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

1、近年來(lái)，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(huì)生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。該現(xiàn)狀表明隧道突水問(wèn)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(cè)方法的必要性。鑒于此，本課題通過(guò)分析現(xiàn)有隧道突水監(jiān)測(cè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)隧道突水監(jiān)測(cè)的需求，設(shè)計(jì)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(wú)線突水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)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(gè)方面。具體地:在數(shù)據(jù)采集上，采用全局監(jiān)測(cè)的相對(duì)濕度

2、傳感器和協(xié)同性局部監(jiān)測(cè)的應(yīng)變與水位傳感器，對(duì)隧道突水表征物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè);在數(shù)據(jù)傳輸上，采用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，將終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)，并由中心節(jié)點(diǎn)將匯聚數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心服務(wù)器;在數(shù)據(jù)處理上，采用Highcharts工具，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線，并應(yīng)用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析，從而評(píng)估出隧道突水安全等級(jí)信息。
　　該系統(tǒng)由下位機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件兩部分構(gòu)成。其中，下位機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)Z

3、igBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，并基于CC2530實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的硬件單元和控制軟件。上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件通過(guò)B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道突水表征數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)曲線顯示和融合分析等功能;它主要包括突水監(jiān)測(cè)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(shí)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(diǎn)如下

4、:第一，融合互補(bǔ)性監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)的健壯性和可靠性;第三，采用ZigBee無(wú)線自組網(wǎng)通信方式，可擴(kuò)展隧道突水監(jiān)測(cè)的自由度。
　　本文最后設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案，并就系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文通過(guò)與現(xiàn)有突水監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比，論證了本系統(tǒng)在無(wú)線多傳感器監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)融合方面的有效性。系統(tǒng)對(duì)