[实用新型]一种基于多参量融合传感的钢轨受力状态监测系统

摘要

本实用新型提供了一种基于多参量融合传感的钢轨受力状态监测系统，属于铁路安全监测技术领域。该钢轨受力状态监测系统包括数据采集节点、网关、接入服务器、数据库和客户端；数据采集节点上集成了应变、温度、湿度、供电模块和加速度传感器，以及传感器的数据采集模块、无线传输模块和嵌入式处理模块；网关包括电源管理模块、ZigBee通信模块、嵌入式数据处理模块和4G网络通信模块；接入服务器和数据库位于具有固定网络地址的电脑上；客户端用于对数据采集节点安装位置处轨道的健康状态进行评估和显示。该钢轨受力状态监测系统可实现对钢轨受力状态的全天候监测，极大提高钢轨受力状态的监测效果，并降低工人的劳动强度。

主权项

1.一种基于多参量融合传感的钢轨受力状态监测系统，其特征在于，该钢轨受力状态监测系统包括数据采集节点、网关、接入服务器、数据库和客户端；/n所述的数据采集节点设置在钢轨上，每个数据采集节点集成了应变、温度、湿度、供电模块和加速度传感器，以及各个传感器的数据采集模块、无线传输模块和嵌入式处理模块；/n所述的供电模块实现供电电压的转换，为数据采集模块、嵌入式处理模块和无线传输模块提供稳定、纹波小的直流电压；/n应变传感器设置在钢轨轨腰处，用于测量无列车通过时钢轨的纵向应变和垂向应变；温度传感器用于测量钢轨的温度；湿度传感器测量环境的湿度；加速度传感器通过夹具固定在钢轨上，测量列车通过时钢轨振动的垂向加速度；各个传感器均通过导线连接到数据采集模块的电路板上；/n所述的数据采集模块的电路板上集成了应变采集电路、温度采集电路、湿度采集电路和加速度采集电路；应变采集电路对应变传感器产生的模拟信号进行放大、滤波及A/D转换后传给嵌入式处理模块；温度采集电路和湿度采集电路分别采集温度传感器与湿度传感器产生的数字量数据，并直接将数字量数据传给嵌入式处理模块；加速度采集电路对加速度传感器产生的信号进行放大、滤波、A/D转换以及暂存后传给嵌入式处理模块；/n所述的无线传输模块包括ZigBee通信模块和接口电路，作用是与网关进行实时通信，将传感器采集到的数据发送给网关并接收网关下发的命令；/n所述的嵌入式处理模块用于协调数据采集节点中各个模块的工作，并控制无线传输模块对网关的数据进行收发，以及根据网关下发的控制命令控制数据采集模块按照指定模式进行数据的采集；嵌入式处理模块包括STM32处理器、外部Flash电路、时钟电路和看门狗电路；STM32处理器为单片机芯片，通过接口和数据采集模块的各电路相连，控制各电路的动作；外部Flash电路作为STM32处理器内存的补充，存储传感器数据；时钟电路用于产生时间信息，STM32处理器在控制传感器数据传输的同时，将时间信息加在传感器数据中；看门狗电路来监控STM32处理器的运行状态；当STM32处理器工作出现异常时，看门狗电路产生复位信号，对STM32处理器进行复位，使STM32处理器重新正常工作；/n所述的网关用于实现与多个数据采集节点同时进行通信，负责将数据采集节点传输过来的数据通过4G网络发送给接入服务器，以及接收和转发客户端发送过来的控制命令；网关包括电源管理模块、ZigBee通信模块、嵌入式数据处理模块和4G网络通信模块；电源管理模块负责为其他模块供电，同时根据嵌入式数据处理模块的命令，控制电源的接通和断开，从而实现远程控制网关的开关；ZigBee通信模块负责与数据采集节点进行通信，网络标识符PANID是网关与多个数据采集节点进行组网通信的依据，当数据采集节点和网关的PANID一致时两者才能组网通信；嵌入式数据处理模块负责控制数据的传输以及协调管理网关中各功能模块的运行；4G网络通信模块为网关和互联网提供硬件接口，网关数据通过4G网络通信模块发送给接入服务器；/n所述的数据库设置于具有固定网络地址的电脑上，网关根据接入服务器的网络地址和接入服务器侦听的端口号，向接入服务器发送数据，接入服务器接收数据并转存在数据库中；/n所述的客户端用于对数据采集节点所在位置处轨道的健康状态进行监测和显示。/n