融合ZigBee與GPRS的季凍土路基環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、我國在2015年提出的“一帶一路”、京津冀、“東北-蒙東經(jīng)濟區(qū)”的發(fā)展戰(zhàn)略，幾乎將我國凍土區(qū)域全部覆蓋。在社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展影響之下，道路交通等基礎設施建設必定會隨之加大。季節(jié)凍土作為一種復雜地質體，在強烈的凍結和融化的相互作用之下，使路基易出現(xiàn)翻漿、沉陷和強度減弱等道路病害。其中路基的溫度和濕度（含水量）的變化是導致諸多道路災害的直接因素。為了防治道路凍融病害、延長使用壽命，必須對路基的溫度和濕度進行實時監(jiān)測、掌握其變化規(guī)律，并及時做

2、好相應的補救措施。
　　本文從季凍土路基在凍融循環(huán)過程中溫度和濕度監(jiān)測的實際要求出發(fā)，設計了一種融合ZigBee與GPRS技術的路基環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集終端設備、ZigBee-GPRS網(wǎng)關協(xié)調(diào)器和上位機監(jiān)測中心三部分構成。
　　終端設備節(jié)點包括傳感器和ZigBee射頻收發(fā)器，傳感器溫度數(shù)據(jù)的獲取由熱敏電阻采集，土體濕度數(shù)據(jù)的獲得是基于頻域反射技術原理，即土體的介電常數(shù)與其體積含水量具有某種函數(shù)關系，可由介質中

3、電磁脈沖傳播頻率得到。終端節(jié)點控制單元內(nèi)嵌入設計好的溫度補償算法，將土體濕度做好溫度補償后，由射頻器發(fā)送到ZigBee網(wǎng)絡。網(wǎng)關協(xié)調(diào)器包括ZigBee協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關控制器和GPRS模塊，協(xié)調(diào)器除接收子設備的數(shù)據(jù)以外，還具有組建、管理和維護整個ZigBee網(wǎng)絡的任務。網(wǎng)關控制器通過串口將協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)過軟件將ZigBee和GPRS網(wǎng)絡協(xié)議轉換，最后由GPRS模塊發(fā)送到遠端的上位機監(jiān)測中心。上位機監(jiān)測中心用于監(jiān)聽網(wǎng)絡的連接請求，同時具有