• 谈述分布式钢轨应力无线监测系统硬件-论文格式标准

谈述分布式钢轨应力无线监测系统硬件-论文格式标准wWw.7ctiMe.cOm

论文导读:

摘要:近年来,我国高速铁路客运专线建设迅猛发展,为我国的经济建设作出了重大贡献。但与此同时,高速列车的安全运行备受关注。无缝钢轨起着列车导向和承载的作用,监测无缝钢轨的健康状况已成为当务之急。本文针对无缝钢轨安全监测的迫切需求和现实意义,开展了分布式钢轨应力无线监测系统的研究。文章主要从无线监测系统的硬件设计进行了阐述,分别从传感节点、网关以及供电方案设计三方面进行了详细说明。传感节点作为钢轨应变和温度数据的采集装置,其性能直接影响到采集数据的准确性和稳定性。设计时采用了单元模块化思路,由供电单元、采集单元和通信单元组成,并通过两侧插针连接实现彼此间通讯。供电单元为其他两个单元提供高效、稳定、低纹波电压输出的电源。采集单元负责将应变电阻的微弱变化经惠斯通电桥转变成电压信号,经过放大、滤波处理后进入16位A/D转换成数字信号,通过SPI模式传送至MSP430F149微控制器。同时,多路温度传感器DS18B20将采集到的轨温、盒温和节点温度以单总线方式传输到微控制器。处理后的数据经串口发送到通信单元,最后通过Zigbee无线传输方式发送至附近网关。网关包括嵌入式处理器选型、协调器设计、3G模块和G**短信开关功能设计。处理器负责数据计算、协议转换与各通信模块的数据交互。协调器采用Zigbee模块的Coordinator模式作为数据接收核心部分,并对其****电路进行了可靠性设计,为获取准确时间和地理位置信息,电路中采用了u-blox公司生产的GPS模块设计。为能远程操控网关的供电,设计中采用了G**短信开关,并且3G模块的引入,使得网关与监控端服务器建立远程联系。供电采用太阳能电池板和蓄电池方案,根据节点和网关各自耗电量,同时考虑连续使用5-7天选择蓄电池容量,太阳能电池板功耗大小兼顾连续阴雨天气和电池容量。为保护蓄电池,设计中引入充放电控制器来防止电池过充和过放。此外,防雷器的设计保护了设备免遭雷击的损害。最后通过实验室测试和高速铁路现场长期考核,验证了分布式钢轨应力监测系统运行可靠,可以实现对无缝钢轨健康状况的长期实时监测。 关键词:无线监测系统 传感节点 网关 太阳能供电 Zigbee网络
本文由http://www.swuzs.com整理提供,需要****论文可以联系****人员哦。
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 1 绪仑10-17
  • 1.1 课题背景及其研究意义10-11
  • 1.2 国内外发展及研究现状11-15
  • 1.2.1 观测桩法11-12
  • 1.2.2 超声波法12-13
  • 1.2.3 光纤应变检测法13
  • 1.2.4 应变电测法13-15
  • 1.3 本文主要研究内容15-17
  • 2 无线监测系统传感节点设计17-39
  • 2.1 传感节点硬件总体架构17-18
  • 2.2 供电单元设计18-24
  • 2.2.1 电路设计19-23
  • 2.2.2 供电PCB板设计23-24
  • 2.3 采集单元设计24-35
  • 2.3.1 应变信号调理转换电路24-29
  • 2.3.2 单总线多路温度采集电路29-31
  • 2.3.3 微控制器及其****电路31-35
  • 2.4 通信单元设计35-38
  • 2.4.1 Zigbee与其他短距离无线通信技术的比较36-37
  • 2.4.2 Zigbee通信模块接口电路37-38
  • 2.5 本章小结38-39
  • 3 无线监测系统网关设计39-52
  • 3.1 网关设计要求39
  • 3.2 网关总体方案设计39-40
  • 3.3 嵌入式处理器选型40-41
  • 3.4 网关协调器设计41-49
  • 3.4.1 Zigbee协调器模块电路设计42-45
  • 3.4.2 GPS模块电路设计45-46
  • 3.4.3 实验测试GPS模块46-49
  • 3.5 3G模块选型49-50
  • 3.6 G**短信开关50-51
  • 3.7 本章小结51-52
  • 4 无线监测系统供电方案设计52-60
  • 4.1 系统供电方案设计要求52
  • 4.2 供电方案组成部分52-59
  • 4.2.1 太阳能供电方案的整体架构52-53
  • 4.2.2 蓄电池的选型53-55
  • 4.2.3 太阳能电池板的选型55-56
  • 4.2.4 充放电控制器56-57
  • 4.2.5 电源防雷器设计57-59
  • 4.3 本章小结59-60
  • 5 无线监测系统性能测试60-75
  • 5.1 节点性能测试及实验结果60-69
  • 5.1.1 多路温度测量60-62
  • 5.1.2 传感节点的标定和清零62-66
  • 5.1.3 传感节点温漂实验66-68
  • 5.1.4 传感节点时漂实验68-69
  • 5.2 网关性能测试69-73
  • 5.2.1 节点与网关组网测试69-71
  • 5.2.2 通讯距离测试71-73
  • 5.3 某城际高速铁路现场测试73-74
  • 5.4 本章小结74-75
  • 结论75-77
  • 参考文献77-80
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
  • 致谢81-82