基于4G无线网络振动压实动态监测传输技术研究

摘要

高速公路的迅猛发展对公路施工的质量和效率提出了更高的要求，而道路的压实度是决定道路使用寿命的关键性因素。因此，准确实时的压实度检测技术在公路施工中十分关键。传统的压实度检测方法由于存在各种缺陷而无法满足压实度监测的实时性和全面性，常常出现欠压或过压等现象，导致道路的使用寿命缩短，过早出现车辙、裂纹等缺陷。鉴于此，如何在压实度监测中做到全面高效的监管，准确及时的信息反馈，最大限度的保证压实度值符合规范要求，成为探索者们的重点研究方向。
　　当今通信技术和电子技术的飞速发展为各行各业拓展了监控手段，在道路施工中也不例外。尤其是4G无线网络传输技术的诞生和以计算机为载体的虚拟仪器的发展，为实时、准确、高质量的压实度监测技术提供了一种新型的传输方式。
　　本文在充分分析振动压路机压实机理和无线网络传输技术的基础上，构建了一种基于4G无线网络的振动压实动态监控系统。依托于安徽省交通厅重点科技计划项目—“安徽省路面远程智能监管系统研究项目”，首先，建立了振动压实系统的数学模型，确定了路面压实度与振动轮加速度的关系。然后，在施工现场通过加速度传感器采集振动轮的加速度信号，并对其进行成份分析、滤波去噪，数学拟合等处理，建立了压实度与振动加速度的相关关系式。接着，利用中国移动4G网卡以及Web Service技术，将现场的数据采集分析仪、现场服务器和远程监控客户端有效连接起来，组建了传输的硬件平台。最后借助虚拟仪器开发软件LabVIEW和端口映射软件，开发了具有无线传输功能的压实度实时监测系统，实现了现场施工人员对压实度的实时把控，以及远程项目管理人员通过接入因特网对振动压实状态的实时监测。
　　结果表明，带有无线网络传输功能的振动压实动态监控系统解决了压实度传统检测方法中随机性大和实时性差的问题，实现了施工过程中的无盲点无缝隙检测，做到了检测的信息化和自动化，并且其操作简洁方便，具有良好的经济性和可靠性，同时为工程技术人员和施工管理、监理人员提供了一定的辅助和参考，也对无线网络传输应用于其他领域的监测系统具有一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究状况及发展趋势

1．2．1 压实度检测研究状况

1．2．2 无线网络传输技术研究状况

1．2．3 发展趋势

1．3 本文主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 压实度检测方法及影响因素分析

2．1 压实度传统检测方法

2．2 压实效果的影响因素分析

2．2．1 施工工艺的影响

2．2．2 压实机械的影响

2．2．3 施工材料的影响

2．3 振动压实系统数学模型的建立

2．3．1 振动压实原理

2．3．2 数学模型建立

2．4 本章小结

第三章 振动加速度信号的采集与处理

3．1 信号采集系统和动态监测系统

3．2 传感器的选型及测量原理

3．3 振动加速度信号的采集

3．3．1 传感器安装位置

3．3．2 数据采集

3．4 振动加速度信号的处理

3．4．1 施工现场实测数据

3．4．2 振动加速度信号成份分析

3．4．3 振动加速度信号滤波去噪

3．4．4 振动加速度信号数学拟合

3．5 压实度—振动加速度关系式的建立

3．6 本章小结

第四章 远程无线网络传输技术理论分析

4．1 无线网络传输与有线网络传输对比分析

4．2 4G(TD-LTE)无线网络通信技术

4．2．1 网络构架

4．2．2 物理层关键技术

4．2．3 无线接口协议栈

4．3 无线网络平台介质

4．3．1 4G通讯模块的选择

4．3．2 无线网卡的接入

4．4 远程监控平台构建

4．4．1 B／S远程构架

4．4．2 远程监控功能的实现方式

4．5 远程监控界面的发布与接收

4．5．1 远程监控界面的发布

4．5．2 远程监控界面的接收

4．6 本章小结

第五章 振动压实动态监测远程传输技术研究

5．1 LabVIEW虚拟仪器功能简介

5．1．1 基本概念

5．1．2 LabVIEW图像化语言特点

5．1．3 LabVIEW编程环境

5．2 LabVIEW监控平台的设计

5．2．1 整体结构设计

5．2．2 接口程序设计

5．2．3 信号采集模块设计

5．2．4 信号处理模块设计

5．2．5 程序总框图设计

5．2．6 前面板设计

5．3 使用结果分析

5．3．1 前期准备

5．3．2 试验步骤

5．3．3 现场参数设置

5．3．4 试验结果及分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 论文创新点

6．3 不足与展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论文和取得的学术成果