【摘要】：凍土的凍拔融沉作用會(huì)嚴(yán)重破壞其上的路基、建筑,凍土工程的安全離不開(kāi)對(duì)凍土環(huán)境中各種要素的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。本文結(jié)合中科院青藏高原試驗(yàn)站(北麓河站)建筑物及其周邊的監(jiān)測(cè)通信需求,設(shè)計(jì)出一套有線與無(wú)線相結(jié)合的通信系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)所有分布式數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上報(bào),實(shí)現(xiàn)了凍土工程及研究的長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)。主要工作如下:首先,針對(duì)試驗(yàn)站建筑樁基的凍土及應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的通信和供電需求,本文分析了監(jiān)測(cè)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(jì)了監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)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(cè)設(shè)備的供電和通信問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了基于m序列的誤碼率測(cè)試方案對(duì)所設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)試誤碼率優(yōu)于10-7,證明其達(dá)到了系統(tǒng)通信技術(shù)指標(biāo),并達(dá)到了終端監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與電源通信總線之間的隔離效果,保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)樁基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上報(bào)問(wèn)題,結(jié)合試驗(yàn)站現(xiàn)有通信線路,設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Wi-Fi通信系統(tǒng),利用Wi-Fi技術(shù)替代野外監(jiān)測(cè)中的GPRS技術(shù)來(lái)將系統(tǒng)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。上述成果在中科院青藏高原試驗(yàn)站(北麓河站)進(jìn)行了實(shí)際工程實(shí)施,近一年的實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行狀態(tài)表明:監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和上報(bào)速率較之前有大幅提升,改善了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)精度和穩(wěn)定性。其次,考慮到試驗(yàn)站附近區(qū)域還分布有若干監(jiān)測(cè)斷面,這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離試驗(yàn)站的距離從幾百米到幾公里不等,對(duì)這些斷面進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)測(cè)效率低下、成本較高。因此本文設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定向Wi-Fi接入方案,采取無(wú)線網(wǎng)橋中繼的方式擴(kuò)展試驗(yàn)站無(wú)線局域網(wǎng)的覆蓋范圍,使試驗(yàn)站周?chē)綀A十平方公里內(nèi)的所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)Wi-Fi通信系統(tǒng),利用試驗(yàn)站無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)來(lái)上報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)研究并設(shè)計(jì)了多AP自動(dòng)接入方案,使每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)周邊所有存在的AP接入點(diǎn)信息,通過(guò)對(duì)所有接入點(diǎn)信息中信號(hào)強(qiáng)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(cè)方案的測(cè)試結(jié)果表明:監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)定向Wi-Fi接入監(jiān)測(cè)效果的基礎(chǔ)上,能夠按照多AP自動(dòng)接入的設(shè)計(jì)流程來(lái)完成監(jiān)測(cè)任務(wù),證明了試驗(yàn)站周?chē)鷧^(qū)域監(jiān)測(cè)方案的可行性,充分發(fā)揮試驗(yàn)站的通信資源優(yōu)勢(shì),提高系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效率。
【圖文】：

進(jìn)行匯聚整理，再通過(guò)有線或無(wú)線的通信方式對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)完整分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系架構(gòu)可以用圖２．１來(lái)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(cè)系統(tǒng)都可以用該體系架構(gòu)來(lái)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(chǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器逡逑邐７Ｔ邐１邐傳感監(jiān)測(cè)層逡逑現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)逡逑邐Ｓｚ邐逡逑監(jiān)測(cè)裝置逡逑Ｉｆ逡逑邐＾邐１邐監(jiān)測(cè)對(duì)象層逡逑監(jiān)測(cè)對(duì)象逡逑圖２．１分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體系架構(gòu)逡逑在該系統(tǒng)體系架構(gòu)中，監(jiān)測(cè)對(duì)象層是指工程應(yīng)用領(lǐng)域中所需要監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，可以是某逡逑臺(tái)儀器或者任意環(huán)境要素，在本工程里則表示凍土的地溫?cái)?shù)據(jù)和樁基的鋼筋應(yīng)力、土壓力逡逑等；傳感監(jiān)測(cè)層用來(lái)表示在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)多種監(jiān)測(cè)對(duì)象所進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)處理和網(wǎng)絡(luò)逡逑傳輸?shù)龋恍畔⑾到y(tǒng)層是由兩個(gè)抽象出來(lái)的模塊組成，該層用來(lái)對(duì)分析處理過(guò)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)逡逑行傳輸并利用。逡逑不同的分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常采用不同的監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置相對(duì)于某種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)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(yuǎn)傳綜合數(shù)采儀逡逑ＲＴＢ系列遠(yuǎn)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(hào)，分別逡逑為ＲＴＴ６４０Ａ６１和ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地溫?cái)?shù)采儀，以及ＲＣＧ６４０ＡＸＺ弦振數(shù)采儀。ＲＴＴ６４０Ａ６１逡逑地溫?cái)?shù)采儀具有一個(gè)ＤＢ６２的測(cè)溫纜接口，可通過(guò)轉(zhuǎn)接口連接多條測(cè)溫纜，低功耗模擬開(kāi)逡逑關(guān)切換；ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地溫?cái)?shù)采儀有兩個(gè)ＤＢ３７測(cè)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(lèi)傳感器的監(jiān)測(cè)。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(yuǎn)逡逑傳功能的監(jiān)測(cè)設(shè)備，而子站不具備遠(yuǎn)傳功能。在野外監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中，通常采用一個(gè)具有遠(yuǎn)傳逡逑功能的分中心作為網(wǎng)關(guān)，各個(gè)子站可通過(guò)近距無(wú)線或有線的方式連接分中心，并通過(guò)分中逡逑心建立與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心之間的通信連接，最終由分中心通過(guò)遠(yuǎn)傳模塊利用運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)將所逡逑有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。分中心與子站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)示意圖如圖２．３所示。逡逑移動(dòng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP274.2;TN92

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本文編號(hào)：2622065