根据地铁屏蔽隧道的实际需求，本文档设计了一种适用于地铁盾构隧道的无线倾斜传感器系统。先，研究分析了传感器节点的数据处理策略，然后提出了电磁干扰对传感器节点数据传输的影响，并提出了相应的测量方法。后，给出了传感器节点的软硬件设计方案，并在实验室和实际的地铁隧道环境中验证了测试结果。验表明，该系统具有良好的监控性能。键词：无线传感器网络，屏蔽地铁隧道，数据处理，数据传输，随着中国经济的快速发展，中国的城市化进程正在逐步加速，城市规模在中国也在稳步增长，中国的轨道交通技术发展迅速。展。为一项旨在确保人民生计的国家项目，地铁装甲隧道在优化城市土地资源利用的同时，在一定程度上缓解了城市交通的压力。多不同人口的流离失所。是，地下隧道很容易受到其服务环境和周围环境的影响，如自身施工期和周边施工对地面环境的影响，层的实际沉降地质土壤和列车振动的复杂影响等地铁盾构隧道事故在一定程度上受到了挑战。此，基于无线传感器网络的结构监测是地铁盾构隧道监测的发展趋势。地铁盾构隧道环境中，由于其自身的结构和环境的特殊性，目标和监视量是复杂而多样的，但角度的变化是可能反映地铁盾构隧道变形的重要参数指标之一。道铠装地铁变形计算。文档涉及传感器节点的数据处理和传输。是设计和开发用于地下隧道的无线倾斜传感器系统的起点，以实现无线倾斜传感器的可靠和有效操作。密研究是根据中华人民共和国建设部颁布的“铁路城市公交技术测量规范”变形监测的规定进行的。无线传感器节点用于监测时，观测精度的准确度应与几何观测仪器的水平相同，即当监测水平为变形为II，地下隧道变形监测点的水平位移和垂直沉降误差应分别达到0.5和3.0 mm，也就是说观测的准确性最低要满足地下隧道的要求应为3毫米。时，来自同济大学的张伟等人从结构力学的角度得出了隧道变形误差与倾斜观测精度之间的相关结论：传感器节点分辨率应达到0.05°以满足上述要求。此，传感器节点的精度对于隧道变形监测至关重要。
感器节点数据处理在数据收集期间调查传感器节点的不可避免的干扰，这很可能导致可能导致异常数据的不准确数据，需要处理。前，有两种主要的数据处理方法：滑动窗口和数学统计。于滑动窗口的基本原理是首先定义固定大小的动态窗口，其大小为N，并且相应地读取和处理数据，这使得可以获得令人满意的数据序列。一定条件下。数据序列进行进一步处理，处理结果是过滤的结果。用算法包括有限幅度滤波，中值滤波，算术平均，递归平均，一阶移位滤波，去抖滤波和融合算法的增强。
种算法简单易行，但必须检查预处理的准确性，每种算法都有自己适用的限制。于数理统计的方法主要结合数理统计中的相关知识，从概率的角度实现数据的消除。要有以下方法：Leyida准则，Grubbs准则，Romanov准则，恒温阀芯小伟规则，Dixon准则和Ferguson方法。种类型的算法的实现相对复杂并涉及许多计算，但它可以从根本上保证消除异常数据。而言之，上述两种算法具有一定的优点和缺点：为了弥补各自算法的缺点，使用分层异常数据进行区分，并将收集的数据分成两层进行过滤。一层采用滑动窗口方法，特别是使用中值和中值滤波算法，然后根据Dixon准则选择数据，这不仅保证了数据的预处理速度，而且保证了理论保证。除异常数据。
于向传感器节点传输数据的研究传感器节点受到工作环境（电磁干扰，温度和湿度等）以及数据传输期间节点本身的影响。地下隧道的特定环境中，决定因素是地下隧道的复杂通信系统之间的电磁干扰。地铁隧道环境中，根据通信系统的使用情况，可分为五类：专用无线通信子系统，民用移动通信系统，无线安全消防通信系统基于无线通信控制系统的公共，乘客信息无线通信系统和列车通信。个无线通信子系统和ZigBee的工作频段如表1所示。合表1，可以观察到同信道干扰是其中一种类型。铁隧道环境中的电磁干扰。于上述情况，可以采取以下步骤来避免：调度和调整相同的频率重用距离并优化频率配置。择高增益全向天线。线的方向用于消除耦合，并适当调整天线的角度，以确保收集器节点，桥接器和终端节点的天线能量在限制范围内分别。
