隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,巖土工程建設(shè)迎來了前所未有的黃金期,涌現(xiàn)出了大量深長隧道、高陡邊坡等大型基礎(chǔ)設(shè)施工程。由于上述工程多分布在地質(zhì)條件與自然環(huán)境復(fù)雜的偏遠(yuǎn)地區(qū),在施工擾動、地質(zhì)災(zāi)害、外界荷載等多種因素作用下,大型巖土工程安全事故頻繁發(fā)生,造成了嚴(yán)重的人員傷亡、巨大的經(jīng)濟(jì)損失與惡劣的社會影響。安全監(jiān)測是保障巖土工程施工及運(yùn)營安全,避免安全事故發(fā)生的有效方法,但目前用于巖土工程的電類、光纖類等常用監(jiān)測設(shè)備存在協(xié)同共采難題,各系統(tǒng)孤立,形成了嚴(yán)重的“信息孤島”現(xiàn)象。因此亟待開發(fā)巖土工程多元數(shù)據(jù)匯聚與遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺,實現(xiàn)多源異構(gòu)監(jiān)測設(shè)備多參數(shù)的協(xié)同采集與遠(yuǎn)程監(jiān)測。針對上述問題,本文研發(fā)了一套多監(jiān)測設(shè)備協(xié)同共采與遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),采用了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層與傳輸層通信總線,構(gòu)建了多系統(tǒng)協(xié)同共采及遠(yuǎn)程傳輸硬件系統(tǒng),開發(fā)了遠(yuǎn)程管理層服務(wù)器軟件,研究了無損數(shù)據(jù)壓縮算法,并基于硬件編程實現(xiàn)了遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的無損壓縮,通過實驗室測試及工程實際應(yīng)用,驗證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。具體研究內(nèi)容包括:設(shè)計并開發(fā)了系統(tǒng)硬件,以STM32微控制器為核心,設(shè)計了基于RS485通信的接口電路,采用主從模式將現(xiàn)場多套從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸至STM32微控制器中,實現(xiàn)多套系統(tǒng)協(xié)同共采與數(shù)據(jù)匯聚;設(shè)計了基于GPRS的無線通訊模塊,將匯聚后的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊無線發(fā)送至服務(wù)器軟件;設(shè)計了雙電源供電單元電路,并實現(xiàn)了斷電無間隔切換。設(shè)計了可與用戶實現(xiàn)人機(jī)交互的觸摸控制及顯示模塊,實現(xiàn)了監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)查看、發(fā)送頻率切換等人機(jī)交互功能。同時,系統(tǒng)包括了SD卡本地數(shù)據(jù)存儲、環(huán)境溫度監(jiān)測及故障報警等功能。開發(fā)了基于C#的服務(wù)器軟件平臺,實現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理層與傳輸層進(jìn)行的連接,為傳輸層硬件的GPRS模塊提供目標(biāo)IP和端口號;制定了命令與數(shù)據(jù)的通信格式,實現(xiàn)了采集命令的發(fā)送和傳輸層硬件返回數(shù)據(jù)的接收,并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分類顯示、存儲及報警。采用了基于LZW的數(shù)據(jù)壓縮算法與STM32的DMA技術(shù),實現(xiàn)了基于硬件編程的數(shù)據(jù)無損壓縮;通過多次硬件無損數(shù)據(jù)壓縮實驗,對比了 10幀、100幀、300幀三種壓縮數(shù)據(jù)量的壓縮效果,選擇出了最適合于本系統(tǒng)的單次數(shù)據(jù)壓縮量。完成了系統(tǒng)的測試及應(yīng)用,并將本系統(tǒng)應(yīng)用到隧道模型實驗中,進(jìn)行了聯(lián)調(diào)測試,驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。.本系統(tǒng)極大的提高了巖土工程安全監(jiān)測的效率,實現(xiàn)了光纖類采集設(shè)備及電類采集設(shè)備的協(xié)同共采與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳,對保障巖土工程安全施工及運(yùn)營、避免安全事故發(fā)生具有重要意義和推廣應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU714
【部分圖文】：

圖２－１系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖??２．３系統(tǒng)整體工作流程??

所敘述的所有模塊及其接口。ＰＣＢ圖是使用電子電路設(shè)計工具Ａｌｔｉｕｍ?Ｄｅｓｉｇｎｅｒ??１３．０繪制，為兩層電路板，由專業(yè)印制電路機(jī)構(gòu)印刷，價格低廉，可靠性高。如??圖３－２所示為繪制的ＰＣＢ圖（左）和實際的電路板（右）。將電路板集成到儀器??內(nèi)部，再加上其他的外設(shè)組成數(shù)據(jù)終端如圖３－３所示。??Ｉ??圖３－２?ＰＣＢ圖和電路板??１４??

所敘述的所有模塊及其接口。ＰＣＢ圖是使用電子電路設(shè)計工具Ａｌｔｉｕｍ?Ｄｅｓｉｇｎｅｒ??１３．０繪制，為兩層電路板，由專業(yè)印制電路機(jī)構(gòu)印刷，價格低廉，可靠性高。如??圖３－２所示為繪制的ＰＣＢ圖（左）和實際的電路板（右）。將電路板集成到儀器??內(nèi)部，再加上其他的外設(shè)組成數(shù)據(jù)終端如圖３－３所示。??Ｉ??圖３－２?ＰＣＢ圖和電路板??１４??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2838825