本文選題：泥石流　切入點(diǎn)：次聲監(jiān)測(cè)　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：泥石流是一種山區(qū)突發(fā)性的自然侵蝕過程,具有流速快、流量大、物質(zhì)容量大、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。近年來,泥石流災(zāi)害在世界各地頻發(fā),造成了重大的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)也是泥石流頻發(fā)國(guó)家之一,較為嚴(yán)重的區(qū)域分布在西南多個(gè)省份,地殼活動(dòng)劇烈,地勢(shì)走向陡峻,地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,土體支離破碎,再加上西南地區(qū)的降水量和降水強(qiáng)度較大,泥石流發(fā)育強(qiáng)烈,直接威脅到該地區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此,如何對(duì)泥石流進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)成為預(yù)防泥石流災(zāi)害、降低災(zāi)害損失的研究重點(diǎn)。目前世界多國(guó)的專家學(xué)者都在關(guān)注研究泥石流災(zāi)害預(yù)警技術(shù),并取得了不少的成果,但也普遍存在一些問題導(dǎo)致推廣性較差,如系統(tǒng)造價(jià)昂貴、維護(hù)成本高、誤報(bào)率高等。本文提出了一種成本較低、采用優(yōu)良信號(hào)處理算法的泥石流次聲監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。本文詳細(xì)的介紹了一種基于泥石流次聲信號(hào)進(jìn)行泥石流災(zāi)害預(yù)警的設(shè)計(jì)方案,該系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括嵌入式軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、上位機(jī)設(shè)計(jì)。其中嵌入式軟硬件系統(tǒng)使用專業(yè)的次聲傳感器完成信號(hào)的捕捉并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào),該電信號(hào)經(jīng)過模擬電路部分轉(zhuǎn)換、放大、濾波之后通過AD采集得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)數(shù)組。得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過希爾伯特黃變換之后得到原始信號(hào)的邊際譜,通過對(duì)邊際譜進(jìn)行分析可以判斷有無泥石流次聲信號(hào)產(chǎn)生,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流災(zāi)害的災(zāi)前預(yù)警�？梢詫⑦呺H譜數(shù)據(jù)通過串行通信方式傳輸給上位機(jī),實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示采集信號(hào)的邊際譜。本系統(tǒng)中采用了性能較強(qiáng)的基于Cortex-M7內(nèi)核的芯片STM32F746作為主控芯片,且移植了實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的UCOS-III操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、運(yùn)算、上傳等多任務(wù)協(xié)作。經(jīng)過模擬仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本泥石流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各方面達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,具有一定的實(shí)用價(jià)值和推廣性。
[Abstract]:Debris flow is a sudden natural erosion process in mountainous areas, with the characteristics of fast velocity, large discharge, large material capacity and strong destructive power. In recent years, debris flow disasters occur frequently all over the world. China is also one of the countries where debris flows occur frequently. The more serious areas are distributed in many provinces in southwest China. The crustal activities are intense, the topography is steep, the geological structure is complex, and the soil mass is fragmented. In addition, the precipitation and precipitation intensity in the southwest area is large, and the debris flow develops strongly, which directly threatens the life and property safety of the people in this area. Therefore, how to effectively monitor the debris flow becomes the prevention of the debris flow disaster. At present, experts and scholars from many countries all over the world are paying close attention to the early warning technology of debris flow disasters, and have achieved a lot of results. However, there are also some common problems that lead to poor popularization, such as the high cost of the system. The maintenance cost is high, the false alarm rate is high. This paper introduces a design scheme of debris flow infrasound warning based on infrasound signal of debris flow, which is based on fine signal processing algorithm to realize the monitoring and forecasting of debris flow infrasound. The system design includes embedded hardware and software system design, algorithm design, host computer design, in which the embedded hardware and software system uses professional infrasound sensor to capture the signal and convert it into the corresponding analog signal. The signal is partially converted by analog circuit, amplified, filtered, and then collected by AD to get the corresponding digital signal array. After Hilbert-Huang transform, the obtained data can obtain the marginal spectrum of the original signal. By analyzing the marginal spectrum, we can judge whether the infrasound signal of debris flow is produced, so as to realize the pre-disaster early warning of debris flow disaster. The marginal spectrum data can be transmitted to the upper computer by serial communication. In this system, the high performance chip STM32F746 based on Cortex-M7 kernel is used as the main control chip, and the real time UCOS-III operating system is transplanted to realize the data acquisition and storage. Through simulation and experimental verification, the debris flow monitoring system has met the design requirements and has certain practical value and popularization.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P642.23

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本文編號(hào)：1603026