青藏高原试验站分布式数据采集通信系统设计

发布时间：2020-04-10 09:36

【摘要】：冻土的冻拔融沉作用会严重破坏其上的路基、建筑,冻土工程的安全离不开对冻土环境中各种要素的长期监测。本文结合中科院青藏高原试验站(北麓河站)建筑物及其周边的监测通信需求,设计出一套有线与无线相结合的通信系统来完成对所有分布式数据采集监测点的数据上报,实现了冻土工程及研究的长期自动监测。主要工作如下:首先,针对试验站建筑桩基的冻土及应力监测中的通信和供电需求,本文分析了监测设备的共地干扰现象及成因,研究了隔离通信和隔离供电技术,设计了监测节点抗干扰有线通信系统,采用隔离供电和光电隔离通信技术有效地解决了桩基监测设备的供电和通信问题,并设计了基于m序列的误码率测试方案对所设计的通信系统进行实验,测试误码率优于10-7,证明其达到了系统通信技术指标,并达到了终端监测节点与电源通信总线之间的隔离效果,保障监测系统的稳定运行。针对桩基监测系统的数据上报问题,结合试验站现有通信线路,设计了监测节点Wi-Fi通信系统,利用Wi-Fi技术替代野外监测中的GPRS技术来将系统所有监测数据上报到远程数据中心。上述成果在中科院青藏高原试验站(北麓河站)进行了实际工程实施,近一年的实际应用运行状态表明:监测数据的稳定性和上报速率较之前有大幅提升,改善了监测系统的整体监测精度和稳定性。其次,考虑到试验站附近区域还分布有若干监测断面,这些监测点距离试验站的距离从几百米到几公里不等,对这些断面进行单独监测效率低下、成本较高。因此本文设计点对点定向Wi-Fi接入方案,采取无线网桥中继的方式扩展试验站无线局域网的覆盖范围,使试验站周围方圆十平方公里内的所有监测节点都可以通过Wi-Fi通信系统,利用试验站无线局域网络来上报监测数据。同时研究并设计了多AP自动接入方案,使每个监测节点能够主动发现周边所有存在的AP接入点信息,通过对所有接入点信息中信号强度的提取与比较,选择性能状况最优的AP接入网络并连接利用。以上监测方案的测试结果表明:监测节点在实现定向Wi-Fi接入监测效果的基础上,能够按照多AP自动接入的设计流程来完成监测任务,证明了试验站周围区域监测方案的可行性,充分发挥试验站的通信资源优势,提高系统监测效率。
【图文】：

进行汇聚整理，再通过有线或无线的通信方式对监测数据进行统一发送，能够大幅提高人逡逑们获取所需信息的效率［１９］。逡逑一个完整分布式监测系统的体系架构可以用图２．１来表示［１８＠］，目前绝大多数工程应逡逑用中的分布式监测系统都可以用该体系架构来表示。逡逑外部信息系统逡逑Ｉ逦外部通信网络逡逑逦＾１逦信息系统层逡逑内部信息系统逡逑内部通信网络逡逑逦Ｓ２逦逡逑现场数据服务器逡逑逦７Ｔ逦１逦传感监测层逡逑现场通信网络逡逑逦Ｓｚ逦逡逑监测装置逡逑Ｉｆ逡逑逦＾逦１逦监测对象层逡逑监测对象逡逑图２．１分布式监测系统体系架构逡逑在该系统体系架构中，监测对象层是指工程应用领域中所需要监测的目标，可以是某逡逑台仪器或者任意环境要素，在本工程里则表示冻土的地温数据和桩基的钢筋应力、土压力逡逑等；传感监测层用来表示在监测现场对多种监测对象所进行的数据采集、现场处理和网络逡逑传输等；信息系统层是由两个抽象出来的模块组成，该层用来对分析处理过的监测数据进逡逑行传输并利用。逡逑不同的分布式监测系统通常采用不同的监测装置，监测装置相对于某种监测系统来说逡逑一般是统一使用的

