冻土地温自动监测系统是集GSM-R无线通信技术、信号采集技术以及计算机网络技术为一体的监测系统。本文介绍冻土地温自动监测系统的硬软件设计和编程方法,冻土地温数据的GSM-R无线网络上传以及为用户提供基于C/S结构的冻土地温数据管理软件的具体实现流程;解决了高采集精度、低系统功耗、电池使用寿命长、远程无线传输及密封性和防雷电干扰等技术难题;实现了对青藏铁路冻土地温数据实时采集、存储以及无线上传,监测人员在任何时间、能接入GSM-R的任何地点都可以自动监测到青藏铁路冻土地温数据。系统已经成功运用在青藏铁路冻土区地温自动监测;系统同样适用于东北冻土区地温的测量,以及对冷库、各种冷藏车温度的检测和自动控制。
针对影响青藏铁路安全行车的冻土温度特性及其测试问题,对比国内外的冻土研究方法,设计含上位机系统和下位机系统青藏铁路冻土地温自动检测系统。选择高精度热敏电阻为温度传感器,设计与布置测试点的深度和间隔,通过下位机定时的地温数据测试、保存与发送,实现地温数据的采集,并采用上位机的接收数据、处理与分析功能,完成地温参数变化的描述与分析,可为冻土面的铁路工程设计提供数据依据。同时,以青藏铁路某两断面地温检测为示例,将系统应用于地温断面的数据采集与分析中,描述冻土的状态对该段青藏铁路的影响。自动检测系统将为青藏铁路的安全与长期稳定运营提供重要的冻土变化信息。
针对实时安全可靠传输青藏铁路冻土地温监测数据的需要,首先介绍GSM-R通信的基本原理,根据青藏铁路工程的实际情况,比较GSM/SMS、GSM-R/GPRS、CDMA3种无线数据传输技术方案的优缺点,最终确定基于GSM-R的数据传输技术方案。并设计无线数据传输相关的协议、单片机软件和数据中心软件。经过工程应用证明,本方案具有设计简单、投资低、数据传输稳定可靠等优点。