[发明专利]一种基于ZigBee的隧道自动化监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种基于ZigBee的隧道自动化监测系统，其特征在于包括:

自动化数据采集系统, 包括传感器、数据采集装置和短距离无线发射接收装置;在所述传感器既有的数字接口和通信协议加装自组网通信模块，所述采集器内置符合IEEE 802.15.4无线协议的ZigBee嵌入式模块；

无线远程传输系统, 包括基站、远程无线运输装置和服务器; 所述传输系统采用WCDMA方式进行远程数据传输，并通过公网宽带接入所述系统服务器；

用户服务平台，包括数据分析处理系统、智能化预警系统、管理中心和报表中心等处理系统。

2.根据权利要求1所述的无线自动化监测系统，其特征在于：所述的传感器节点具有微处理器和存储器，可对原始数据进行处理，剔除大量无效数据，大大减少需无线传输的数据量。

3.根据权利要求2所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的传感器监测内容包括变形监测、内力监测、裂缝监测和地下水位监测，所述的变形监测包括水平净空收敛、拱顶位移、土体分层竖向位移、周边地表位移、周边建筑位移、管线变形，所述的内力监测包括支护结构内力、锚杆轴力、围岩压力，裂缝监测包括隧道周边地表裂缝和建筑物裂缝、支护结构裂缝；所述的传感器可以根据测点所处位置选择合适的监测仪器和设备，所述的传感器优选地可选择光纤光栅传感器。

4.根据权利要求1所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的自动化数据采集系统可以实现对现场监测数据的自动采集、存储和预处理，短距离无线传输和远程控制。

5.根据权利要求1所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的用户服务平台能够提供隧道模型管理、数据分析处理、安全评估、预警反馈、曲线及报表输出、综合管理等应用功能，平台包括分析处理系统、智能化预警系统和系统管理中心等子系统；所述的数据分析处理系统可实现对监测数据的分析和处理，引入智能非线性预测方法，预测监测数据的发展趋势，将分析结果以图形和报表等多种方式输出；智能化预警系统依据设定的预警值，对监测数据进行分析判断，并做出相应的预警指示。

6.根据权利要求1所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的采集器能够将所述的传感器产生的数字信号通过无线通信方式发往无线发射接收装置，所述的自组网通信模块分别与无线发射接收装置逐一配置，形成一对多点的分布式无线通信网。

7.根据权利要求6所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的分布式无线通信网系统可定时或随时实现对测点实时数据的自动采集，所述测点采集器具有休眠和后台唤醒功能，能够通过现场配置或数据管理端原先加载接口协议，实时执行后台采集和发送指令，无线发射接收装置通过WCDMA分组交换方式与管理后台建立双向通信机制。

8.根据权利要求2所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述的传感器节点可以根据施工进展随机布置，节点自动配置管理，形成多级无线网，当某个节点故障时，其他节点自动寻找新的传输路径，不影响整个网路的正常工作。

9.根据以上任一项权利要求所述的隧道自动化监测系统，其特征在于：所述自动化监测系统的监测方法如下：

首先，在传感器节点既有的数字接口和通信协议加装自组网通信模块，且传感器节点中具有微处理器和存储器，传感器节点对收集到的原始数据进行处理，剔除大量的无用数据后，将数据通过无线通信方式传输给数据采集装置，所述数据采集装置内置符合IEEE802.15.4无线协议的ZigBee嵌入式模块，数据采集装置对接收的传感器传来的监测数据进行自动采集、存储和预处理，并将处理后的数据通过无线通信方式发往短距离无线发射接收装置，所述的无线发射接收装置与传感器中加装的自组网通信模块通过数据采集装置逐一配置，形成一对多点的无线分布式通信网，所述的无线分布式通信网系统可定时或随时实现对测点实时数据的自动采集，所述的数据采集装置具有休眠和后台唤醒功能，能够通过现场配置或数据管理端原先加载接口协议，实时执行后台采集和发送指令，无线发射接收装置收到数据采集装置发来的数据后通过WCDMA传输给用户服务平台，并通过WCDMA分组交换方式与管理后台建立双向通信机制，所述的用户服务平台通过数据接收服务接口将数据接入平台后供存储、下载及各种后期处理等，实现对隧道的自动化监测。