儀并未返回時間信息，所以，以計算機系統(tǒng)時#YYYY/MM/DD/hh/mm/ss3.5 主要功能流程圖3.5.1 通訊連接開始N是否 GPRS?Y將 DTU到數(shù)據(jù)中心并觸發(fā)事件結(jié)束圖 3-6 數(shù)據(jù)中心與 DTU 連接流程圖23更新當(dāng)前端口信息設(shè)置串口參數(shù)，打開串口將數(shù)據(jù)接收句柄掛到數(shù)據(jù)中心通訊以建立連接為前提設(shè)計將一個項目中的所有傳感器交予項目類管理，項目類建有端口中心（串口中心和 DTU 中心），實現(xiàn)通訊的集中管理，在一次連接的過程中，傳感器根據(jù)所持的端口類型，使用重載的 Open 方法傳入相應(yīng)參數(shù)打開端口。其中，當(dāng)其為 GPRS 通信時只需把傳感器 DataPort

58、 的 DTU ID到 DTU 中心，將接口收到數(shù)據(jù)句柄掛接到中心，即中心收到數(shù)據(jù)再向所有傳感器廣播，傳感器只需判斷是否為自己的數(shù)據(jù)然后進行相應(yīng)處理即可。3.5.2 實時與繪圖開始緩沖區(qū)有?NY抽取更新變形序列變量NN開關(guān)繪圖開關(guān)YY寫文件繪圖結(jié)束圖 3-7 實時與繪圖流程圖實時匹配并是為了向供繪圖等實時的操作提供變量，實時則是直接將字節(jié)數(shù)組保存到文件，再由事后解譯。事后與實時除實施讀取額外涉及緩沖區(qū)操作和不同的文件組織外并無差別。24將收到的數(shù)據(jù)添加到緩沖區(qū)開始根據(jù)$PASHR,NME,MCA,將字符串副本炸開成分段串根據(jù)段首末索引到字節(jié)緩沖區(qū)提取字節(jié)數(shù)組 bytes()依 MCA 的格式完成

59、字節(jié)數(shù)組到的轉(zhuǎn)換，并用 Flag 標(biāo)記轉(zhuǎn)換成功與否N最后一個段？YNFlag=true?Y結(jié)束圖 3-8 GPS 數(shù)據(jù)中 MCA流程圖數(shù)據(jù)中心收到對應(yīng)有傳感器接口 ID 的字節(jié)流數(shù)據(jù)分發(fā)給數(shù)據(jù)所有者后，傳感器使用緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并實施提取（由字節(jié)數(shù)組匹配對應(yīng)格式再到有固定$PASHR”結(jié)構(gòu)體中）操作，通過、繪圖開關(guān)決定是否和繪圖。其中因為格式匹配較容易實現(xiàn)，一般是根據(jù) ASCII 格式的字頭如“Z1”，“即可。圖 3-8 是變量等將流分段，則每段至多有一個完整的，再逐段匹配單個GPS 的 MCA實時提取流程圖，該操作到 MCA 內(nèi)存25緩沖區(qū)=bytes()清空緩沖區(qū)建立緩沖區(qū)字符串副本從臨時文件的

60、文件頭開開始N是 MCA？YN緩沖區(qū)為空或與前條MCA 同時刻？寫入緩沖區(qū)N檢校位正確？YY是否到臨時文件的文件尾？YY源文件尾？N結(jié)束圖 3-9 GPS 原始文件向 RINEX 格式轉(zhuǎn)換流程圖廠家對數(shù)據(jù)進行了壓縮，如 PBN 含絕對時間（為了節(jié)約成本，秒，用 4 個字節(jié)用 2 個字節(jié)），而緊接的多條 MCA 只有相對時間（以 30 分鐘為模的毫秒數(shù)，），造成回復(fù)之間的依賴關(guān)系，給數(shù)據(jù)提取帶來一定不便。如圖 3-9，該模塊設(shè)計利用臨時文件周等常數(shù)，然后更新相應(yīng)量再逐，先找出相對時間和絕對時間的寫入文件，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。關(guān)系、3.6 小結(jié)本節(jié)基于第二章詳細的需求分析，在掌握數(shù)據(jù)流的同時，設(shè)計了體架構(gòu)、