基于无线传感网络冻融循环下路基环境安全检测装置设计
发布时间：2022-09-21 16:28
冻融循环就是冻结作用和融化作用交替、重复发生的过程。这种过程发生在冷热交替的时候,当温度在0℃以上的时候,由于覆盖在冻土表面的冰晶霜雪的融化,会产生液态的水,这些液态水会沿着结构体表面存在的孔隙或裂缝向其内部渗透;当温度在0℃以下时,其中的含液态水的冻土凝结成冰状,产生膨胀,当膨胀应力较大时,就会在结构中产生裂缝。它的反复出现,造成建筑构造的严重破坏。在冻土区,特别是季节性冻土地带,由于自然天气作用下的温度变化,路基土在冻融循环的作用会发生崩裂、翻浆,对道路结构造成严重破坏。为了应对这一问题,就需要对冻融循环下的路基变形加以研究,而为了研究其变形机理,对于冻融循环下的温度变化测量又显得必不可少。随着无线网络技术日趋成熟,传感器也向数字化、小型化方面发展,为路基环境参数测量提供了新的手段。其中,基于蓝牙4.0标准的低功耗蓝牙由于可以完成许多环境恶劣等非接触式测量的检测任务,逐步受到重视。低功耗蓝牙将高度集成的微型控制器与无线设备结合在一起,在单颗纽扣电池的供电下其运行时间可达数月甚至几年,这就使得利用低功耗蓝牙技术实现实时、连续的测量成为了可能。本文结合国家自然科学基金（51378164...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 安全检测技术国内外研究现状
1.3 无线传感网络国内外研究现状
1.4 课题研究的主要内容和技术方案
1.4.1 课题研究的主要内容
1.4.2 课题研究的技术路线方案
第2章 无线传感网络技术
2.1 无线传感网络技术
2.1.1 无线传感网络技术的发展
2.1.2 当前几种主流的无线通信技术
2.2 传感器技术
2.2.1 温度检测技术
2.2.2 湿度检测技术
2.3 无线传感器网络的特点
2.4 无线传感网络的结构
2.4.1 无线传感节点结构
2.4.2 无线通信结构
2.4.3 无线节点拓扑结构
2.5 低功耗的无线传感网络
2.6 本章小结
第3章 低功耗蓝牙传感器的设计
3.1 低功耗蓝牙硬件设计
3.1.1 BLE最小系统设计
3.1.2 硬件开发环境
3.1.3 BLE底板设计
3.1.4 SHT20温湿度传感器
3.2 低功耗蓝牙协议栈的开发
3.2.1 蓝牙协议栈简介
3.2.2 低功耗模式
3.2.3 IIC通信
3.2.4 下位机软件开发环境
3.2.5 蓝牙协议栈中关于温度测试的开发
3.3 手机端Android APP设计
3.4 封装与安装
3.5 本章小结
第4章 土深对信号强度的影响及抗低温测试
4.1 不同深度下信号强度的衰减情况分析
4.2 路基下较深土壤的温度测量
4.2.1 关于两级节点数据传递的蓝牙协议栈开发
4.2.2 较深土层两级节点的温度测试
4.3 抗低温测试
4.4 本章小结
第5章 低功耗蓝牙传感器在路基地温测试中的应用
5.1 路基下模块的安装与调试
5.2 路基下的温度数据采集
5.3 实际测量结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士期间发表论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BLE与Android的牧场温湿度智能监控系统设计[J]. 常敏,梅晓敏,崔永进,王业生. 通信电源技术. 2015(05)
[2]星形拓扑无线传感器网络低功耗技术研究[J]. 石鑫,曾枣红,李程远. 压电与声光. 2015(04)
[3]关于现代无线通信技术的发展现状与趋势探析[J]. 朱军. 电子测试. 2015(10)
[4]The influence of freeze-thaw cycles on the granulometric composition of Moscow morainic clay[J]. Ze Zhang,Vadim V.Pendin,WenJie Feng,ZhongQiong Zhang. Sciences in Cold and Arid Regions. 2015(03)
[5]ZigBee与其他短距离无线通信技术比较及其应用[J]. 陈焕,范铠,汪正祥. 信息技术. 2015(05)
[6]基于IEEE 802.15.4的星形拓扑无线传感器网络性能分析[J]. 蔡劼,顾明. 清华大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]切削温度实时测量传感器及其特性[J]. 于晓洋,王震宇,李广慧,谭光宇. 电机与控制学报. 2015(04)
[8]现代无线通信技术的发展现状及未来发展趋势探析[J]. 刁彩萍. 电子制作. 2015(01)
[9]Effect of Freeze-Thaw Cycles on Mechanical Properties and Permeability of Red Sandstone under Triaxial Compression[J]. YU Jin,CHEN Xu,LI Hong,ZHOU Jia-wen,CAI Yan-yan. Journal of Mountain Science. 2015(01)
[10]基于CC2540的超低功耗蓝牙模块的设计[J]. 金纯,贾珍梅,刘鲁云,金洁. 电视技术. 2015(01)
博士论文
