發(fā)布時(shí)間：2018-04-22 07:09

  本文選題：凍融循環(huán) + 路基��； 參考：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：我國(guó)在2015年提出的“一帶一路”、京津冀、“東北-蒙東經(jīng)濟(jì)區(qū)”的發(fā)展戰(zhàn)略,幾乎將我國(guó)凍土區(qū)域全部覆蓋。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展影響之下,道路交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必定會(huì)隨之加大。季節(jié)凍土作為一種復(fù)雜地質(zhì)體,在強(qiáng)烈的凍結(jié)和融化的相互作用之下,使路基易出現(xiàn)翻漿、沉陷和強(qiáng)度減弱等道路病害。其中路基的溫度和濕度(含水量)的變化是導(dǎo)致諸多道路災(zāi)害的直接因素。為了防治道路凍融病害、延長(zhǎng)使用壽命,必須對(duì)路基的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、掌握其變化規(guī)律,并及時(shí)做好相應(yīng)的補(bǔ)救措施。本文從季凍土路基在凍融循環(huán)過(guò)程中溫度和濕度監(jiān)測(cè)的實(shí)際要求出發(fā),設(shè)計(jì)了一種融合ZigBee與GPRS技術(shù)的路基環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器和上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心三部分構(gòu)成。終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)包括傳感器和ZigBee射頻收發(fā)器,傳感器溫度數(shù)據(jù)的獲取由熱敏電阻采集,土體濕度數(shù)據(jù)的獲得是基于頻域反射技術(shù)原理,即土體的介電常數(shù)與其體積含水量具有某種函數(shù)關(guān)系,可由介質(zhì)中電磁脈沖傳播頻率得到。終端節(jié)點(diǎn)控制單元內(nèi)嵌入設(shè)計(jì)好的溫度補(bǔ)償算法,將土體濕度做好溫度補(bǔ)償后,由射頻器發(fā)送到ZigBee網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器包括ZigBee協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關(guān)控制器和GPRS模塊,協(xié)調(diào)器除接收子設(shè)備的數(shù)據(jù)以外,還具有組建、管理和維護(hù)整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)。網(wǎng)關(guān)控制器通過(guò)串口將協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理后,經(jīng)過(guò)軟件將ZigBee和GPRS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換,最后由GPRS模塊發(fā)送到遠(yuǎn)端的上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心。上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心用于監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)的連接請(qǐng)求,同時(shí)具有數(shù)據(jù)的接收、顯示和存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)將兩種無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合,對(duì)路基下20cm和40cm兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)連續(xù)采集。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證該系統(tǒng)可對(duì)季凍土路基內(nèi)部溫、濕度的實(shí)時(shí)無(wú)損監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合。
[Abstract]:The development strategy of "Belt and Road", "Beijing-Tianjin-Hebei" and "Northeast-Mengdong Economic Zone" put forward by China in 2015 almost covers the frozen soil regions in China. Under the influence of the rapid development of social economy, the construction of infrastructure such as road traffic is bound to increase. As a complex geological body, seasonal frozen soil, under the strong interaction of freezing and melting, makes roadbed prone to road diseases such as mudding, subsidence and weakening of strength. The change of temperature and humidity (moisture content) of roadbed is the direct factor that causes many road disasters. In order to prevent and cure road freeze-thaw disease and prolong service life, it is necessary to monitor the temperature and humidity of roadbed in real time, master its changing law, and make corresponding remedial measures in time. Based on the actual requirement of temperature and humidity monitoring in freeze-thaw cycle of seasonal frozen soil subgrade, a subgrade environment monitoring system combining ZigBee and GPRS technology is designed in this paper. The monitoring system is mainly composed of ZigBee-GPRS gateway coordinator and monitor center. The terminal node includes sensor and ZigBee RF transceiver, the temperature data of sensor is collected by thermistor, and the soil humidity data is acquired based on the principle of frequency domain reflection technology. That is, the dielectric constant of soil has a function relationship with its volume water content, which can be obtained from the frequency of electromagnetic pulse propagation in the medium. The designed temperature compensation algorithm is embedded in the terminal node control unit. After the soil humidity is compensated well, the RF device is sent to the ZigBee network. The gateway coordinator includes a ZigBee coordinator, a gateway controller and a GPRS module. In addition to receiving data from sub-devices, the coordinator also has the task of building, managing and maintaining the entire ZigBee network. After the data of the coordinator is processed by the gateway controller through the serial port, the ZigBee and GPRS network protocols are converted by software, and finally the GPRS module is sent to the monitoring center of the remote computer. The upper computer monitoring center is used to monitor the connection request of the network and has the functions of receiving, displaying and storing the data. The system combines two wireless communication technologies to collect the data of 20cm and 40cm under roadbed continuously. It is proved that the system can be used to monitor the temperature and humidity of the subgrade of seasonal frozen soil in real time and realize the fusion of sensor network and mobile data network.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U416.16

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