基于zigbee的隧道施工监测系统研究

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1、论文分类号：2学校代码：10708学号：1206042_淡在科我大莩SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY硕士学位论文ThesisforMaster'sDegree基于ZigBee的隧道施工监测系统研究刘小涛指导教师姓名：张幵生教授学科名称.•模式识别与智能系统论文提交日期：2015年3月论文答辩日期：2015年5月学位授予单位：陕西科技人学原创性声明及关于学位论文使用授权的声明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集

2、体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：^1^日期：>忒年《月关于学位论文使用授权的声明本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众

3、提供息服务。(保密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：导师签名:日期：>扩年<月申请工学硕士学位论文论文题目：基于ZigBee的隧道施工监测系统研究学科门类：工学一级学科：控制科学与工程培养单位：电气与信息工程学院硕士生：刘小涛导师：张开生教授2015年5月RESEARCHOFTUNNELCONSTRUCTIONMONITORINGSYSTEMBASEDONZIGBEEAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirements

4、fortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByXiaotaoLiuSupervisor:Prof.KaishengZhangMay2015基于ZigBee的隧道施工监测系统研究摘要近年来我国的公路、铁路事业发展迅速，随之而来的是在部分地区必不可少的隧道建设。在山区等特殊地区交通建设中必然有大量的隧道建设，而且很多隧道建设都具有长度越来越长、埋深越来越深、截面越来越大的特点。隧道工程的这些特点给施工增加了很大难度，对施工方的施工管理和技术都有很大的挑战，施工风险也大幅度增加，因此为保证隧道施工的安全进行，隧道施工的监测就显

5、得更为重要。有效的监测手段不但能实现施工过程中及时的安全预警，还有助于施工方实现高效的调度指挥。为了对隧道施工过程实现有效监测，保证隧道施工安全、高效的进行，本文研究了一种基于ZigBee的隧道施工监测系统。针对目前隧道施工过程中可能出现的几种问题，给出了该系统的基本构架：首先是必要的环境监测系统，针对一些基本环境信息和施工过程中可能出现的环境状况进行监测，对包括基本的温湿度等基本环境信息和粉尘浓度和瓦斯浓度等对施工存在威胁的环境状况通过无线通信技术进行实时监测；其次是人员监控系统，施工过程中的人员安全和指挥调度也尤为重要，因此通过ZigBee无线网络对施工

6、人员进行定位跟踪，全方位掌控施工隧道的实况，为事故发生时提供实时信息，以便及时救援。本文的主要研究内容如下：（1）研究分析隧道监测的难点以及主要问题。通过研讨各种施工监测系统的国内外研究现状与应用情况，分析出现有隧道监测系统的缺点，提出开发更加合理有效的隧道施工监测系统所需要解决的一些主要问题以及实现难点。（2）研究隧道环境监测系统中数据采集与无线传输问题。在隧道施工过程中要实时对施工环境进行监测，以保证施工人员有一个良好安全的施工环境。在此过程中要尽量保证采集到的数据的可信度以及实时性，因此在本文中采用物联网技术中的ZigBee无线通信技术进行数据的采集与

7、无线传输，同时也解决了传统的有线监测系统中的布线麻烦。（3）研究适合隧道施工特点和环境的人员定位监控方法。相对于煤矿等比较复杂的施工环境而言，隧道是一种较为简单的施工环境，但目前建设的隧道越来越长，有必要对施工人员进行监控以保证施工安全。由于施工环I境的结构相对简单，不必要采用复杂的精确定位，可通过模糊定位方法监控到施工人员的基本位置即可，这样还能减少节点的计算量，降低功耗。（4）研究了隧道施工监测系统的具体实现方法。采用ZigBee无线通信技术与传感技术相结合的方法实现数据采集与实时传输，通过节点间简单的通信过程实现施工人员的模糊定位，从而实现了隧道施工的

8、全面监测。经过实验室的实验测量和验证，基于ZigBe