[1]青藏铁路多年冻土区列车行驶路基振动反应与累积永久变形[D]. 王立娜.哈尔滨工业大学 2013
[2]列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究[D]. 施烨辉.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于Zigbee的野外地温监测节点的设计[D]. 刘明.西安工业大学 2014
[2]冻融循环对路基土物理力学性质影响的研究[D]. 侯恩创.东北林业大学 2009
本文编号：3680279
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 安全检测技术国内外研究现状
1.3 无线传感网络国内外研究现状
1.4 课题研究的主要内容和技术方案
1.4.1 课题研究的主要内容
1.4.2 课题研究的技术路线方案
第2章 无线传感网络技术
2.1 无线传感网络技术
2.1.1 无线传感网络技术的发展
2.1.2 当前几种主流的无线通信技术
2.2 传感器技术
2.2.1 温度检测技术
2.2.2 湿度检测技术
2.3 无线传感器网络的特点
2.4 无线传感网络的结构
2.4.1 无线传感节点结构
2.4.2 无线通信结构
2.4.3 无线节点拓扑结构
2.5 低功耗的无线传感网络
2.6 本章小结
第3章 低功耗蓝牙传感器的设计
3.1 低功耗蓝牙硬件设计
3.1.1 BLE最小系统设计
3.1.2 硬件开发环境
3.1.3 BLE底板设计
3.1.4 SHT20温湿度传感器
3.2 低功耗蓝牙协议栈的开发
3.2.1 蓝牙协议栈简介
3.2.2 低功耗模式
3.2.3 IIC通信
3.2.4 下位机软件开发环境
3.2.5 蓝牙协议栈中关于温度测试的开发
3.3 手机端Android APP设计
3.4 封装与安装
3.5 本章小结
第4章 土深对信号强度的影响及抗低温测试
4.1 不同深度下信号强度的衰减情况分析
4.2 路基下较深土壤的温度测量
4.2.1 关于两级节点数据传递的蓝牙协议栈开发
4.2.2 较深土层两级节点的温度测试
4.3 抗低温测试
4.4 本章小结
第5章 低功耗蓝牙传感器在路基地温测试中的应用
5.1 路基下模块的安装与调试
5.2 路基下的温度数据采集
5.3 实际测量结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士期间发表论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BLE与Android的牧场温湿度智能监控系统设计[J]. 常敏,梅晓敏,崔永进,王业生. 通信电源技术. 2015(05)
[2]星形拓扑无线传感器网络低功耗技术研究[J]. 石鑫,曾枣红,李程远. 压电与声光. 2015(04)
[3]关于现代无线通信技术的发展现状与趋势探析[J]. 朱军. 电子测试. 2015(10)
[4]The influence of freeze-thaw cycles on the granulometric composition of Moscow morainic clay[J]. Ze Zhang,Vadim V.Pendin,WenJie Feng,ZhongQiong Zhang. Sciences in Cold and Arid Regions. 2015(03)
[5]ZigBee与其他短距离无线通信技术比较及其应用[J]. 陈焕,范铠,汪正祥. 信息技术. 2015(05)
[6]基于IEEE 802.15.4的星形拓扑无线传感器网络性能分析[J]. 蔡劼,顾明. 清华大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]切削温度实时测量传感器及其特性[J]. 于晓洋,王震宇,李广慧,谭光宇. 电机与控制学报. 2015(04)
[8]现代无线通信技术的发展现状及未来发展趋势探析[J]. 刁彩萍. 电子制作. 2015(01)
[9]Effect of Freeze-Thaw Cycles on Mechanical Properties and Permeability of Red Sandstone under Triaxial Compression[J]. YU Jin,CHEN Xu,LI Hong,ZHOU Jia-wen,CAI Yan-yan. Journal of Mountain Science. 2015(01)
[10]基于CC2540的超低功耗蓝牙模块的设计[J]. 金纯,贾珍梅,刘鲁云,金洁. 电视技术. 2015(01)
博士论文
[1]青藏铁路多年冻土区列车行驶路基振动反应与累积永久变形[D]. 王立娜.哈尔滨工业大学 2013
[2]列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究[D]. 施烨辉.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于Zigbee的野外地温监测节点的设计[D]. 刘明.西安工业大学 2014
[2]冻融循环对路基土物理力学性质影响的研究[D]. 侯恩创.东北林业大学 2009
本文编号：3680279
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