基于AVR32铁路隧道施工安全监测系统

2017-08-09 21:18:02编辑:什么鱼 关键字:AVR32  铁路隧道  施工安全  监测系统

  1.1 引言

  铁路隧道的开采、施工和使用过程中,隧道围岩变形是围岩应力分布、整体力学形态变化和稳定状态最直接和可靠的反映,围岩净空位移的测量是隧道施工过程中一个重要环节,是判断围岩稳定性和指导施工的重要依据。对隧道围岩变形进行及时的监测和分析预报成为铁路隧道施工中保证施工安全、防止事故发生、合理确定隧道支护的十分重要的工作。

  1.2 项目背景/选题动机

  传统的隧道围岩位移测量方法主要有两种:一种是在施工过程中布置测量断面,间隔一定的时间由人工使用各种机械式或机械-电子式收敛计测量;另一种是借助隧道断面仪定时定点测量待测断面。两者的不足之处在于:

  (1)不能实时监测:即不能随时监测待测断面的变形情况,因而不能及时反映施工过程中隧道围岩的异常变化。

  (2)对施工干扰大:由于变形测量中或者需要拉尺,或者需要架设断面仪,所以对施工作业,尤其是运输作业干扰很大。

  (3)测量工作危险:在人员不易接近的地方,为了获取测量数据,人员不得不频繁接近危险空间,因而对人员与仪器的安全威胁较大。

  (4)测量费用高:因同一断面要多次反复测量,加之测量过程繁琐,用人多,耗时长,导致测量费用较高。

  (5)测量数据不可靠:造成测量数据不可靠的原因主要是电子和机械仪表的测量精度不够和处理测量数据时造成的误差。

  我们采用AVR32处理器构建新型的铁路施工隧道安全监测系统,具有无接触、自动化、高精度和高可靠性等优势,该系统能用于隧道施工安全、防止事故发生。

  二、需求分析

  2.1 功能要求

  系统需要实施监控铁路隧道施工安全情况,如图1系统架构,我们将半导体激光器架设在稳定地围岩上,作为参考基准点。需要观察的不稳定围岩出架设我们设计的系统,通过CCD感应光斑的位置,从而反映围岩下沉的情况。

    图1 系统架构

  2.2 性能要求

  系统需要高精度地反映铁路围岩下沉的状况,需要排除外界干扰因素等影响,比如外界温度,湿度都会影响光线传播的路径;外界光线过强,会造成CCD饱和失真等等。我们需要消除这些因素,从而达到高精度、高可靠性等特点

  三、方案设计

  3.1 系统功能实现原理

  系统硬件结构如图2所示:采用AVR EVK1105评估套件为基础,它是采用32位的AT32UC3A0512为核心处理器,外扩256M SDRAM,64M FLASH的评估套件。数据采集部分采用东芝线阵光电耦合器件(CCD)采集隧道下沉位置信息,温湿度传感器采集隧道环境信息,光线传感器采集外界光强度信息。显示部分采用板上的QVGA(320×240)彩色LCD液晶显示,显示数据采集部分采集的信息。由于系统需要进行长时间地工作,对采集的信息需要做相应的处理,需要显示每分钟/每小时/每天/每月这四个界面,从而直观地反映铁路隧道短期和长期的安全情况,评估和预测未来的走势。控制部分采用板上的触摸选择按键,达到显示不同界面的效果。数据可以通过板上的SD/MMC接口进行数据储存,也可以通过以太网接口将数据传输到监控中心。当超过设定的阈值,可以通过板上的高保真音频接口发出语音提示,设定的报警提示内容可以存储在板上的FLASH当中。

  以上叙述为站点1的接口,其他站点与站点1类似,用于监测铁路隧道的各个节点,都可以通过以太网接口将数据传输到监控平台,从而反映整条铁路隧道的整体情况。

  系统硬件结构框图

  图2系统硬件结构框图

  3.2 硬件平台选用及资源配置

  硬件平台选用:32位的AVR EVK1105是基于AT32UC3A0512的评估套件。

  使用到板上资源:320×240 QVGA 彩色液晶LCD显示器,外展256M SDRAM,64M FLASH,SD/MMC接口,以太网接口,光线传感器,触摸按键,高保真音频解码等。

  3.3系统软件架构

  如图3所示,系统首先采集三个重要信息:光斑位置、温湿度和外界光强度。根据相应的数据算发,消除温湿度和外界光强都光斑位置的影响。如果超过设定的阈值,采用板上的高保真语音进行语音提示。处理后的数据由SD卡数据存储、LCD液晶显示和以太网数据传输。

