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基于HSW多传感器数据融合的隧道无线突水模拟监测系统
| 论文题名： | 基于HSW多传感器数据融合的隧道无线突水模拟监测系统 |
| 关键词： | 隧道工程;突水灾害;无线监测系统;传感器;数据融合 |
| 摘要： | 近年来，隧道突水灾害事故频发，严重影响了隧道施工安全，并给社会生命财产造成了重大损失。该现状表明隧道突水问题尚未能得到有效解决，因而体现了发展新的突水监测方法的必要性。鉴于此，本课题通过分析现有隧道突水监测方式的优缺点，并针对隧道突水监测的需求，设计了一种新的基于湿度、应变和水位多传感器数据融合的无线突水监测系统。 该系统的监测方案涵盖隧道突水的数据采集、数据传输和数据处理三个方面。具体地:在数据采集上，采用全局监测的相对湿度传感器和协同性局部监测的应变与水位传感器，对隧道突水表征物理量进行监测;在数据传输上，采用ZigBee无线传感网络，将终端节点数据传输到中心节点，并由中心节点将汇聚数据传输到监测中心服务器;在数据处理上，采用Highcharts工具，对监测数据绘制实时动态曲线，并应用径向基函数神经网络，对历史监测数据进行数据融合分析，从而评估出隧道突水安全等级信息。 该系统由下位机监测节点和上位机监测软件两部分构成。其中，下位机监测节点通过ZigBee无线传感网络，实现了对隧道突水表征数据的采集与传输功能;它主要包括终端采集节点和协调器节点，并基于CC2530实现了节点的硬件单元和控制软件。上位机监测软件通过B/S结构的网络应用，实现了对隧道突水表征数据的动态曲线显示和融合分析等功能;它主要包括突水监测模块和突水数据融合分析模块，并基于SSH2（Struts2-Spring-Hibernate）框架实现了模块的表示层、业务逻辑层和数据持久层。 该系统具有的特点如下:第一，融合互补性监测的HSW多传感器（湿度传感器、应变片和水位传感器），能提高隧道突水监测的完整性;第二，基于径向基函数神经网络而建立的突水数据融合分析模型，有助于提高隧道突水监测的健壮性和可靠性;第三，采用ZigBee无线自组网通信方式，可扩展隧道突水监测的自由度。 本文最后设计了实验测试方案，并就系统的监测方案进行了实验验证。本文通过与现有突水监测方法进行对比，论证了本系统在无线多传感器监测及数据融合方面的有效性。系统对隧道中的突水监测问题，提供了一种新的可供参考的解决方案。 |
| 作者： | 付建平 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 陈向东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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