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基于Nagios和Cacti平臺的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警無線傳

作者: 時(shí)間:2014-01-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)是一種全新的網(wǎng)絡(luò)化信息獲取與處理技術(shù),具有動態(tài)自組網(wǎng)、無線多跳路由和多路徑數(shù)據(jù)傳輸功能。網(wǎng)絡(luò)是由分布在不同位置的具有數(shù)據(jù)采集及處理單元、通信模塊的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)Χ鄠€(gè)對象實(shí)施時(shí)間監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和控制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以感知、收集、分析、處理各種信息,包括溫度、濕度、地表信息等,同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)融合技術(shù)處理信息,已經(jīng)在軍事領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)、安全監(jiān)控、環(huán)保監(jiān)測、建筑領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、工業(yè)監(jiān)控、智能交通等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
突發(fā)性山體滑坡、崩塌、泥石流是我國最嚴(yán)重的幾種類型,因其發(fā)生時(shí)間短、隱蔽性強(qiáng)、破壞性大,造成重大人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失。目前為止,國內(nèi)已經(jīng)建立的用于監(jiān)測突發(fā)性滑坡、崩塌、泥石流的自然災(zāi)害的網(wǎng)絡(luò),由于受到復(fù)雜的地理?xiàng)l件、技術(shù)因素等影響,大多采用人工收集方式,導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)據(jù)收集不及時(shí),信息覆蓋不足的缺點(diǎn),難以實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測滑坡泥石流并提供預(yù)警機(jī)制。本文通過建立基于Nagios和Cacti平臺的新的預(yù)警無線傳感網(wǎng)絡(luò),進(jìn)一步提升無線傳感網(wǎng)對自然災(zāi)害的能力,提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測覆蓋范圍和可靠性,從而減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

1 智能無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)后臺管理軟件一般由3大部分組成,如圖1所示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集環(huán)境數(shù)據(jù),并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_管理平臺(遠(yuǎn)程應(yīng)用),后臺管理平臺(遠(yuǎn)程應(yīng)用)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲,以得到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測。此外,后臺管理平臺也可以發(fā)起任務(wù)并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)告知無線傳感器節(jié)點(diǎn),從而完成特定任務(wù)。

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整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)為3層的MESH網(wǎng)絡(luò),由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)關(guān)層、以及TD—SCDMA和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心層(如圖2所示)。為了能夠得到有效及時(shí)的監(jiān)測信息,在監(jiān)測區(qū)域布置了采用ZigBee協(xié)議的傳感器節(jié)點(diǎn),如雨量計(jì)、深部位移計(jì)、地表位移裂縫計(jì)、孔隙水壓計(jì)等,這些傳感器節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式形成最底層的傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)層為匯聚網(wǎng)關(guān)層,使用WiFi進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,該層包括ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)、WiFi中繼節(jié)點(diǎn)、TD—SCDMA網(wǎng)關(guān)與大數(shù)據(jù)量的音視頻傳感器節(jié)點(diǎn)、GPS傳感器節(jié)點(diǎn)和地聲傳感器節(jié)點(diǎn)。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心采用TD—SCDMA網(wǎng)絡(luò)與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。TD—SCDMA網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸率高的特點(diǎn)。使用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)可以基本滿足當(dāng)前的監(jiān)測傳感器與多媒體數(shù)據(jù)的傳輸需求,并可以大大降低研發(fā)和部署成本。

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2 地災(zāi)監(jiān)測無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)方案
用于監(jiān)測突發(fā)性山體滑坡、崩塌、泥石流的無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理平臺選擇基于Nagios和Cacti平臺進(jìn)行二次開發(fā)。Nagios網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是基于Linux平臺開發(fā)的,采用分布一集中的管理方式,它可以通過代理或無代理的方式監(jiān)控Windows/Linux服務(wù)器、路由器和交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、傳感器等設(shè)備。Nagios服務(wù)器本身是沒有監(jiān)測機(jī)制的,它是通過插件來連接被監(jiān)控的主機(jī),被監(jiān)控的主機(jī)通過Nagios客戶端把自己運(yùn)行的狀況反饋給監(jiān)控端服務(wù)器,系統(tǒng)管理人員可以通過web界面查看設(shè)備的連接狀態(tài),及時(shí)了解被監(jiān)控對象的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)被監(jiān)控對象的監(jiān)控信息達(dá)到了一定的報(bào)警閾值時(shí),Nagios也可以通過設(shè)定的通信方式(例如手機(jī)、短信、郵件等)給管理人員發(fā)送報(bào)警信息,及時(shí)通知管理人員處理報(bào)警信息。


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