逦Ｍ逡逑ＭＳ邋，邋？恮逡逑Ｗ逡逑图２．２邋ＲＴＢ系列远传综合数采仪逡逑ＲＴＢ系列远传综合数采仪如图２．２所示，目前该系列数采仪包括三种主要型号，分别逡逑为ＲＴＴ６４０Ａ６１和ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地温数采仪，以及ＲＣＧ６４０ＡＸＺ弦振数采仪。ＲＴＴ６４０Ａ６１逡逑地温数采仪具有一个ＤＢ６２的测温缆接口，可通过转接口连接多条测温缆，低功耗模拟开逡逑关切换；ＲＴＢ３７Ａ３６Ｖ３地温数采仪有两个ＤＢ３７测温缆接口。ＲＣＧ６４０ＡＸＺ弦振数采仪为逡逑８路弦振采集，１２Ｖ电源隔离供电，适用于弦振类传感器的监测。逡逑２．２．２装置工作模式逡逑ＲＴＭ系列数采仪主要包括两种工作模式：分中心模式和子站模式。分中心是指具有远逡逑传功能的监测设备，而子站不具备远传功能。在野外监测现场中，通常采用一个具有远传逡逑功能的分中心作为网关，各个子站可通过近距无线或有线的方式连接分中心，并通过分中逡逑心建立与远程数据中心之间的通信连接，最终由分中心通过远传模块利用运营商公网将所逡逑有监测数据传输到数据中心。分中心与子站现场监测示意图如图２．３所示。逡逑移动互？Ｈ逡逑ＧＰＲＳ／逡逑ＮＢ－ｌｏＴ
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274.2;TN92

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 常文宣;;汽车高原试验整车基本性能试验数据[J];汽车技术;1982年12期

2 纪召雄;;雷沃L2000系列发动机高原表现优异[J];农机市场;2019年10期

3 薛晨;高原用内燃机电站及高原试验探讨[J];移动电源与车辆;2004年02期

4 ;中国重汽完成发动机高原试验[J];重型汽车;2013年03期

5 ;LS产电Tri-MEC 12kV真空接触器通过高原试验认证[J];低压电器;2013年19期

6 张洪荣;周志宇;李琪;;磷、锌、硼、钴对苜蓿肥效与施用技术研究[J];草业科学;1991年03期

7 ;东方红“国Ⅳ”拖拉机高海拔测试圆满结束[J];农业机械;2019年09期

8 ;林海180发动机顺利通过高原试验[J];林业机械与木工设备;2009年12期

9 石梅生,赫宪令;WJX─1型脉博血氧仪实验报告[J];医疗卫生装备;1997年05期

10 李俊;钟鼎华;胡云俊;;高原暖风机点火燃烧系统的试验研究[J];工业锅炉;2005年06期

相关会议论文 前1条

1 李海燕;;“雪域神舟”号高原试验原型机车功率修正试验研究[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 油维嘉 记者 王瑶;我军常规武器装备高原试验体系初步建成[N];解放军报;2015年

2 记者 孙楠　张倩;专家为第三次青藏高原试验献策[N];中国气象报;2011年

3 本报记者 郑莉;麻辣队长常国丽[N];工人日报;2013年

4 本报记者 姚天宇 通讯员 张奥;缺氧不能缺精神[N];中国航天报;2015年

5 通讯员 詹彬华　本报记者 杨朝晖;高原上的试验“车手”[N];科技日报;2011年

6 马道军;干一行 就爱一行[N];中国航天报;2011年

7 肖文正;戴传波坚定的执行者[N];中国航天报;2005年

8 本报记者 李建文 高志文 特约记者 申进科;群星相拥照苍穹[N];解放军报;2012年

9 本报记者 刘建伟;改革面前，，磨剑铸甲不停息[N];解放军报;2016年

10 记者 吴洁;百辆新能源公交车6月上岗[N];昆明日报;2010年

相关硕士学位论文 前2条

1 苏宇行;青藏高原试验站分布式数据采集通信系统设计[D];西安工业大学;2019年

2 张晨;青藏高原对东亚夏季风影响的数值模拟[D];中国海洋大学;2012年

本文编号：2622065