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基于物联网的公路边坡危岩体监控预警系统研究

作　者: 何相呈
导　师: 柴贺军
学　校: 重庆交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 物联网危岩体 RFID技术 GPRS技术监控预警系统
分类号: U492.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国是一个地质灾害多发的国家，尤其是在西部地区，地质环境十分复杂。随着地质环境的异常变化，西部地区成为地质灾害频发的区域，而滑坡、崩塌、泥石流是其中最典型也最严重的三种灾害类型。随着国家公路建设的快速发展，山区道路工程的建设规模快速增长，公路地质灾害问题也日益增多，尤其是公路边坡危岩体失稳造成的崩塌灾害给道路交通安全造成了极大的破坏。每年都会发生许多因公路边坡危岩体崩塌而造成严重的生命财产安全事故，由此可见公路边坡危岩体崩塌灾害具有分布范围广、突发性强等特点。为了减少甚至避免危岩体对道路安全造成的不良影响，需要研究出科学有效的方法对公路边坡危岩体进行灾害监控和预警。为此，公路边坡危岩体监控预警技术引起了众多科研工作者的广泛关注，并开展了一系列的研究与实验工作。本文依托交通运输部西部交通科技项目开展科学研究。本文阐述了物联网技术的基本概念和关键技术，在已有危岩体基本理论和监控预警技术的研究基础上，探索将物联网技术应用于危岩监控，结合公路边坡危岩体崩塌灾害的产生机制与特征，建立了一个基于物联网的公路边坡危岩体监控预警系统，主要取得了以下进展：1）论文对物联网技术的理论和核心技术进行了分析，包括：物联网技术的基本概念、关键技术、特点和功能，物联网技术的研究现状、应用领域、发展趋势及其应用于危岩监控的可能性。2）论文阐述了公路边坡危岩体的成灾机制与崩塌灾害的监控预警技术，通过研究危岩体崩塌地质灾害的形成条件与影响因素，介绍并分析了现有危岩体监测方法的技术特征，作为物联网危岩监控技术的参考对比。3）在物联网相关理论的研究基础上，以RFID技术与GPRS技术为核心，建立了基于物联网的公路边坡危岩体监控预警系统。该系统结构是由RFID模块、GPRS模块、接收预报模块、分析评价模块几个功能模块组成，系统在及时获取灾害信息同时，还能满足系统使用者对危岩信息准确评价与有效处理的要求。4）通过室内模拟试验，验证了物联网技术应用于公路地质灾害监控预警领域是可行的，为该系统的正式开发和投入运行提供了有效的探索与试验数据支持。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 选题背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状与评价  10-13
    1.2.1 国外地质灾害监测预报的发展与评价  10-11
    1.2.2 国内危岩监控预警技术的研究现状与评价  11-13
  1.3 论文研究目的和内容  13-15
    1.3.1 论文的研究目的  13
    1.3.2 论文研究内容  13-15
  1.4 论文的实施方案  15-16
第二章物联网相关理论与技术研究  16-29
  2.1 物联网概述  16-24
    2.1.1 物联网的起源与发展  16-18
    2.1.2 物联网的特点  18-19
    2.1.3 物联网的原理与构架  19-22
    2.1.4 物联网的关键技术研究  22-24
  2.2 物联网的应用与前景  24-29
    2.2.1 物联网的应用领域  24-27
    2.2.2 实现“物联网”需要解决的问题  27-29
第三章公路边坡危岩崩塌的成灾机制与稳定性评价  29-36
  3.1 崩塌地质灾害的基本理论  29-33
    3.1.1 崩塌源危岩分类  29-30
    3.1.2 崩塌发生的影响因素  30-32
    3.1.3 崩塌发生时间的规律性  32-33
  3.2 公路地质灾害的形成条件  33-34
    3.2.1 地质与地形条件  33
    3.2.2 诱发条件  33-34
  3.3 公路边坡稳定性评价  34-35
  本章小结  35-36
第四章公路边坡危岩体监控预警相关理论与技术研究  36-40
  4.1 公路边坡危岩体监控预警的基本原理与技术  36-37
    4.1.1 公路边坡危岩体监测的目的  36
    4.1.2 公路边坡危岩体监测的原则  36-37
  4.2 公路边坡危岩体监测的方法  37-38
  4.3 公路边坡危岩体监控预警系统的方案参考  38-39
  本章小结  39-40
第五章基于物联网的公路边坡危岩体监控预警系统设计与开发  40-56
  5.1 物联网技术在危岩监控中的研究与应用  40-41
    5.1.1 物联网技术在危岩监控中的应用现状评价  40
    5.1.2 物联网技术在危岩监控预警中的发展趋势与前景  40-41
  5.2 系统的总体组成设计  41-44
    5.2.1 系统的需求分析  41-42
    5.2.2 系统的设计原则  42
    5.2.3 系统的体系结构  42-44
    5.2.4 系统的开发环境  44
  5.3 系统的功能设计  44-46
    5.3.1 系统的功能组成  44-45
    5.3.2 系统的功能流程  45-46
  5.4 功能模块的开发  46-52
    5.4.1 RFID 多功能模块  46-49
    5.4.2 监控预警分析模块  49-51
    5.4.3 灾害评价发布模块  51-52
  5.5 系统的软件开发  52-55
    5.5.1 RFID 监控软件系统的设计原则  52-53
    5.5.2 监控软件的主界面开发  53-54
    5.5.3 系统的数据管理系统开发  54-55
  本章小结  55-56
第六章系统的模拟试验与应用  56-76
  6.1 试验目的与技术原理  56-57
    6.1.1 试验目的  56
    6.1.2 技术原理  56-57
  6.2 物联网设备信息及选择依据  57-59
    6.2.1 设备选择的依据  57
    6.2.2 设备来源与型号  57-59
  6.3 系统方案的制定  59-61
  6.4 系统搭建与具体方案实施  61-75
    6.4.1 设备连接与调试  61-65
    6.4.2 试验过程与结论分析  65-73
    6.4.3 RFID 进入“监控盲区”的解决方案  73-75
  本章小结  75-76
第七章总结与展望  76-78
  7.1 论文总结与创新  76-77
  7.2 研究工作展望  77-78
参考文献  78-80
致谢  80-81
在学期间的科研成果及发表的论著  81

基于物联网的公路边坡危岩体监控预警系统研究

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