静载仪多点长距无线通信系统设计

摘要

静力载荷试验是工程建设岩土力学试验中最直接有效测量基桩抗压强度的方法。为保障人身安全，静力载荷试验采集端和控制端要求相距千米以上。传统静载仪采用有线通信方式，线缆笨重，损坏后难以检测和维修，为静载试验带来种种困难。若将有线通信改为无线通信，则能极大提高静力载荷试验的便利性和工作效率。 本文在深入分析长距无线通信技术的基础上，对项目组前期研发的点对点无线通信系统提出改进措施，设计了适用于静载仪的多点长距无线通信方案。该方案通过增加符合ISM国家规定的功放电路提升通信距离，采用CSMA/CA多址接入方式和随机退避的冲突避免算法实现多点通信，实现了千米以上多点无线通信的目标。 此外，为解决多静载仪网络共存的问题，本文提出了一种自适应多信道组网策略，扩大了无线静载仪的应用范围；为降低功耗，实现了通信节点的休眠/唤醒功能，延长了系统使用时间；还特别针对设计过程中出现的二次谐波干扰等问题进行了分析和解决，改善了通信性能，提高了系统稳定性。 本文最后给出了系统功能和性能等多方面的测试结果。测试数据表明，该系统完全达到设计要求，并已成功应用于静载仪设备之中。本课题所研究的多点长距无线通信系统方案，还可方便地移植到电力、水务、交通、气象和工业自动控制等诸多领域，具有广泛的应用前景。