隧道无线健康监测系统环境敏感性分析

随着隧道运营时间的不断增加,在行车荷载、地质和水文条件变化、材料老化、周围环境施工等共同作用下,隧道结构会出现不同程度病害。隧道病害具有时间和空间随机特性。介绍采用隧道无线健康监测系统对隧道健康状况进行监测。隧道无线健康监测系统由无线传感器、中继器、基站和用户端组成,采用ZigBee技术实现监测数据无线传输。无线健康监测技术具有布置灵活、安装方便、便于维护管理等特点。对空旷场地、有遮挡场地和运营隧道等不同场地条件下的无线传感器传输距离和组网能力进行测试和研究,结果表明：中继器与无线传感器的相对位置对传输距离有显著影响,隧道内无线传感器的传输距离不低于100m;无线传感器自组网能力强,可以实现相互中继。     

基于物联网的瓦斯隧道安全监控系统

为解决当前隧道瓦斯监控系统存在的不足和实现监控系统“多网合一”、信息化和智能化的迫切需求,建立基于物联网的瓦斯隧道安全监控系统架构,从功能上分为感知层、传输层和应用层3层结构,并就其中涉及到的无线传感器网络、人员定位、无线甲烷监测系统、MIMO无线传输技术、智能视频系统、手机短信报警系统、爆破监控系统等实现瓦斯隧道内环境、人员、设备状态等全面监控所用到的关键技术进行研究,对便携式甲烷检测报警仪和智能瓦斯报警矿灯等新设备在瓦斯隧道中的运用情况进行分析与总结。实现了瓦斯隧道全面感知,传感数据无线传输,瓦斯移动与定点监测,人员精确定位,爆破人、机、环闭锁,远程与多级多员监控,充分实现了施工过程的智能化和信息化,起到了科学有效的监测监控和预警作用,提升了瓦斯隧道施工安全管理水平。     

基于无线传感器网络的交通流量采集系统

提出了一种基于无线传感器网络（WSN）的车流量监控系统。系统采用无线数据采集的方法和地磁传感器进行车辆检测的方法,通过无线传感器网络的多跳传输机制传输车辆感应数据,并通过地磁传感器采集车辆感应数据。系统通过后台统一管理,用户可实时获取道路车流量信息,相比传统的基于有线数据采集和地磁感应线圈检测器的监控系统,基于WSN的车流量监控系统在施工与维护上具有很大优势,可实现交通车流量状况的实时监控。     

盾构隧道结构性态无线感知方法

为了实现盾构隧道结构性态多参量感知,构建盾构隧道运营期无线传感网络系统,考虑盾构隧道运营环境振动及粉尘、电磁干扰等特点,针对盾构隧道结构病害种类及特征,采用微机电系统研发适用于盾构隧道的无线倾角传感器、渗漏水传感器和接缝传感器。针对盾构隧道超长线性特征,采用二层网络拓扑技术,基于ZigBee协议和3G协议构建无线传感网络系统,实现对盾构隧道结构性态的多参量实时无线监测,并通过现场应用验证了系统的可靠性。结果表明:在隧道邻近基坑开挖过程中,无线传感系统可实时反映隧道结构性态变化规律。在基坑开挖不同阶段,结构变形速率与渗漏水状态实时发生相应变化;多种感知参量间数据相互支撑,盾构隧道横向收敛、纵向相对沉降与渗漏水发展规律一致;多种传感参量综合分析可更好地掌握隧道结构状态,如通过接缝传感器和倾角传感器数据综合分析,可知隧道结构发生向基坑侧旋转。因此,综合多种结构状态量监测可更加完整有效地反映盾构隧道在运营中的结构状态,从而为结构安全预警及合理养护提供技术依据。     

施工过程中隧道监测智能系统设计

隧道智能化,信息化已经成为今后隧道发展的重要方向,而在隧道施工监控量测过程中,量测的方法和自动化程度有待提高。本文基于此设计一套隧道施工过程中的智能监控系统,达到完善隧道施工现场监控量测的目的。监控系统将单片机处理器系统、FBG传感器、无线手机模块、CAN总线串行通信,配合编程语言,采用软硬件相结合的方式来实现数据的采集、存储以及最后的PC机通信。对这些实时数据进行处理分析,判断隧道围岩的工作状况,为隧道动态施工及设计更好地服务。     

基于无线传感器网络的桥梁安全监测系统研究

根据桥梁安全参数的监测要求,提出了基于无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统的实现方案;阐述了系统的总体结构及工作原理,并对节点的设置、分簇和拥塞控制等关键技术进行了讨论.     

