基于HSW多傳感器數(shù)據(jù)融合的隧道無線突水模擬監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、近年來，隧道突水災(zāi)害事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響了隧道施工安全，并給社會生命財產(chǎn)造成了重大損失。該現(xiàn)狀表明隧道突水問題尚未能得到有效解決，因而體現(xiàn)了發(fā)展新的突水監(jiān)測方法的必要性。鑒于此，本課題通過分析現(xiàn)有隧道突水監(jiān)測方式的優(yōu)缺點，并針對隧道突水監(jiān)測的需求，設(shè)計了一種新的基于濕度、應(yīng)變和水位多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線突水監(jiān)測系統(tǒng)。
　　該系統(tǒng)的監(jiān)測方案涵蓋隧道突水的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個方面。具體地:在數(shù)據(jù)采集上，采用全局監(jiān)測的相對濕度

2、傳感器和協(xié)同性局部監(jiān)測的應(yīng)變與水位傳感器，對隧道突水表征物理量進行監(jiān)測;在數(shù)據(jù)傳輸上，采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，將終端節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓?jié)點，并由中心節(jié)點將匯聚數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心服務(wù)器;在數(shù)據(jù)處理上，采用Highcharts工具，對監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制實時動態(tài)曲線，并應(yīng)用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合分析，從而評估出隧道突水安全等級信息。
　　該系統(tǒng)由下位機監(jiān)測節(jié)點和上位機監(jiān)測軟件兩部分構(gòu)成。其中，下位機監(jiān)測節(jié)點通過Z

3、igBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對隧道突水表征數(shù)據(jù)的采集與傳輸功能;它主要包括終端采集節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點，并基于CC2530實現(xiàn)了節(jié)點的硬件單元和控制軟件。上位機監(jiān)測軟件通過B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，實現(xiàn)了對隧道突水表征數(shù)據(jù)的動態(tài)曲線顯示和融合分析等功能;它主要包括突水監(jiān)測模塊和突水?dāng)?shù)據(jù)融合分析模塊，并基于SSH2（Struts2-Spring-Hibernate）框架實現(xiàn)了模塊的表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)持久層。
　　該系統(tǒng)具有的特點如下

4、:第一，融合互補性監(jiān)測的HSW多傳感器（濕度傳感器、應(yīng)變片和水位傳感器），能提高隧道突水監(jiān)測的完整性;第二，基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而建立的突水?dāng)?shù)據(jù)融合分析模型，有助于提高隧道突水監(jiān)測的健壯性和可靠性;第三，采用ZigBee無線自組網(wǎng)通信方式，可擴展隧道突水監(jiān)測的自由度。
　　本文最后設(shè)計了實驗測試方案，并就系統(tǒng)的監(jiān)測方案進行了實驗驗證。本文通過與現(xiàn)有突水監(jiān)測方法進行對比，論證了本系統(tǒng)在無線多傳感器監(jiān)測及數(shù)據(jù)融合方面的有效性。系統(tǒng)對