李朝柱

【摘要】在地下工程沉降觀測(cè)中，雙曲線法預(yù)測(cè)技術(shù)最受重視，是未來地下工程觀測(cè)發(fā)展的大方向，蘊(yùn)含著十分強(qiáng)大的發(fā)展空間。雙曲線法預(yù)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下工程沉降相關(guān)參數(shù)的管理和預(yù)測(cè)，還可以充分發(fā)揮觀測(cè)設(shè)備的作用，使觀測(cè)設(shè)備更加的高效和精準(zhǔn)。隨著遠(yuǎn)程操控技術(shù)的普及，相信在未來，我們可以更輕松自如的利用人工智能來實(shí)現(xiàn)對(duì)地下工程的遠(yuǎn)程觀測(cè)和控制。

【關(guān)鍵詞】雙曲線法預(yù)測(cè)技術(shù)；地下工程沉降觀測(cè)

本文以雙曲線法預(yù)測(cè)系統(tǒng)為例來論述相關(guān)技術(shù)在地下工程沉降觀測(cè)中的運(yùn)用。雙曲線法預(yù)測(cè)系統(tǒng)采用的是三星公司的ARM9處理器，該處理器的芯片是S3C2440，其構(gòu)建于開源操作系統(tǒng)Linux上。該系統(tǒng)有一個(gè)嵌入式的Web接口，使得移動(dòng)終端能通過Internet訪問管理系統(tǒng)，以便對(duì)觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控。對(duì)于地下工程的沉降，該系統(tǒng)設(shè)有Zigbee模塊和GPRS通信模塊，以便把傳感器上的各種信號(hào)傳遞給ARM9處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下工程沉降的監(jiān)控。

一、雙曲線法預(yù)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

地下工程沉降觀測(cè)由多種子部件組成，在這些子部件的支撐下，該系統(tǒng)才能與外部的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，對(duì)內(nèi)部的觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的通信模塊的可分為外部通信模塊和內(nèi)部通信模塊。外部通信模塊的核心要素是GPRS模塊、互聯(lián)網(wǎng)和終端設(shè)備，終端設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)訪問主控制器的IP地址，以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理[1]。內(nèi)部通信模塊的核心要素是觀測(cè)設(shè)備的控制器和信號(hào)傳輸設(shè)備，為了環(huán)保、美化的需要，本文選取Zigbee作為無線傳輸設(shè)備，省去布線的麻煩。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的裁剪移植

Linux操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分兩步進(jìn)行，第一步是初始化控制系統(tǒng)，調(diào)用內(nèi)核參數(shù)，對(duì)開發(fā)板進(jìn)行U-boot移植，設(shè)置Linux系統(tǒng)的內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)；第二部是移除Linux內(nèi)核的不必要部分。

3.2Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)

可供選擇的Web服務(wù)器由：Goahead，mini-Httpd，Appweb，Boa，Apache，Thttpd，Shttpd等。Web服務(wù)器的核心處理器，能運(yùn)行Web服務(wù)程序，支持TCP/IP協(xié)議，用戶通過APP或?yàn)g覽器就能訪問Web服務(wù)器，通過相應(yīng)的操作對(duì)家具設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.3Main軟件功能的設(shè)計(jì)

Main軟件與煙感、溫控、攝像頭、紅外傳感器等智能控制端的相連，如果地下工程內(nèi)部的煙霧、濕度超過了預(yù)先設(shè)定的值，Main軟件就會(huì)發(fā)出信號(hào)，并在終端設(shè)備上反映出來；如果紅外傳感器監(jiān)控到有非法分子的闖入，該軟件會(huì)自行報(bào)警，或者根據(jù)用戶通過終端設(shè)備下發(fā)的指令進(jìn)行其他的處理[2]。設(shè)計(jì)如圖2所示，部分源程序清單如圖3所示。

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4.硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)的所有硬件結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的地下工程沉降觀測(cè)的硬件結(jié)構(gòu)主要有：觀測(cè)設(shè)備門禁傳感器等外圍設(shè)備、Zigbee調(diào)節(jié)器、GPRS模塊、中央處理器S3C2440，電源模塊、報(bào)警設(shè)備、LED顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備等，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4.2嵌入式處理器

某公司的ARM9處理器是本文設(shè)計(jì)的地下工程沉降觀測(cè)的處理器（如圖4所示），其核心芯片是S3C2440，除了ARM9處理器本身具備的外設(shè)模塊外，其芯片也集成了JATG、通信、存儲(chǔ)器等模塊，使得系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定、可靠[3]。

4.3Zigbee模塊

Zigbee模塊是家庭網(wǎng)關(guān)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，常用型號(hào)是網(wǎng)峰牌CC2530，其終端處理模塊是關(guān)于濕度、溫度、煙霧、門禁感應(yīng)器及紅外線傳感器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的無線傳輸和信號(hào)的無線通信，可以是通信的起點(diǎn)也可以是終點(diǎn)，并能根據(jù)內(nèi)設(shè)的應(yīng)用軟件采取應(yīng)急措施，以維護(hù)組網(wǎng)安全。

4.4GPRS通信模塊

GPRS通信模塊能對(duì)圖像采集進(jìn)行采集，并把圖像轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送給嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能觀測(cè)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的有效連接。設(shè)計(jì)選用GPRS通信模塊的型號(hào)是M35，尺寸23.6mm×19.9mm×2.65mm，四頻GSM/GPRS，具有尺寸小、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)、功耗低的優(yōu)勢(shì)，并支持多個(gè)IP地址和Socket。GPRS通信模塊能把處理后的信息發(fā)送給運(yùn)動(dòng)終端，確保用戶能對(duì)以外情況進(jìn)行及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的雙曲線法預(yù)測(cè)系統(tǒng)由于采用了Zigbee無線通信模塊，比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)系統(tǒng)更加的節(jié)省材料，也更加簡潔、環(huán)保；由于采用了GPRS互聯(lián)網(wǎng)通信模塊，比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)系統(tǒng)更加貼近工程檢測(cè)的需要，也更加的方便、快捷、智能，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉俊飛，趙國堂.鐵路路基沉降評(píng)估中預(yù)測(cè)模型的選擇[J].鐵道建筑，2010 （ 11）：64-68.

[2]王登浩.武廣鐵路客運(yùn)專線沉降觀測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，5（ 3）：60-64.

[3]胡振南.雙曲線法在路基沉降預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].公路工程，2011，36（3）：145-148.