發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 15:31

　　隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快,城市人口不斷增多,交通擁擠、汽車尾氣、噪聲污染等系列問(wèn)題成為城市發(fā)展的基本問(wèn)題,地鐵成為緩解這些問(wèn)題的第一選擇。然而地鐵施工是一項(xiàng)復(fù)雜且極具危險(xiǎn)的工程,地鐵隧道開挖過(guò)程中由于會(huì)受到各種不確定因素的干擾,導(dǎo)致各類安全事故頻發(fā)。在地鐵施工過(guò)程中,同時(shí)參與施工的機(jī)械多,干擾大,現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段很難在動(dòng)態(tài)變化的施工面及時(shí)部署,無(wú)法將各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳給監(jiān)理部門進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,一些安全隱患無(wú)法及時(shí)排除。尤其是在施工人員交接班之時(shí)無(wú)人值守,很多施工事故在此時(shí)發(fā)生。為此,研究開發(fā)地鐵隧道施工面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸技術(shù)尤為重要。隨著嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)以及各類低功耗無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,集信息采集、處理、傳輸功能于一身的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已有許多成功應(yīng)用的案例。本文以地鐵施工面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通信平臺(tái)為研究目標(biāo),通過(guò)全面分析地鐵隧道復(fù)雜區(qū)域非視距條件下無(wú)線傳輸節(jié)點(diǎn)RSSI采樣值的特點(diǎn)與性質(zhì),設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)、適用于地鐵施工隧道開挖面使用的超低功耗、抗噪性能好、可短距離上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。重點(diǎn)研究了地鐵隧道施工面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線通信采集和數(shù)據(jù)抗噪傳輸。在抗噪處理上,以... 

【文章來(lái)源】：湖南科技大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

地鐵施工事故現(xiàn)場(chǎng)

湖南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1.2儀器站檢測(cè)Fig.1.2Instrumentstation目視測(cè)量法主要依靠現(xiàn)場(chǎng)人工采集的方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員按周期定時(shí)巡視，查看現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)各個(gè)傳感器所測(cè)量得出的數(shù)據(jù)，匯總做表統(tǒng)一上傳至監(jiān)理處，監(jiān)理不能實(shí)時(shí)查看施工面的數(shù)據(jù)變化情況，無(wú)法對(duì)突發(fā)情況做出處理。該方法主要依靠檢測(cè)人員的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)初次判斷數(shù)據(jù)變化情況，主觀意識(shí)下結(jié)論，缺少必要的技術(shù)支持，很難及時(shí)察覺(jué)到數(shù)據(jù)的異常情況。1.2.2地鐵施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸隨著信息技術(shù)的發(fā)展，有線通信技術(shù)在在地鐵隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅似毡閼?yīng)用，各地均制定了監(jiān)測(cè)規(guī)范。如北京制定了《北京地鐵工程監(jiān)控量測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)指南》、《北京地鐵工程第三方監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)指南》，指南既為地鐵工程施工安全控制提供了依據(jù),也為其他城市的地鐵建設(shè)提供了參考[9]。上海地鐵在建設(shè)過(guò)程中，展開了比較完善的監(jiān)控量測(cè)研究與實(shí)踐[10]，采用數(shù)據(jù)反饋和三級(jí)管理機(jī)制，同時(shí)應(yīng)用了“安全地鐵工程遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控以及建設(shè)工地的遠(yuǎn)程管理，既實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控又提高了管理效率[11]。廣州地鐵進(jìn)行了安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系的診斷性評(píng)價(jià)和施工前期的安全風(fēng)險(xiǎn)中間評(píng)價(jià)[12],同時(shí)建立了地鐵監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)。地鐵監(jiān)控信息平臺(tái)，如圖1.3所示，主要包含了通信系統(tǒng)、上位機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器采集系統(tǒng)等。在隧道中安裝監(jiān)測(cè)傳感器，將隧道內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)通信系統(tǒng)上傳，監(jiān)理人員通過(guò)上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。A.數(shù)據(jù)傳感器系統(tǒng)：根據(jù)施工面需求，選擇對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)方案，利用不同類型的傳感器對(duì)施工面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)，例如溫濕度傳感器、煙霧傳感器、人體紅外傳感器、光

