基于单总线的路基沉降数据采集系统软件设计 开题报告.doc

西安工业大学北方信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
题目:基于单总线的路基沉降数据采集系统软件设计
系别电子信息系
专业通信工程
班级 B
姓名刘佳
学号 B
导师秦刚
2012年12 月26 日
1 毕业论文综述
题目背景与研究意义
随着高速铁路和客运专线建设规模的不断扩大,新建铁路与既有铁路和公路的交叉相互影响也越来越严重,新建和改建铁路采用隧道下穿方式跨越既有铁路和公路的工程越来越多。随之而来的就是修复与维护的问题,针对高速铁路上没有稳定的供电电源,也没有相关人员经常去采集数据和维护设备等特殊情况,设计出一种功耗低、使用方便、具有采集、存储和无线发送等功能的数据采集系统,就成了一个值得研究的课题。将降低了人力、物力的投入和安全可靠性。
国内外相关研究情况
国内外非常重视铁路路基的沉降变形监测技术研究,但限于技术限制和认识的局限性,通常只能在路基的施工期间采用水准仪或全站仪进行人工监测。由于高速铁路客运专线线路长、监测断面多、测点数量大,采用人工监测存在费时、费力、工作量大、监测结果人为因素影响大的缺点,因此研制开发具有路基沉降变形自动采集、信号自动传输、数据自动分析处理、自动远程控制等功能的监测仪器和监测技术,是高速铁路客运专线路基长期监测的必然要求。
美国地质调查局在19%在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降监测网,确定地面高程的变化情况,而且为与将来的监测结果进行比较建立了基准值。上海在进一步发挥GPS技术及更先进的INSTR技术基础上,自主研发了地面沉降自动化监测系统,可随时获得地面沉降数据,初步建立了地面沉降预警预报机制。
2 研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
研究的内容
为了能够长期,有效,方便快捷的监测路基沉降状况,掌握软质岩石路基沉降规律,本项目采用路基沉降数据采集。路基沉降数据采集将传感器技术、电子技术、无线网络技术和计算技术相结合,可以全天候、长期、自动的获取高速公路的沉降信息,然后通过终端计算机的数据库管理系统处理采集的沉降数据,自动生成沉降曲线,直观地反映路基沉降状况。能定期、自动的获取路基的沉降量,不需要人工操作。数据能及时地传送到监控室进行处理。这样就可以方便、低成本的采集数据,对研究路基沉降规律是非常重要的,这也是本系统的基本要求。
拟采用的研究方案、研究方法或措施
(1)硬件方案
硬件单元主要包括:数据采集单元CPU选择;电源模块;复位电路;传感器接
口模块;串口通信电路;外部存储电路这六个模块。本课题主要针对软件设计,硬件设计就不详细说明。硬件原理图如图1所示。
图1 硬件原理图
(2)软件系统设计方法
一个好的硬件平台只有搭配了好的软件才可以发挥出它应有的功效。因此,软件的设计方法就显得十分的重要,这在很大程度上取决于系统软件的结构是否合理,方法是否得当。
在软件的编程过程当中,通常用到四种方法:过程化、模块化—结构化、面向对象以及面向智能体的编程方法。模块结构图如图2所示。

图2 模块结构
模块工作的原理是:当外部输入进入到模块内部时,通过过程运行,运行的结果输出到外部,同时反馈给知识库。过程的运行受控于知识库的作用,接收来自于知识库的参数及方法。知识库收到过程的反馈后,分析判