基于HSW多傳感器數(shù)據(jù)融合的隧道無線突水模擬監(jiān)測系統(tǒng)
發(fā)布時間：2020-12-14 03:59
近年來,隧道突水災害事故頻發(fā),嚴重影響了隧道施工安全,并給社會生命財產(chǎn)造成了重大損失。該現(xiàn)狀表明隧道突水問題尚未能得到有效解決,因而體現(xiàn)了發(fā)展新的突水監(jiān)測方法的必要性。鑒于此,本課題通過分析現(xiàn)有隧道突水監(jiān)測方式的優(yōu)缺點,并針對隧道突水監(jiān)測的需求,設計了一種新的基于濕度、應變和水位多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線突水監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的監(jiān)測方案涵蓋隧道突水的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個方面。具體地:在數(shù)據(jù)采集上,采用全局監(jiān)測的相對濕度傳感器和協(xié)同性局部監(jiān)測的應變與水位傳感器,對隧道突水表征物理量進行監(jiān)測;在數(shù)據(jù)傳輸上,采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡,將終端節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓?jié)點,并由中心節(jié)點將匯聚數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心服務器;在數(shù)據(jù)處理上,采用Highcharts工具,對監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制實時動態(tài)曲線,并應用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡,對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合分析,從而評估出隧道突水安全等級信息。該系統(tǒng)由下位機監(jiān)測節(jié)點和上位機監(jiān)測軟件兩部分構成。其中,下位機監(jiān)測節(jié)點通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡,實現(xiàn)了對隧道突水表征數(shù)據(jù)的采集與傳輸功能;它主要包括終端采集節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點,并基于CC2530實現(xiàn)了節(jié)點的硬件單元和控...
【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１典型突水事故??
（ｃ）錦屏電站輔助洞突水?（ｄ）齊岳山隧道涌水??圖１－１典型突水事故??隧道工程工作環(huán)境的限制，使保證施工質(zhì)量的難易程度大大提高，隧道結構自身??缺陷以及松軟的地質(zhì)構造對隧道的損傷作用尤其顯著，加之大部分施工隧道缺乏必要??的監(jiān)測預警和有效的維修，國內(nèi)近些年因此而發(fā)生諸多隧道突水災害事故，所以對隧??道突水問題的監(jiān)測變得尤為緊迫和重要。??從野三關、大瑤山等隧道突水事故可以看出，在隧道突水發(fā)生的前后，隧道的環(huán)??境參數(shù)也將發(fā)生較大變化，如地下水水壓、溫度、濁度、圍巖應力等，因而隧道突水??可以由隧道空間的環(huán)境參數(shù)變化科學有效的反映出來。由此可見，通過對隧道環(huán)境參??數(shù)進行長期的實時監(jiān)測，及時地評估出隧道突水安全等級信息，對于避免和降低隧道??突水重大安全事故的發(fā)生有著極其重要的意義。??１．２隧道突水監(jiān)測技術現(xiàn)狀??１．２．１隧道突水監(jiān)測技術應用現(xiàn)狀??業(yè)內(nèi)非常重視對隧道突水的監(jiān)測
圖１－３?—種基本的神經(jīng)元結構??水監(jiān)測的多源傳感器輸入數(shù)據(jù)的輸出可描述為??ｆ?ｎ?＼??ｙ，＝ｆ?ｄ，＋Ｙ．ｗ＞ｊｘｊＶ?Ｊ＝１?Ｊ??；?Ｇ＝ｌ，２，．．．，ｎ）為神經(jīng)元的各傳感器輸入，＇為連接權值，３為神經(jīng)函數(shù)，可選用階躍函數(shù)、符號函數(shù)、分段線性函數(shù)、Ｓｉｇｍｏｉｄ函輸出，也即融合結果。??絡的基本原理是，隨著輸入的數(shù)據(jù)模式變化，由祌經(jīng)元構成的之不斷調(diào)整，從而實現(xiàn)信息的處理和存儲，以及對輸入模式的接權值就固定了，當使用神經(jīng)網(wǎng)絡對新輸入進行數(shù)據(jù)融合時，的加權和，再通過激活函數(shù)就能獲得對應輸出，也就是融合的、應用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡，是反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡和徑向基函數(shù)神絡，尤其是徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡，在隧道突水融合方面己有不獻［４１］、［４２］。徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡能很好協(xié)調(diào)多種突水表征量的２
本文編號：2915766
【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１典型突水事故??
（ｃ）錦屏電站輔助洞突水?（ｄ）齊岳山隧道涌水??圖１－１典型突水事故??隧道工程工作環(huán)境的限制，使保證施工質(zhì)量的難易程度大大提高，隧道結構自身??缺陷以及松軟的地質(zhì)構造對隧道的損傷作用尤其顯著，加之大部分施工隧道缺乏必要??的監(jiān)測預警和有效的維修，國內(nèi)近些年因此而發(fā)生諸多隧道突水災害事故，所以對隧??道突水問題的監(jiān)測變得尤為緊迫和重要。??從野三關、大瑤山等隧道突水事故可以看出，在隧道突水發(fā)生的前后，隧道的環(huán)??境參數(shù)也將發(fā)生較大變化，如地下水水壓、溫度、濁度、圍巖應力等，因而隧道突水??可以由隧道空間的環(huán)境參數(shù)變化科學有效的反映出來。由此可見，通過對隧道環(huán)境參??數(shù)進行長期的實時監(jiān)測，及時地評估出隧道突水安全等級信息，對于避免和降低隧道??突水重大安全事故的發(fā)生有著極其重要的意義。??１．２隧道突水監(jiān)測技術現(xiàn)狀??１．２．１隧道突水監(jiān)測技術應用現(xiàn)狀??業(yè)內(nèi)非常重視對隧道突水的監(jiān)測
圖１－３?—種基本的神經(jīng)元結構??水監(jiān)測的多源傳感器輸入數(shù)據(jù)的輸出可描述為??ｆ?ｎ?＼??ｙ，＝ｆ?ｄ，＋Ｙ．ｗ＞ｊｘｊＶ?Ｊ＝１?Ｊ??；?Ｇ＝ｌ，２，．．．，ｎ）為神經(jīng)元的各傳感器輸入，＇為連接權值，３為神經(jīng)函數(shù)，可選用階躍函數(shù)、符號函數(shù)、分段線性函數(shù)、Ｓｉｇｍｏｉｄ函輸出，也即融合結果。??絡的基本原理是，隨著輸入的數(shù)據(jù)模式變化，由祌經(jīng)元構成的之不斷調(diào)整，從而實現(xiàn)信息的處理和存儲，以及對輸入模式的接權值就固定了，當使用神經(jīng)網(wǎng)絡對新輸入進行數(shù)據(jù)融合時，的加權和，再通過激活函數(shù)就能獲得對應輸出，也就是融合的、應用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡，是反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡和徑向基函數(shù)神絡，尤其是徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡，在隧道突水融合方面己有不獻［４１］、［４２］。徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡能很好協(xié)調(diào)多種突水表征量的２
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