基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的隧道監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)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(guān)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(gòu)狀況評估、運營現(xiàn)狀以及工程服務(wù)壽命等進行健康管理及預(yù)警。設(shè)計一套安全、可靠的基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)在實現(xiàn)隧道監(jiān)測時存在成本高，擴展性差，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限等問題，而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以改善有線網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷，將多種類的信息

2、傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)有效融合。
　　本研究在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提出一種基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、遠距離特性的隧道監(jiān)測系統(tǒng)。利用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的靈活性與適變性，通過優(yōu)勢互補的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)建立無線網(wǎng)絡(luò)面向隧道監(jiān)測應(yīng)用的硬件系統(tǒng)與協(xié)議體系。無線網(wǎng)絡(luò)可靠性及實時性是無線異構(gòu)技術(shù)應(yīng)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(yīng)用的特殊情況，提出了分區(qū)、分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，針對相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(chǔ)上，利用IEEE802.15.4技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，利用LoRa技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在復(fù)雜環(huán)境中的遠距離傳輸。此外，本文通過研究異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換機制實現(xiàn)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的無縫集成。介紹了隧道監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案及技術(shù)路線，融合不同無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢解決隧道監(jiān)測應(yīng)用的信息化，完成了硬件系統(tǒng)和協(xié)議體系設(shè)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)