基于Nagios和Cacti平臺(tái)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警無線傳
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突發(fā)性山體滑坡、崩塌、泥石流是我國最嚴(yán)重的幾種地質(zhì)災(zāi)害類型，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(dòng)態(tài)監(jiān)測滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害并提供預(yù)警機(jī)制。本文通過建立基于Nagios和Cacti平臺(tái)的新的地質(zhì)災(zāi)害預(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)害的監(jiān)測預(yù)警能力，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(tái)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_(tái)管理平臺(tái)(遠(yuǎn)程應(yīng)用)，后臺(tái)管理平臺(tái)(遠(yuǎn)程應(yīng)用)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)，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(tái)管理平臺(tái)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)。
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。
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(tái)選擇基于Nagios和Cacti平臺(tái)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(tái)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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