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高速铁路路基沉降远程预警系统的研究与实现

作　者: 季硕
导　师: 周炎涛
学　校: 湖南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 高速铁路路基沉降语言集成查询网络通信统一建模语言
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 152次
引　用: 1次
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内容摘要

对高速铁路路基沉降进行监测是保证路基安全的重要手段，也是确保高速铁路稳定性和可靠性的重要保证。构建高速铁路路基沉降远程预警系统是近些年来的发展趋势，通过对路基沉降数据的采集、处理与分析，可以实时掌握高速铁路路基性态并科学指导施工。这对于提高铁路系统的自动化程度，改善系统的可靠性，促进铁路路基设计的科技进步，都具有十分重要的意义。本文综合运用沉降监测技术、软件开发技术、测绘技术、网络通信技术、以及数据库技术，构建符合实际监测需要的高速铁路路基沉降远程预警系统，主要内容如下：（1）分析国内外高速铁路路基沉降监测的研究现状以及发展趋势，结合典型事故案例，明确了论文选题的重要意义。（2）分析了高速铁路路基沉降的原因和路基沉降的测量原理，并就系统中主要采用的监控设备和系统开发平台做了简要介绍。（3）根据系统的功能需求与设计要求完成系统模块划分，并论述了系统的总体结构，利用统一建模语言完成了对系统的总体建模，并采用面向数据的方法给出了系统数据库的设计方案。（4）设计网络通信协议并就消息边界问题进行相应处理，结合工程环境设计了数据采集模块的业务调度算法，论述了仪器通信接口的设计，并就其可扩展性处理以及与业务逻辑层的交互做了重点阐述。（5）结合Lua脚本语言实现了对采集数据的换算，根据系统需要，设计并实现了基于LINQ to ADO.NET的两种数据访问实现方案。（6）分析了常用数学估计方法的优劣，并据此设计了基于验后方差估计的数据平差算法，讨论了多元线性回归模型在数据分析预测中的应用，分别结合ZedGraph开源控件与VSTO技术实现了系统的图形与报表功能。本文研究并实现了高速铁路路基沉降远程预警系统，它充分结合了监控环境的特点，结构轻巧，层次分明，有效满足了高速铁路路基沉降的监测需求，具有节约投资，可移植性强等优点，该方案也可广泛应用于交通、电力、矿山、水利等其他工业控制领域。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 高速铁路路基沉降监测概述  11-12
    1.1.1 高速铁路发展概述  11
    1.1.2 路基沉降监测概述  11-12
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  12-14
    1.2.1 国外研究状况及发展趋势  12-13
    1.2.2 国内研究状况及发展趋势  13-14
  1.3 论文选题来源及意义  14-16
    1.3.1 论文选题来源  14-15
    1.3.2 论文选题意义  15-16
  1.4 本文研究主要内容  16-17
第2章高速铁路路基沉降远程预警系统背景知识  17-22
  2.1 路基沉降原因分析  17
  2.2 路基沉降测量原理  17-18
  2.3 系统主要监控设备  18-20
    2.3.1 智能 CCD 水平监测仪  18-19
    2.3.2 智能 CCD 基准测量仪  19
    2.3.3 网络自动化控制平台  19-20
    2.3.4 列车通行记录仪  20
  2.4 系统开发平台简介  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章高速铁路路基沉降远程预警系统总体设计  22-36
  3.1 高速铁路路基沉降远程预警系统需求分析  22-23
    3.1.1 功能需求分析  22
    3.1.2 基本设计要求  22-23
    3.1.3 系统模块划分  23
  3.2 高速铁路路基沉降远程预警系统总体结构  23-26
    3.2.1 基本监控结构  24-25
    3.2.2 区段监控系统  25-26
    3.2.3 全线监控系统  26
  3.3 高速铁路路基沉降远程预警系统总体建模  26-30
    3.3.1 统一建模语言  26-27
    3.3.2 系统用例图  27-28
    3.3.3 系统协作图  28-30
  3.4 高速铁路路基沉降远程预警系统数据库设计  30-35
    3.4.1 数据库需求分析  31-32
    3.4.2 数据库概念设计  32-34
    3.4.3 数据库逻辑设计  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章高速铁路路基沉降数据采集模块详细设计  36-50
  4.1 数据采集模块综述  36-37
    4.1.1 系统结构框图  36
    4.1.2 系统交互控制流程  36-37
  4.2 网络通信接口设计  37-42
    4.2.1 面向连接的 Socket 通信  38-39
    4.2.2 网络通信协议  39-40
    4.2.3 消息边界处理  40
    4.2.4 业务调度设计  40-42
  4.3 仪器通信接口设计  42-49
    4.3.1 仪器通信类设计  43-44
    4.3.2 通信协议类设计  44
    4.3.3 仪器通信接口交互设计  44-47
    4.3.4 协议可扩展性处理  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章高速铁路路基沉降数据存储模块详细设计  50-57
  5.1 数据存储模块综述  50
  5.2 数据换算功能实现  50-53
    5.2.1 Lua 脚本语言  50
    5.2.2 数据换算流程  50-52
    5.2.3 基于 Lua 的数据换算实现  52-53
  5.3 数据访问功能实现  53-56
    5.3.1 ADO.NET 技术  53-54
    5.3.2 语言集成查询  54
    5.3.3 数据访问技术要点  54-56
  5.4 本章小结  56-57
第6章高速铁路路基沉降数据处理模块详细设计  57-71
  6.1 数据处理模块综述  57-58
  6.2 数据平差处理  58-63
    6.2.1 数据平差处理概述  58
    6.2.2 平差模型的预期目标  58
    6.2.3 数学平差方法选择  58-61
    6.2.4 基于验后方差估计的平差方法  61-63
  6.3 数据分析预测  63-66
    6.3.1 多元线性回归模型  63-64
    6.3.2 最佳回归模型的选择  64-65
    6.3.3 回归模型的假设检验  65-66
  6.4 图形与报表功能实现  66-70
    6.4.1 图形功能的实现  66-68
    6.4.2 报表功能的实现  68-70
  6.5 本章小结  70-71
总结与展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
附录A 攻读学位期间发表的论文  77-78
附录B 攻读学位期间参加的科研项目  78

高速铁路路基沉降远程预警系统的研究与实现

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