各項(xiàng)數(shù)據(jù)狀態(tài)。目前施工面的傳感器數(shù)據(jù)采集，絕大多數(shù)都是由人工采集并進(jìn)行匯總上傳來(lái)完成的，在這人工操作部分里，存在著大量的漏洞、缺陷。B.通信技術(shù)：主要為有線通信技術(shù)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集完成后通過(guò)上傳至監(jiān)管部門來(lái)進(jìn)行分析評(píng)估。目前很多地鐵監(jiān)測(cè)工程包括已竣工的地鐵隧道，都采用部署通信總線的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。C.上位機(jī)控制系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)所采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)通信系統(tǒng)上傳至技術(shù)部門后，需要對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)先進(jìn)行分析，針對(duì)一個(gè)周期內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)值的變化，評(píng)估施工面當(dāng)前的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，對(duì)可能發(fā)生的異常情況及時(shí)發(fā)出警報(bào)。圖1.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架Fig.1.3Monitoringsystemframework城市不同，施工建設(shè)單位不同，采取的監(jiān)測(cè)方案有差異，但是相同的一點(diǎn)是地鐵隧道施工過(guò)程中，施工開鑿面的數(shù)據(jù)主要主要靠人工采集。雖然能使用不同類型傳感器收集信息數(shù)據(jù)，但由于施工面情況復(fù)雜，電力供應(yīng)、通信總線難以部署，大型監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備難以進(jìn)入施工面，故需現(xiàn)場(chǎng)施工人員以一定的周期對(duì)開鑿面上的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)采集完成后并制表匯總，提供紙質(zhì)或者電子數(shù)據(jù)報(bào)表。這種人工數(shù)據(jù)采集與傳輸模式存在諸多缺陷：1.人工采集無(wú)法做到24小時(shí)不間斷工作，不可避免地會(huì)出現(xiàn)交接班無(wú)人值守的情況；2.施工面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繁多，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集與匯總工作，人工實(shí)施費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)反饋，技術(shù)部門不能及時(shí)做出研判；3.人工采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，也有可能存在數(shù)據(jù)登記錯(cuò)誤的問(wèn)題，不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)起不到應(yīng)有的作用，無(wú)法保證工程安全進(jìn)行等。為了研究無(wú)線通信技術(shù)在施工地鐵監(jiān)測(cè)上應(yīng)用可行性，課題組曾在湖南省長(zhǎng)沙市中鐵五局的長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線一期工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研。地鐵施工監(jiān)控大多都是采用的企業(yè)定制的監(jiān)控系統(tǒng)，為保證視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)傳

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ZigBee和傳感器技術(shù)的智能小區(qū)[J]. 鐘國(guó)琛,蔡文君,許志明,王鳳,萬(wàn)智萍.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2018(04)
[2]基于嵌入式ZigBee的煤礦提升機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 劉睿強(qiáng),周青呈,謝燦.  煤炭技術(shù). 2018(02)
[3]基于Z-Stack的ZigBee協(xié)議的實(shí)現(xiàn)[J]. 殷松瑜.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2017(10)
[4]基于ZigBee技術(shù)智能防溜系統(tǒng)信道自動(dòng)切換設(shè)計(jì)與開發(fā)[J]. 王凱,繆銳,祁大偉,陳國(guó)平.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2016(06)
[5]2.4GHz WiFi及藍(lán)牙對(duì)ZigBee干擾分析[J]. 胡思雨.  科技視界. 2016(14)
[6]基于ARM-Linux無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 杜偉龍,曹江濤.  測(cè)控技術(shù). 2015(03)
[7]智能電網(wǎng)應(yīng)用中ZigBee在Wi-Fi干擾下的信道分配研究[J]. 吳維農(nóng),廖勇,楊宏.  電力信息與通信技術(shù). 2013(12)
[8]基于ZigBee和WiFi網(wǎng)絡(luò)的抗同頻干擾技術(shù)研究[J]. 吳瓊,袁建英.  儀表技術(shù)與傳感器. 2013(12)
[9]空閑信道評(píng)估對(duì)ZigBee與Wi-Fi共存的影響研究[J]. 黃仁,晏政雙.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2013(09)
[10]基于ARM-Linux的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 洪松,朱龍英.  自動(dòng)化與儀表. 2013(03)

碩士論文
[1]基于ZigBee的多信道干擾避免研究與應(yīng)用[D]. 邊瑋.內(nèi)蒙古大學(xué) 2017
[2]基于Zigbee的多信道無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 李嵐.北京大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2914772