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探究相位网络型隧道位移与瓦斯实时跟踪监测报警系统设计和实现

收藏本文 2024-01-15 点赞:21264 浏览:87588 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在隧道工程建设中,隧道施工监控测量是新奥法施工的重要内容,它提供的实测数据对指导施工、保障施工安全和优化设计起到重要的作用。但是,由于各种理由,现有的施工监控测量仪器难以满足隧道建设的需要。本论文以位移测量着手,浅析了位移监测在隧道施工监控测量中的重要地位,并根据现代测量系统论述,提出了隧道位移实时监测系统的合理构成和性能要求,进行了网络型隧道位移及瓦斯实时跟踪监测报警系统的探讨。在此基础上,考虑到成本因素,结合超声波测量技术、单片机技术和通信技术设计了一套基于超声波的隧道位移测量案例,并完成了系统硬件电路与软件程序的设计,实现隧道位移自动、实时和远程的高精度测量。本论文通过对现有的超声波测距系统进行比较浅析,得出该系统需要满足隧道位移测量的高精度要求,由此综合利用脉冲测量法和相位测量法,通过数据整合得出测量结果。本设计选用了40Khz的超声波作为测量工具,以STC单片机作为制约芯片,加上电路、超声波发射电路和接收电路构成位移测量系统。由于环境温度的影响,增加了温度测量电路,以修正测量的位移误差;其次,由于隧道中瓦斯气体对隧道建设的危害,增加了瓦斯监测电路。本论文的软件设计采取C语言编写了各模块驱动程序,将采集到的位移数据和瓦斯数据通过自建的隧道网络实时的传送到上位机监控端。最后,为了确保系统测量的高精度和稳定性,通过对系统不断的软硬件调试和优化,最终使得测量系统的量程在50cm以内时,精度在1mm以下,总体达到设计的要求。关键词:隧道位移论文超声波测距论文单片机论文相位测量论文

    摘要6-7

    Abstract7-11

    第1章 绪论11-14

    1.1 论文探讨背景和作用11

    1.2 国内外探讨近况11-12

    1.3 论文主要探讨内容12

    1.4 论文的组织结构12-13

    1.5 本章小结13-14

    第2章 系统总体设计14-21

    2.1 隧道位移测量技术的原理14-16

    2.2 隧道位移的测量策略16-19

    2.2.1 超声波测距原理16

    2.2.2 超声波测距案例的选择16-18

    2.2.3 断面测量点的测量方式18-19

    2.3 系统整体结构19-20

    2.4 本章小结20-21

    第3章 系统硬件电路设计21-37

    3.1 超声波测距电路设计21-30

    3.1.1 超声波发射电路设计21-22

    3.1.2 超声波接收电路设计22-29

    3.1.3 温度测量电路设计29-30

    3.2 瓦斯监测电路设计30-31

    3.3 通讯接口电路设计31-33

    3.3.1 RS232通讯模块31-32

    3.3.2 RS485通讯模块32-33

    3.4 电源电路设计33-34

    3.5 单片机制约电路设计34-36

    3.6 本章小结36-37

    第4章 系统软件设计37-52

    4.1 主程序设计37-39

    4.2 超声波测量程序设计39-42

    4.2.1 超声波40Khz脉冲制定39

    4.2.2 超声波测量程序设计39-42

    4.3 温度测量程序设计42-43

    4.4 瓦斯监测程序设计43-45

    4.4.1 单片机A/D转换原理43-44

    4.4.2 单片机A/D转换制约程序44-45

    4.5 通信程序设计45-49

    4.5.1 隧道外上位机通信程序设计45-47

    4.5.2 隧道内通信程序设计47-49

    4.6 上位机制约界面49-51

    4.7 本章小结51-52

    第5章 系统调试及测试结果52-61

    5.1 系统测试平台的调试52-57

    5.1.1 系统测试平台的搭建52-53

    5.1.2 系统硬件调试53-57

    5.2 系统测量浅析57-60

    5.2.1 系统测量结果浅析57-60

    5.2.2 系统测量误差浅析60

    5.3 本章小结60-61

    总结61-62

    致谢62-63

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