遥控式移动监控监测系统在隧道工程中的应用

对于隧道施工中一些不适于施工人员直接进场的灾害发生区间或易发生灾害区间,需要提前进行现场情况采集,以确保施工人员的生命安全和及时采取措施避免灾害的发生。将全景视频技术、无线信号传输技术、无线传感器网络技术、无线遥控技术相结合,开发遥控式移动数据采集系统并应用到隧道工程。经测试,该系统能够在没有网络覆盖的地区远程进行现场全景视频、全景图片、音频、现场环境信息的采集与传输,直接或间接地减少了施工过程中对施工人员生命健康的威胁,并提供了一种工程施工中危险区间的信息采集方案。     

基于无线物联网的桥梁应力监测系统设计

本文主要探讨采用无线传感器网络监测桥梁应力变化的系统设计,主要包括应力传感器数据采集、嵌入式系统数据处理、远程数据无线传输的关键技术实现,无线数据采集与传输模型的构建与实验,对桥梁日常实时监测提供了一种灵活、低成本的有效解决方案。     

基于ZigBee无线传感器网络的舰船监测系统

在舰船监测应用中，经常需要在多个地点进行多种参量（例如温度、振动、噪声等）的监测。传统监测系统通常采用多线制或者总线制（RS-485、CAN总线等）方式将多个监测仪表连接起来构成监测网络，最后由专用设备或者计算机对数据进行处理。这种监测系统的应用范围十分有限，对于监测范围较大、现场环境恶劣、布线困难的场合往往显得无能为力。针对这个问题，本文提出一种基于ZigBee的舰船无线监测系统，通过无线通信代替电缆通信，让监测系统摆脱布线的束缚，使得监测范围更加广泛，监测方式更为灵活，以满足实际应用的需要。     

无线自组网式钢支撑应力监测系统在地铁车站深基坑施工中的应用

为保证地铁车站深基坑施工开挖过程中钢支撑施工安全和工程质量,根据现场深基坑的实际情况,采用了无线自组网式钢支撑应力监测系统。首先,介绍了自组网式系统的组成和工作原理;其次,对钢支撑轴力重点部位合理布设WSN(无线传感器网络)协调器、WSN路由器、WSN采集器以及应力传感器进行实时监测;最后,介绍了无线自组网式钢支撑应力监测系统与普通系统的优缺点,发现该系统能够及时反馈信息,并且在一定程度上降低了人员的劳动强度,可以有效避免支撑轴力超过设计强度导致支承破坏而引起的整个支护体系失稳。     

八达岭长城站大型地下洞室群施工期通风技术探究

作为目前国内最复杂的暗挖洞室群车站工程,八达岭长城站具有多洞室、多工作面、通风网络复杂的特点。为解决车站施工期间通风散烟难题,在考虑洞室群风网结构动态变化的基础上,提出多阶段通风方案,依次为压入式通风、巷道式通风和混合式通风,并采用数值模拟方法研究了长距离独头掘进通风的合理性。同时,基于实测通风数据,通过理论计算和通风网络解算分析洞室群巷道式通风及混合式通风状态,明确风网结构变化对通风效果的影响。结果表明:1)多阶段通风设计能满足车站施工期间通风要求;2)独头掘进工作面爆破后通风30min,空气中主要污染物质量浓度符合规范要求;3)通风网络解算结合通风质量监测,可有效指导通风系统优化,调整通风措施;4)局部导流风机和除尘设备的使用,显著改善了隧道交叉点及密集钻爆区域的空气质量。研究成果可有效解决地下车站通风网络动态变化难题,实现洞室群施工期间空气的高效置换。     

无粘结预应力混凝土梁桥自振频率的RBF网络识别

为研究采用神经网络的方法识别无粘结预应力混凝土梁桥的自振频率,收集以往PC梁的动力试验数据,并在此基础上补充制作5根PC梁进行动力试验,采集相关数据。构建径向基(RBF)神经网络,采用泛化回归神经网络(GRNN)进行函数逼近,径向基函数的光滑因子取为0.15。筛选9个影响PC梁自振频率的关键参数作为神经网络的输入参数,用收集到的试验数据对神经网络进行训练,并预留出1根PC梁的试验数据对网络进行仿真。仿真结果表明,采用所研究的神经网络方法识别无粘结预应力混凝土梁桥的自振频率是可行的,这种网络具有很好的预测能力和泛化能力。     

无线传感器网络的安全结构研究

本文提出一种三层无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSNs)的安全数据通讯结构,该结构使网络能在敌对的环境中正确地工作;为了确保网络的安全性,我们定义一个在整个网络中支持三种类型密钥的管理方案;考虑到能量和传感器节点硬件的限制,提出低复杂度的数据加密和证明法则.这种结构满足了无线传感器网络的能量有效和安全性要求.     

