發(fā)布時間：2020-04-10 09:36

【摘要】：凍土的凍拔融沉作用會嚴重破壞其上的路基、建筑,凍土工程的安全離不開對凍土環(huán)境中各種要素的長期監(jiān)測。本文結(jié)合中科院青藏高原試驗站(北麓河站)建筑物及其周邊的監(jiān)測通信需求,設(shè)計出一套有線與無線相結(jié)合的通信系統(tǒng)來完成對所有分布式數(shù)據(jù)采集監(jiān)測點的數(shù)據(jù)上報,實現(xiàn)了凍土工程及研究的長期自動監(jiān)測。主要工作如下:首先,針對試驗站建筑樁基的凍土及應(yīng)力監(jiān)測中的通信和供電需求,本文分析了監(jiān)測設(shè)備的共地干擾現(xiàn)象及成因,研究了隔離通信和隔離供電技術(shù),設(shè)計了監(jiān)測節(jié)點抗干擾有線通信系統(tǒng),采用隔離供電和光電隔離通信技術(shù)有效地解決了樁基監(jiān)測設(shè)備的供電和通信問題,并設(shè)計了基于m序列的誤碼率測試方案對所設(shè)計的通信系統(tǒng)進行實驗,測試誤碼率優(yōu)于10-7,證明其達到了系統(tǒng)通信技術(shù)指標(biāo),并達到了終端監(jiān)測節(jié)點與電源通信總線之間的隔離效果,保障監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。針對樁基監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上報問題,結(jié)合試驗站現(xiàn)有通信線路,設(shè)計了監(jiān)測節(jié)點Wi-Fi通信系統(tǒng),利用Wi-Fi技術(shù)替代野外監(jiān)測中的GPRS技術(shù)來將系統(tǒng)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)上報到遠程數(shù)據(jù)中心。上述成果在中科院青藏高原試驗站(北麓河站)進行了實際工程實施,近一年的實際應(yīng)用運行狀態(tài)表明:監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和上報速率較之前有大幅提升,改善了監(jiān)測系統(tǒng)的整體監(jiān)測精度和穩(wěn)定性。其次,考慮到試驗站附近區(qū)域還分布有若干監(jiān)測斷面,這些監(jiān)測點距離試驗站的距離從幾百米到幾公里不等,對這些斷面進行單獨監(jiān)測效率低下、成本較高。因此本文設(shè)計點對點定向Wi-Fi接入方案,采取無線網(wǎng)橋中繼的方式擴展試驗站無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍,使試驗站周圍方圓十平方公里內(nèi)的所有監(jiān)測節(jié)點都可以通過Wi-Fi通信系統(tǒng),利用試驗站無線局域網(wǎng)絡(luò)來上報監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時研究并設(shè)計了多AP自動接入方案,使每個監(jiān)測節(jié)點能夠主動發(fā)現(xiàn)周邊所有存在的AP接入點信息,通過對所有接入點信息中信號強度的提取與比較,選擇性能狀況最優(yōu)的AP接入網(wǎng)絡(luò)并連接利用。以上監(jiān)測方案的測試結(jié)果表明:監(jiān)測節(jié)點在實現(xiàn)定向Wi-Fi接入監(jiān)測效果的基礎(chǔ)上,能夠按照多AP自動接入的設(shè)計流程來完成監(jiān)測任務(wù),證明了試驗站周圍區(qū)域監(jiān)測方案的可行性,充分發(fā)揮試驗站的通信資源優(yōu)勢,提高系統(tǒng)監(jiān)測效率。
【圖文】：

進行匯聚整理，再通過有線或無線的通信方式對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一發(fā)送，能夠大幅提高人逡逑們獲取所需信息的效率［１９］。逡逑一個完整分布式監(jiān)測系統(tǒng)的體系架構(gòu)可以用圖２．１來表示［１８＠］，目前絕大多數(shù)工程應(yīng)逡逑用中的分布式監(jiān)測系統(tǒng)都可以用該體系架構(gòu)來表示。逡逑外部信息系統(tǒng)逡逑Ｉ邐外部通信網(wǎng)絡(luò)逡逑邐＾１邐信息系統(tǒng)層逡逑內(nèi)部信息系統(tǒng)逡逑內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)逡逑邐Ｓ２邐逡逑現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務(wù)器逡逑邐７Ｔ邐１邐傳感監(jiān)測層逡逑現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)逡逑邐Ｓｚ邐逡逑監(jiān)測裝置逡逑Ｉｆ逡逑邐＾邐１邐監(jiān)測對象層逡逑監(jiān)測對象逡逑圖２．１分布式監(jiān)測系統(tǒng)體系架構(gòu)逡逑在該系統(tǒng)體系架構(gòu)中，監(jiān)測對象層是指工程應(yīng)用領(lǐng)域中所需要監(jiān)測的目標(biāo)，可以是某逡逑臺儀器或者任意環(huán)境要素，在本工程里則表示凍土的地溫數(shù)據(jù)和樁基的鋼筋應(yīng)力、土壓力逡逑等；傳感監(jiān)測層用來表示在監(jiān)測現(xiàn)場對多種監(jiān)測對象所進行的數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場處理和網(wǎng)絡(luò)逡逑傳輸?shù)�；信息系統(tǒng)層是由兩個抽象出來的模塊組成，該層用來對分析處理過的監(jiān)測數(shù)據(jù)進逡逑行傳輸并利用。逡逑不同的分布式監(jiān)測系統(tǒng)通常采用不同的監(jiān)測裝置，監(jiān)測裝置相對于某種監(jiān)測系統(tǒng)來說逡逑一般是統(tǒng)一使用的

邐Ｍ逡逑ＭＳ邋，邋？恮逡逑Ｗ逡逑圖２．２邋ＲＴＢ系列遠傳綜合數(shù)采儀逡逑ＲＴＢ系列遠傳綜合數(shù)采儀如圖２．２所示，目前該系列數(shù)采儀包括三種主要型號，分別逡逑為ＲＴＴ６４０Ａ６１和ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地溫數(shù)采儀，以及ＲＣＧ６４０ＡＸＺ弦振數(shù)采儀。ＲＴＴ６４０Ａ６１逡逑地溫數(shù)采儀具有一個ＤＢ６２的測溫纜接口，可通過轉(zhuǎn)接口連接多條測溫纜，低功耗模擬開逡逑關(guān)切換；ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地溫數(shù)采儀有兩個ＤＢ３７測溫纜接口。ＲＣＧ６４０ＡＸＺ弦振數(shù)采儀為逡逑８路弦振采集，１２Ｖ電源隔離供電，適用于弦振類傳感器的監(jiān)測。逡逑２．２．２裝置工作模式逡逑ＲＴＭ系列數(shù)采儀主要包括兩種工作模式：分中心模式和子站模式。分中心是指具有遠逡逑傳功能的監(jiān)測設(shè)備，而子站不具備遠傳功能。在野外監(jiān)測現(xiàn)場中，通常采用一個具有遠傳逡逑功能的分中心作為網(wǎng)關(guān)，各個子站可通過近距無線或有線的方式連接分中心，并通過分中逡逑心建立與遠程數(shù)據(jù)中心之間的通信連接，最終由分中心通過遠傳模塊利用運營商公網(wǎng)將所逡逑有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。分中心與子站現(xiàn)場監(jiān)測示意圖如圖２．３所示。逡逑移動互？Ｈ逡逑ＧＰＲＳ／逡逑ＮＢ－ｌｏＴ
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP274.2;TN92

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本文編號：2622065