基于異構無線網(wǎng)絡的隧道監(jiān)測系統(tǒng)設計.pdf

1、近年來，隧道施工和運營期間突發(fā)事故造成巨大經(jīng)濟損失、人員傷亡，隧道安全狀況問題引起了人們越來越多的關注。企業(yè)希望通過實時的連續(xù)監(jiān)測獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對施工和運營階段的結(jié)構狀況評估、運營現(xiàn)狀以及工程服務壽命等進行健康管理及預警。設計一套安全、可靠的基于異構無線網(wǎng)絡的隧道監(jiān)測系統(tǒng)對于隧道施工效率和運營安全大有裨益。現(xiàn)有的工業(yè)有線網(wǎng)絡在實現(xiàn)隧道監(jiān)測時存在成本高，擴展性差，網(wǎng)絡規(guī)模受限等問題，而無線網(wǎng)絡技術可以改善有線網(wǎng)絡存在的缺陷，將多種類的信息

2、傳感器和無線網(wǎng)絡有效融合。
　　本研究在無線網(wǎng)絡技術優(yōu)勢的基礎上，提出一種基于異構無線網(wǎng)絡具有低功耗、遠距離特性的隧道監(jiān)測系統(tǒng)。利用異構網(wǎng)絡的靈活性與適變性，通過優(yōu)勢互補的異構網(wǎng)絡融合技術建立無線網(wǎng)絡面向隧道監(jiān)測應用的硬件系統(tǒng)與協(xié)議體系。無線網(wǎng)絡可靠性及實時性是無線異構技術應用到現(xiàn)場中一個亟待解決而又具有挑戰(zhàn)的問題，針對隧道監(jiān)測應用的特殊情況，提出了分區(qū)、分層的網(wǎng)絡結(jié)構，針對相應的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構提出了基于鄰居覆蓋的概率廣播算法和隧道

3、通信路由協(xié)議，為系統(tǒng)提供可靠、高效的路由算法。系統(tǒng)在上述路由算法的基礎上，利用IEEE802.15.4技術實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，利用LoRa技術實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在復雜環(huán)境中的遠距離傳輸。此外，本文通過研究異構數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換機制實現(xiàn)異構無線網(wǎng)絡的無縫集成。介紹了隧道監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案及技術路線，融合不同無線網(wǎng)絡技術優(yōu)勢解決隧道監(jiān)測應用的信息化，完成了硬件系統(tǒng)和協(xié)議體系設計與實現(xiàn)，達到了可靠、低功耗的實際需求，符合隧道監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)