融合ZigBee與GPRS的季凍土路基環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、我國在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

2、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

3、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)控制器通過串口將協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)過軟件將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)聽網(wǎng)絡(luò)的連接請(qǐng)求，同時(shí)具有