青藏铁路冻土地温的自动检测系统与建模研究

论文摘要

针对高海拔低纬度青藏冻土状态的变化对铁路安全行车的影响问题,为了确保我国铁路建设的实施,其地温状态测试研究成为目前重点课题之一。本文分析国内外的冻土各种测试方法,通过上位机系统和下位机系统设计,进行青藏铁路冻土地温自动检测系统的研究,具体内容如下:（1）以热敏电阻为温度传感器,设计与布置测试点的深度和间隔,通过包含MCU模块、时间系统、AD采集模块、存储系统、选通模块、通信系统、电源管理和湿度与电量检测等八个部分的下位机系统的定时地温数据测试、保存与发送,实现地温数据的采集;并通过涉及ADO数据库、网络通信等技术的上位机系统对数据的接收、处理与分析,可完成地温参数变化的描述与分析。（2）设计的冻土地温采集系统应用于青藏铁路,借助C++Builder与数据库的软件编程,实现了对地温数据的计算、管理与分析的目的。同时以某些个断面采集数据为实例,分析了青藏铁路多个断面的属性孔的地温变化特征规律。（3）通过采集的冻土地温数据,应用人工神经网络,建立了基于BP网络模型的数学模型,实现冻土地温预测,可为青藏铁路的安全运营提供数据依据。同时以DK1278断面为建模实例,通过BP网络参数的选择,网络模型的预测地温值可满足工程测试的精度要求。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 冻土简介
• 1.1.2 冻土的特点
• 1.1.3 冻土区铁路路基的地质问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 研究内容和方法
• 2 综合测试系统研究方案
• 2.1 综合测试系统的总体方案
• 2.1.1 测试指标
• 2.1.2 总体方案的设计
• 2.2 传感器选择
• 2.3 采集点的设计
• 2.3.1 断面选择
• 2.3.2 断面采集点的选择
• 2.4 下位机的总体设计
• 2.5 上位机的总体设计
• 2.6 通信方式设计
• 2.7 小结
• 3 下位机设计
• 3.1 下位机的功能
• 3.2 下位机的设计
• 3.2.1 MCU模块
• 3.2.2 时间系统
• 3.2.3 AD采集模块
• 3.2.4 存储系统
• 3.2.5 选通模块
• 3.2.6 通信系统
• 3.2.7 电源管理
• 3.2.8 湿度与电量检测
• 3.3 电路板设计与系统测试
• 3.4 小结
• 4 上位机设计
• 4.1 上位机的编程基础
• 4.2 上位机功能的软件实现
• 4.2.1 数据库技术
• 4.2.2 与下位机的数据通信
• 4.2.3 地温数据的计算
• 4.2.4 向数据中心服务器上报数据
• 4.2.5 冻土地温的统计报表
• 4.3 小结
• 5 冻土地温数据分析
• 5.1 系统现场安装
• 5.2 断面地温数据的分析
• 5.2.1 断面属性孔的整体数据分析
• 5.2.2 随月份变化的月平均地温数据分析
• 5.2.3 同一月份的月平均地温数据分析
• 5.3 小结
• 6 用人工神经网络建立冻土地温模型
• 6.1 人工神经网络的特点与建模方法
• 6.1.1 人工神经网络的特点
• 6.1.2 人工神经网络的建模方法
• 6.2 BP网络的特点与建模方法
• 6.2.1 BP网络的特点
• 6.2.2 BP网络的建模方法
• 6.3 用BP网络建立冻土地温模型
• 6.3.1 冻土地温的建模基础
• 6.3.2 深层冻土地温变化的模型
• 6.3.3 更改网络结构重新建立模型
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D
• 作者简历
• 学位论文数据集