發(fā)布時間：2017-06-24 22:01

  本文關鍵詞：基于激光測距的隧道斷面監(jiān)測系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：交通運輸系統(tǒng)是關系到國民經濟發(fā)展的重要因素,同時對于國家政治領域、文化領域、國防建設與發(fā)展都有著較大的影響。隨著經濟的發(fā)展,我國公路、鐵路、地鐵等交通系統(tǒng)迅猛發(fā)展,在建項目日益增加。在交通系統(tǒng)搭建的過程當中,隧道起了非常重要的作用。在隧道施工和隧道運營過程中,隧道安全成為了交通系統(tǒng)工程不可避免的問題。而在建隧道是工程事故高發(fā)項目之一,需要時刻檢測其是否有拱頂下沉,洞壁變形,圍巖失穩(wěn)等問題。針對這些問題,只有提前發(fā)現(xiàn),并且及時預警,才會避免隧道事故的發(fā)生。在傳統(tǒng)隧道監(jiān)測與維護中,通常需要人工操作,雖然檢測精度不受影響,但這使得檢測效率低下,在消耗大量的人力物力的同時,存在著隧道監(jiān)測非實時、隧道安全預警不及時等缺點。針對傳統(tǒng)隧道監(jiān)測方式的不足,本文提出了基于激光測距的隧道斷面監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對隧道斷面及隧道中的瓦斯?jié)舛?4小時全天候實時監(jiān)測,能夠對隧道中斷面異常以及瓦斯?jié)舛犬惓＿M行快速反應與預警。并且快速、精準定位問題發(fā)生地點,并通知監(jiān)控中心采取相應措施。相對于傳統(tǒng)隧道監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)具有高效、準確、低成本、高自動化等優(yōu)點,對隧道安全事故及時預警,具有十分重要的意義。本文首先對隧道斷面監(jiān)測系統(tǒng)的總體需求進行了分析,并結合激光測距原理以及隧道中瓦斯氣體對隧道安全的影響，設計出了隧道監(jiān)測方案。其次,通過硬件、軟件的實現(xiàn),完成了系統(tǒng)的功能需求。其中,硬件方面包括電子元器件選擇、電路原理圖設計、PCB設計、焊接以及電路調試。軟件方面采用C/C++完成了各個模塊的驅動程序,將采集到的隧道斷面數(shù)據、瓦斯數(shù)據傳輸?shù)奖O(jiān)控主機上的上位機。最后,在實驗室環(huán)境下搭建了系統(tǒng)模擬測試平臺,對系統(tǒng)功能進行了測試,驗證了該系統(tǒng)的可行性和有效性,滿足隧道斷面監(jiān)測需求。
【關鍵詞】：激光測距 隧道斷面 實時監(jiān)測 及時預警
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 論文研究背景與意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本論文的研究目標與內容14
• 1.4 論文組織結構14-16
• 第2章 系統(tǒng)總體設計16-26
• 2.1 設計思想16-18
• 2.1.1 需求分析16-17
• 2.1.2 設計原則分析17-18
• 2.1.3 系統(tǒng)模塊分析18
• 2.2 系統(tǒng)總體結構18-20
• 2.3 激光測距原理及隧道斷面測量方法20-25
• 2.3.1 激光測距原理20-22
• 2.3.2 隧道斷面測量方案選擇22-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 系統(tǒng)硬件電路設計26-43
• 3.1 單片機控制電路26-29
• 3.2 電源電路設計29-31
• 3.3 瓦斯監(jiān)測電路設計31-34
• 3.4 實時時鐘電路模塊34-35
• 3.5 通信接口模塊設計35-39
• 3.5.1 各個子模塊之間通信35-37
• 3.5.2 各子模塊與現(xiàn)場監(jiān)控主機通信37
• 3.5.3 現(xiàn)場監(jiān)控主機與遠程監(jiān)控中心通信37-39
• 3.6 電機及電機驅動模塊39-41
• 3.6.1 電機的選擇39-40
• 3.6.2 電機驅動模塊40-41
• 3.7 現(xiàn)場預警與系統(tǒng)指示燈電路41-42
• 3.8 本章小結42-43
• 第4章 系統(tǒng)軟件設計43-64
• 4.1 上位機程序設計43-45
• 4.2 監(jiān)控子模塊程序設計45-56
• 4.2.0 子模塊工作流程設計45-46
• 4.2.1 云臺控制程序46-48
• 4.2.2 激光測距程序48-51
• 4.2.3 瓦斯?jié)舛炔杉绦?/span>51-53
• 4.2.4 斷面數(shù)據處理程序設計53-54
• 4.2.5 通信程序設計54-56
• 4.3 GSM模塊程序設計56-63
• 4.3.1 模塊主程序設計56-58
• 4.3.2 串口數(shù)據協(xié)議幀及數(shù)據接收程序設計58-59
• 4.3.3 短信緩存程序設計59-61
• 4.3.4 短信幀組建程序設計61-62
• 4.3.5 短信發(fā)送函數(shù)實現(xiàn)62-63
• 4.4 本章小結63-64
• 第5章 系統(tǒng)測試與誤差分析64-72
• 5.1 系統(tǒng)測試平臺的設計與搭建64-66
• 5.2 系統(tǒng)測量分析66-71
• 5.2.1 系統(tǒng)測量結果分析66-71
• 5.2.2 系統(tǒng)測量誤差分析71
• 5.3 本章小結71-72
• 結論72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-78
• 附錄1：監(jiān)控子模塊頂層PCB圖78
• 附錄2：監(jiān)控子模塊底層PCB圖78-79
• 附錄3：功能調試電路板頂層PCB圖79
• 附錄4：功能調試電路板底層PCB圖79-80
• 附錄5：GSM控制模塊PCB圖80-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文81

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