无线传感器网络桥梁健康监测系统时钟同步设计

基于无线传感器网络构建了桥梁健康监测网络系统,为了实时检测和获取桥梁状态信息,研究了无线传感器网络桥梁健康监测系统中传感器节点间数据传输的时间同步问题.同时通过时钟同步算法仿真,验证了自适应式时间同步算法在无线传感器桥梁健康监测系统中的有效性与可靠性.仿真结果表明,非对称式自适应时钟同步算法能够较好地实现时钟同步并对桥梁的健康状况进行实时监测.     

电控柴油机智能诊断系统研发

介绍了自主研发的电控柴油机智能诊断系统。通过和柴油机控制器间的可靠通信,智能诊断系统不仅可以读取电控系统相关故障码,而且可以控制柴油机运行特殊的测试工况,并基于专家系统对运行参数进行分析,实现对机械组件的诊断。系统结合了多传感器数据融合技术,提高了较复杂故障判别的可信度。     

高瓦斯盾构隧道施工控制关键技术分析

目前国内地铁工程采用盾构法在瓦斯地层中施工经验较少,且无相关规范参考。在论述高瓦斯隧道施工控制原理及工艺流程的基础上,从前期准备、瓦斯压力段分区及涌出量计算、关键系统设计等方面展开分析与论述。为了适应高瓦斯隧道工程施工需求,进行瓦斯监控系统、通风系统及盾构局部改造与设计;同时,从隧道内渣土运输、渣土改良、盾尾密封及盾构掘进参数控制等方面,对高瓦斯隧道掘进过程关键控制技术进行全面研究。工程实践证明,通过应用瓦斯监控系统及其施工控制关键技术,实现了对土压盾构掘进过程中隧道内瓦斯量的有效控制,达到了预期目标。     

浅谈超低能耗人工智能(AI)无线自组网通讯技术在水资源监测中的应用

近年来,快速发展的中国经济给工业监测、环境保护、公共安全等领域带来了空前的挑战。大气和水系污染愈演愈烈,大规模社会群体事件层出不穷。传统监测方法因覆盖面和手段局限,难以支撑新的需求。特别针对目前水环境污染状况的日益恶化的问题,采用超低功耗智能自组网无线监测网络,通过节点传感器采集水环境中离子浓度、盐度、电导率、温度等参数来实现实时监测。人工智能(AI)自组网网络节点可以模仿人工跳接的方式,一跳或多跳方式形成智能化自组织网络,在外加GPRS、卫星通信或者光缆通信的方式下,汇聚节点将网络节点采集的数据通过逐步接力的方式发送至上位机。监控调度中心上位机对数据进行分析处理,实现对水环境中各项参数的实时监测。由于没有外加通信自由,所以系统具有成本低廉、可复制、移植性好、实时性强的优势,可以为我国水环境监测和分析提供基础数据,可以通过计算模型预防水质灾害,为水污染治理提供科学依据。     

喷射混凝土衬砌隧道通风阻力系数测试研究

依托秦岭终南山18km特长公路隧道,选取隧道中部长度600多米的施工区段,设计风阻现场测试方案,布设2个测试断面,每个断面不同位置布设16个测点,采用高精度压差法对喷射混凝土作为隧道永久衬砌的通风阻力系数进行现场测试,测试风速范围为1.2~6.5m／s;通过数据整理分析,得出了通风阻力系数设计参数。试验表明:2车道公路隧道(净空面积70m2)喷射混凝土衬砌通风阻力系数在试验工况条件下为0.051,该参数值偏于保守,可直接用于指导通风设计。     

沥青混凝土搅拌站称重系统的误差补偿

通过对沥青混凝土搅拌站称重系统静态非线性误差的分析,采用BP网络实现对称重传感器静态计量误差的补偿,以提高称重系统的计量精度,扩大其量程范围。结果表明：神经网络静态非线性误差补偿模块提高了称重系统的计量精度。     

基于模糊控制的隧道有害气体治理技术研究

针对隧道通风系统控制手段单一、控制滞后、效率低且效果差等问题，改进一种基于模糊理论的多种有害气体综合治理新方法，并采用模糊PID控制技术构建一种综合治理系统。该系统利用采样模块实时监测数据，将信号上传至分析模块进行全局把控，通过模糊控制模块在线校正参数，不断循环控制变频器来提高被控对象的运行频率，调节风量与吸收液喷雾量，最后由治理模块实施通风稀释和喷雾净化，实现对多种有害气体进行治理。该系统应用于青海省某穿煤隧道，结果表明： 该系统能够快速降低放炮后监测断面处有害气体浓度，其中掌子面处瓦斯、硫化氢的平均浓度值分别降低了17.3%、27.3%，衬砌前端处二者的平均浓度降低了12.2%、36.7%，具有较高的准确性；放炮后浓度降至规范限值的时间也由平均20 min减少至10 min左右，缩短了1~2倍，能有效保障隧道施工安全，提高隧道施工效率。