  3.4 系统软件流程

  程序运行流程图

  图3程序运行流程图

  3.4 系统预计实现结果

  图4是我们前期采用笔记本显示和处理数据,整个系统庞大。预先采用AVR开发套件,完成相应模块的驱动和设计,小型化、实用化,应用到实际的工程项目当中。

  实际安装效果

  图4实际安装效果


关键字:AVR32  铁路隧道  施工安全  监测系统

来源: chinaaet 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2017080934160.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于单片机的简易示波器设计
下一篇:基于AVR的智能节能插座设计方案

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

AVR定时器的探索

首先先说一下AVR8位的通用定时器寄存器T/C0:有一句不太理解的话:所有中断都可以通过 (定时器中断屏蔽寄存器)TIMSK单独进行屏蔽。解释:TIMSK寄存器是一个定时器/计数器中断屏蔽寄存器,就是说TIMSK可以去单独屏蔽一些中断。适用于内部的定义: BOTTOM 计数器达到0x00时即达到BOTTOM     MAX:计数器计数达到最大值时达到MAX时钟源的配置:可以选择内部时钟配置或者外部时钟配置。计数器的操作:对于计数器来说,计数器计数始终增加,当计数器值超过0xff时,从ox00开始重新计数。当TCNT0计数器置为0时,溢出标志位TOV0置位。TOV0可以通国定时器溢出中断清零
发表于 2018-07-16 20:42:20

关于AVR ATmega8 串口数据协议传输的奇偶校验码的一点想法

和两位奇偶校验位 XX XX XX XX XX XX,发送给单片机后,单片机会在收数据的中断函数中进行判断和校验,如果数据无误则可以通过发送信号线将信号发送给PC机。   下面说一下AVR单片机烧写的一些小陷阱,博主在AVR开发的下载软件使用的是AVR_FIGHTER,这个烧写软件有比较有趣的地方,就是在下图中的界面。首先需要装载FLASH 装载EEPROM 然后可以尝试读取FLASH EEPROM等。有没有成功接入硬件设备需要进行读取的操作,在这里我们需要在芯片特征字和熔丝位进行读取,在博主手中的ATmega8中的熔丝低位是BF 熔丝高位是D9然后烧写程序的时候要记得勾选应该选择的选项,像如图中的选项基本要勾选
发表于 2018-07-16 20:40:48

AVR中断引起重启

AVR中打开中断但没有相应的中断服务函数,会引起芯片重启,通过分析编译产生的汇编代码可以清楚的理解问题所在。编译器使用 Atmel Atudio7.0芯片:ATmega128A由于没有找到产生汇编代码的方法,因此使用ReAVR进行反汇编。以下为有ISR的情况C语言#include <avr/io.h>#include "avr/interrupt.h" void initTimer3(); int main(void){ initTimer3(); sei(); while(1) {  }//while(1)}  void initTimer3
发表于 2018-07-16 20:36:39

AVR外部中断INT1检测按键,使用LED作指示

实验内容: 使用AVR的外部中断INT1检测PD3Key,如果有按键按下,则唤醒休眠的MCU,并使它的PB口的LED做加1指示。#include <iom16v.h>#define DISP_DDR DDRB#define DISP_PORT   PORTB#define IN_PD3  cbi(DDRD,3)  //PD3#define SET_PD3  sbi(PORTD,3)#define GET_PD3  gbi(PIND,3)//PORTA|=BIT(5);    就是把把第6位置1;//PORTA=~BIT(5);  
发表于 2018-07-16 20:33:46

avr频率占空比可调波形输出子函数

#ifndef _KPWM_H_#define _KPWM_H_/*************avr频率占空比可调波形输出子函数**************////形参:Fclk赋值设定频率(单位为k)  范围:  1K 到 256K ///      rat设定占空比(单位为百分比)eg:40 则输出方波占空比为百分之四十//频率误差小于2%,占空比误差小于5%//PWM频率计算公式为f=fox/N(1+TOP) fox为晶振频率 N为分频系数 TOP为计数计数最大值 //TOP的反算公式为TOP=FOX/NFclk-1//在15模式下计数最大值为OCR1A
发表于 2018-06-28 20:10:52

AVR(Atmega16A-PU)平衡车之一 : 熔丝位设置,烧录工具

最小系统原理图如下(买的小板,自己写程序)熔丝位的设置,如下图:CKSEL[3:0] = 1111  , 选择外部晶振作为时钟源SUT[1:0]  = 01 ,   使能BOD,这个功能好像不是那么必要,使用默认值也行CKOPT = 0 ,  时钟最高到16MHz, 好像对于CKSEL选择外部晶振的模式时,这个值也没有必要,再理解手册吧,先设上也没错。写到这里就顺便备份一下烧录工具的资料。用的是淘宝购买的 智峰软件 ZF-007 USB ISP下载线,烧录软件是progisp_v1.68
发表于 2018-06-21 20:07:08
AVR(Atmega16A-PU)平衡车之一 : 熔丝位设置,烧录工具

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved