一、项目概述
1.1 导言
铁路地道的挖掘、施工和运用进程中，地道围岩变形是围岩应力散布、全体力学形状改变和安稳状况最直接和牢靠的反映，围岩净空位移的丈量是地道施工进程中一个重要环节，是判别围岩安稳性和辅导施工的重要依据。对地道围岩变形进行及时的监测和剖析预告成为铁路地道施工中确保施工安全、避免事端产生、合理确认地道支护的十分重要的作业。
1.2 项目布景/选题动机
传统的地道围岩位移丈量办法主要有两种：一种是在施工进程中安置丈量断面，距离必定的时刻由人工运用各种机械式或机械-电子式收敛计丈量;另一种是凭借地道断面仪守时定点丈量待测断面。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状况，因此不能及时反映施工进程中地道围岩的反常改变。
(2)对施工搅扰大：因为变形丈量中或许需求拉尺，或许需求架起断面仪，所以对施作业业，尤其是运送作业搅扰很大。
(3)丈量作业风险：在人员不易挨近的当地，为了获取丈量数据，人员不得不频频挨近风险空间，因此对人员与仪器的安全要挟较大。
(4)丈量费用高：因同一断面要屡次重复丈量，加之丈量进程繁琐，用人多，耗时长，导致丈量费用较高。
(5)丈量数据不牢靠：形成丈量数据不牢靠的原因主要是电子和机械外表的丈量精度不行和处理丈量数据时形成的差错。
咱们选用AVR32处理器构建新式的铁路施工地道安全监测体系，具有无接触、自动化、高精度和高牢靠性等优势，该体系能用于地道施工安全、避免事端产生。
二、需求剖析
2.1 功用要求
体系需求施行监控铁路地道施工安全状况，如图1体系架构，咱们将半导体激光器架起在安稳地围岩上，作为参阅基准点。需求调查的不安稳围岩出架起咱们规划的体系，经过CCD感应光斑的方位，然后反映围岩下沉的状况。
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2.2 功用要求
体系需求高精度地反映铁路围岩下沉的状况，需求扫除外界搅扰要素等影响，比方外界温度，湿度都会影响光线传达的途径;外界光线过强，会形成CCD饱满失真等等。咱们需求消除这些要素，然后到达高精度、高牢靠性等特色
三、方案规划
3.1 体系功用完结原理
体系硬件结构如图2所示：选用AVR EVK1105评价套件为根底，它是选用32位的AT32UC3A0512为中心处理器，外扩256M SDRAM，64M FLASH的评价套件。数据收集部分选用东芝线阵光电耦合器件(CCD)收集地道下沉方位信息，温湿度传感器收集地道环境信息，光线传感器收集外界光强度信息。显现部分选用板上的QVGA(320×240)五颜六色LCD液晶显现，显现数据收集部分收集的信息。因为体系需求进行长时刻地作业，对收集的信息需求做相应的处理，需求显现每分钟/每小时/每天/每月这四个界面，然后直观地反映铁路地道短期和长时间的安全状况，评价和猜测未来的走势。操控部分选用板上的接触挑选按键，到达显现不同界面的作用。数据能够经过板上的SD/MMC接口进行数据贮存，也能够经过以太网接口将数据传输到监控中心。当超越设定的阈值，能够经过板上的高保真音频接口宣布语音提示，设定的报警提示内容能够存储在板上的FLASH傍边。
以上叙说为站点1的接口，其他站点与站点1相似，用于监测铁路地道的各个节点，都能够经过以太网接口将数据传输到监控渠道，然后反映整条铁路地道的全体状况。
3.2 硬件渠道选用及资源配置
硬件渠道选用：32位的AVR EVK1105是依据AT32UC3A0512的评价套件。
运用到板上资源：320×240 QVGA 五颜六色液晶LCD显现器，外展256M SDRAM，64M FLASH，SD/MMC接口，以太网接口，光线传感器，接触按键，高保真音频解码等。
3.3体系软件架构
如图3所示，体系首要收集三个重要信息：光斑方位、温湿度和外界光强度。依据相应的数据算发，消除温湿度和外界光强都光斑方位的影响。假如超越设定的阈值，选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液晶显现和以太网数据传输。
3.4 体系软件流程
3.4 体系估计完结成果
图4是咱们前期选用笔记本显现和处理数据，整个体系巨大。预先选用AVR开发套件，完结相应模块的驱动和规划，小型化、实用化，应用到实践的工程项目傍边。