当地修改小区参数以克服由同信道干扰和时间扩散引起的干扰。态调整传感器节点的安装位置，以减少能量损失。统设计概述硬件设计无线倾斜传感器节点的硬件电路主要由以下组件组成：ZigBee模块，处理器模块，倾斜传感器模块和电源模块。中，ZigBee模块是由TI CC2530构建的硬件电路模块，专为ZigBee协议而设计，能够完全满足ZigBee的通信需求。理器模块使用Atmel ATmega16芯片，该芯片消耗的能量很少。斜传感器采集模块是SCA-100T，由Refin Technology生产，具有高灵敏度和高可扩展性。感器节点的硬件设计，完整的硬件物理图（不包括ZigBee模块），如图1所示，只要连接了多条线，就可以组装完整的无线倾斜传感器。件设计无线倾斜传感器节点软件程序包括两个主要部分：数据处理程序和数据传输程序。据处理程序的功能主要是根据某种策略处理浸入所收集的数据，从而满足进一步处理的要求。合前一节的分析和研究，传感器节点数据处理程序的流程图如图2所示。据传输过程包括创建倾角传感器网络首先无线使用ZIgBee协议。
后，来自传感器节点的数据被发送到中继节点或聚合节点，然后由聚合节点经由3G模块发送到服务器。服务器包含两个功能：实时显示每个传感器节点收集的数据，以及以特定格式存储监控数据，以便以后处理和检索。试测试由两部分组成：第一部分是实验室测试，用于检查倾斜传感器网络和节点的有效性。传感器节点置于相对稳定的测试室中，每10分钟采集一次采样周期，得到图3所示的实验曲线.Y轴数据（然后找到系列1）和X轴（系列2）。滑，表明传感器节点的稳定性良好。二部分是地铁隧道实验。感器节点安装在隧道屏蔽地铁中。了使实验效果更加明显，采用实时采集方法，实验曲线表示为获得图4。以看出，传感器节点在地铁屏蔽隧道的环境中保持大致稳定。火车通过时，地下隧道隧道的振动会使倾斜传感器的位置略微改变。时采集的实验曲线允许反映Y轴（系列1）和X轴（系列2）。论基于地铁隧道隧道的特定环境，研究传感器节点数据的处理和传输，设计开发了无线倾斜传感器系统，并进行了测试。场是在上海地铁12号线的相应部分进行的。应用程序已收到良好的效果。考文献[1]北京市规划委员会，GB503082008，“城市轨道交通工程技术措施规范”，[M]北京，中国建筑工业出版社，2008，6：90-98。[2]纪云。下隧道隧道变形的无线倾斜监测。统搜索[D]。海：同济大学，2013。3]王楠。方成在线监测数据预处理方法研究[J]。压电器。2003，6：57-63。4]熊艳艳，吴先秋。种粗差判据的比较与应用[J]。学物理实验.2010，2：66-68。[5]熊飞，肖凯红，张义祥。大城市环境中实现多个无线通信网络[J]。动通信，2012，24：77-81。[6]胡长贵，刘建宇。GSM-R移动通信系统的干扰分析与解决方案[J] .2006，2：35-38。[7]何斌，纪云，沉润杰。种用于监测地下隧道变形的无线倾斜传感器设计[J]。学精密工程.2013.6：1464-1471。[8]何斌，纪云，沉润杰。于地下监测隧道的高精度MEMS无线测斜仪[C] //中国麦克罗纳米技术学会第三届国际会议（第14届年会）。国杭州，2012。介作者，唐利民（1991-），浙江省台州市人。济大学控制科学与工程理学硕士，研究重点是无线传感器网络。济大学电子与信息工程学院，上海201804″
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