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基于UWB的隧道结构健康监测系统
| 论文题名： | 基于UWB的隧道结构健康监测系统 |
| 关键词： | 隧道结构;健康监测系统;硬件平台;软件设计;数据处理 |
| 摘要： | 随着我国经济快速增长和综合国力的不断提高，同时我国人口的急剧增多、资源的快速消耗，这些对交通设施的压力越来越大。作为我国的重要基础设施建设之一，隧道建设可充分地对我国的国土资源进行利用与开发，通过修建城市地铁、公路隧道、铁路隧道等隧道将极大地改善交通方面的问题。目前，我国不仅是公路隧道最多的国家，同时也是铁路隧道最长最多的国家，但随着隧道使用时间的增加，其结构逐渐老化产生拱顶沉降、管片破损、错台和渗漏水等一系列的问题；为解决上述这些问题，需要对隧道进行定期监测与维护，否则将加速隧道的老化和减少使用寿命，由于隧道在运营的过程中进行人工监测和维护十分不方便。因此设计一种高稳定性和性价比的无线隧道结构健康监测系统，可及时根据采集到的数据综合分析出隧道的实时状态，从而更好地预测出隧道结构问题和突发事故。 首先，在分析目前隧道结构健康监测的背景和发展现状的基础上，完成了对隧道健康监测系统的整体设计；其次，采用了模块化方法研制了系统硬件平台，重点进行了UWB（Ultra Wide Band，超宽带）无线通信单元、电源管理单元、flash数据存储单元、时钟单元等的设计；再次，根据设计的硬件平台，开发了与硬件对应的软件平台，可对隧道结构健康状态信息的采集、转换、存储、传输等功能；然后，为保障传感器数据的可靠性，设计了纠错检错算法并嵌入到底层节点中，降低在存储和传输过程数据的错误，同时针对传感器数据在采集时的干扰问题，采用小波去噪的方法对数据进行预处理，并采用随机森林算法建立隧道健康监测评价体系，对隧道状态信息进行分析和评价；最后，进行了试验验证。测试表明，所开发系统可方便实时地对隧道结构进行监测和诊断，具有较好的应用前景。 |
| 作者： | 张意 |
| 专业： | 集成电路工程 |
| 导师： | 喻言 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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