基于zigbee的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)研究

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1、論文分類號：2學(xué)校代碼：10708學(xué)號：1206042_淡在科我大莩SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY碩士學(xué)位論文ThesisforMaster'sDegree基于ZigBee的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)研究劉小濤指導(dǎo)教師姓名：張幵生教授學(xué)科名稱.?模式識別與智能系統(tǒng)論文提交日期：2015年3月論文答辯日期：2015年5月學(xué)位授予單位：陜西科技人學(xué)原創(chuàng)性聲明及關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研宄所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集

2、體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：^1^日期：>忒年《月關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解陜西科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)陜西科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾

3、提供息服務(wù)。(保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）論文作者簽名：導(dǎo)師簽名:日期：>擴(kuò)年<月申請工學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目：基于ZigBee的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)研究學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：控制科學(xué)與工程培養(yǎng)單位：電氣與信息工程學(xué)院碩士生：劉小濤導(dǎo)師：張開生教授2015年5月RESEARCHOFTUNNELCONSTRUCTIONMONITORINGSYSTEMBASEDONZIGBEEAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirements

4、fortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByXiaotaoLiuSupervisor:Prof.KaishengZhangMay2015基于ZigBee的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)研究摘要近年來我國的公路、鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，隨之而來的是在部分地區(qū)必不可少的隧道建設(shè)。在山區(qū)等特殊地區(qū)交通建設(shè)中必然有大量的隧道建設(shè)，而且很多隧道建設(shè)都具有長度越來越長、埋深越來越深、截面越來越大的特點(diǎn)。隧道工程的這些特點(diǎn)給施工增加了很大難度，對施工方的施工管理和技術(shù)都有很大的挑戰(zhàn)，施工風(fēng)險也大幅度增加，因此為保證隧道施工的安全進(jìn)行，隧道施工的監(jiān)測就顯

5、得更為重要。有效的監(jiān)測手段不但能實(shí)現(xiàn)施工過程中及時的安全預(yù)警，還有助于施工方實(shí)現(xiàn)高效的調(diào)度指揮。為了對隧道施工過程實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測，保證隧道施工安全、高效的進(jìn)行，本文研究了一種基于ZigBee的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)。針對目前隧道施工過程中可能出現(xiàn)的幾種問題，給出了該系統(tǒng)的基本構(gòu)架：首先是必要的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，針對一些基本環(huán)境信息和施工過程中可能出現(xiàn)的環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測，對包括基本的溫濕度等基本環(huán)境信息和粉塵濃度和瓦斯?jié)舛鹊葘κ┕ご嬖谕{的環(huán)境狀況通過無線通信技術(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；其次是人員監(jiān)控系統(tǒng)，施工過程中的人員安全和指揮調(diào)度也尤為重要，因此通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)對施工

6、人員進(jìn)行定位跟蹤，全方位掌控施工隧道的實(shí)況，為事故發(fā)生時提供實(shí)時信息，以便及時救援。本文的主要研究內(nèi)容如下：（1）研究分析隧道監(jiān)測的難點(diǎn)以及主要問題。通過研討各種施工監(jiān)測系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與應(yīng)用情況，分析出現(xiàn)有隧道監(jiān)測系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提出開發(fā)更加合理有效的隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)所需要解決的一些主要問題以及實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)。（2）研究隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集與無線傳輸問題。在隧道施工過程中要實(shí)時對施工環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，以保證施工人員有一個良好安全的施工環(huán)境。在此過程中要盡量保證采集到的數(shù)據(jù)的可信度以及實(shí)時性，因此在本文中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的ZigBee無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與

7、無線傳輸，同時也解決了傳統(tǒng)的有線監(jiān)測系統(tǒng)中的布線麻煩。（3）研究適合隧道施工特點(diǎn)和環(huán)境的人員定位監(jiān)控方法。相對于煤礦等比較復(fù)雜的施工環(huán)境而言，隧道是一種較為簡單的施工環(huán)境，但目前建設(shè)的隧道越來越長，有必要對施工人員進(jìn)行監(jiān)控以保證施工安全。由于施工環(huán)I境的結(jié)構(gòu)相對簡單，不必要采用復(fù)雜的精確定位，可通過模糊定位方法監(jiān)控到施工人員的基本位置即可，這樣還能減少節(jié)點(diǎn)的計算量，降低功耗。（4）研究了隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方法。采用ZigBee無線通信技術(shù)與傳感技術(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時傳輸，通過節(jié)點(diǎn)間簡單的通信過程實(shí)現(xiàn)施工人員的模糊定位，從而實(shí)現(xiàn)了隧道施工的

8、全面監(jiān)測。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)測量和驗(yàn)證，基于ZigBe