基于嵌入式技术的列车接近预警系统的研究及应用
发布时间：2020-12-30 23:33
由于铁路工程自身的特殊性,施工过程中存在高度的风险,使得施工人员的人身安全以及铁路工程的使用建设安全受到威胁,甚至会造成非常严重的人员与铁路列车事故。此外,现有的列车控制系统也存在着许多不可预测的微小问题,可能导致许多不可预知的灾难后果,且无法及时的进行提前防控。为解决上述问题,本文设计并实现了一个专用的列车接近预警系统,作为一种防碰撞、防灾害系统为行车安全提供辅助预警信息。该系统由地面监测设备、车载设备、定位设备和无线通信设备组成。地面设备完成周围环境状态的信息采集,将异常预警信息发送给地面监测中心;车载设备作为系统的一个重要的组成部分,通过无线通信技术接收地面监测设备发来的预报警编码信号,其中使用FFSK调制进行数模转换,引用CRC校验、通信协议加解密算法等技术降低信号在空中传输时的误码率,保证信号传输的准确率,最后通过智能语音预警技术实现相关预报警信息的语音播报,提示机车乘务员按相关规定行车。系统前端采用可重用的MVVM架构实时显示监测数据,后端采用MySQL数据库存储数据,并通过北斗/GPS模块及时获取行驶列车的实时位置,利用虚拟专网VPN进行信息交换,实现对司乘人员的报警。本...
【文章来源】： 任晓辉 电子科技大学
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MVVM架构结构图
本系统需要实现对机车和施工防护点的定位及时准确,并且对铁路危险情况预报警信息的传输达到及时、安全、可靠的效果,同时最终设计产品具备野外长时间工作,功耗低,能源的使用符合技术规范要求的需求,因此该系统需要具备下位机信息采集以及定位、无线通信、车载设备监测列车位置并接收预警信息,预警信息前端界面显示,后台系统统一调度等功能。系统为嵌入式实时系统,涉及底层的硬件系统,且在硬件系统的基础上搭建软件系统,最后完成整个列车接近预警系统。因此,需求分析部分主要涉及硬件系统和软件系统两部分,下面将对这两部分的具体需求进行论述,系统数据流图如图3-1所示。3.2.1 硬件系统需求分析
本系统是一个以ARM为底层控制核心的,通过北斗卫星导航系统实时定位以及以无线数字电台和虚拟专网VPN为通信和数据传输方式的,结合嵌入式智能语音预警技术的铁路列车接近预警系统,系统网络拓扑示意图如图3-2所示。监测单元部分主要由温湿度传感器、三轴加速度传感器、雨量监测传感器、红外传感器等组成,负责铁路上的雨量监测、轨温检测、异物侵限监测、水位监测、路基设备监测和危岩监测等,监测单元将异常监测数据发送给地面检测中心,形成预警预报信息,通过无线数字电台发送给车载设备,为了数据的准确性、稳定性以及可靠性同时使用虚拟专网VPN技术将信息发送给车载设备,这种双重通信的方式在野外环境的运行中是必不可缺的。北斗定位模块将报警位置及列车位置实时的发送到后台以确定灾害的位置,工作人员根据列车与灾害地点作出正确指示,同时可以提醒附近施工人员灾害的发生以及列车的接近,列车接近预警系统的功能图如图3-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于协程的高并发架构研究[J]. 刘健,黄才胜. 数字技术与应用. 2018(04)
[2]阿尔斯通公司获得荷兰铁路公司城际电动车组合同[J]. 李晓琳. 国外铁道车辆. 2018(02)
[3]虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的运用[J]. 姚芳,王亚利. 电脑迷. 2017(05)
[4]Web前端中MVVM框架的应用研究[J]. 莫文水. 网络安全技术与应用. 2017(04)
[5]基于Go语言的消息推送平台的设计与实现[J]. 王伯槐,张烨. 数码设计. 2017(02)
[6]基于ARM Cortex-M4的构件化汇编框架的研究[J]. 蔡伯峰,王宜怀. 计算机测量与控制. 2016(10)
[7]浅谈DMR数传电台的发展必要性以及技术实现[J]. 郑炳华. 无线互联科技. 2016(04)
[8]海量环境监测数据存储与共享平台[J]. 李琦,王光明,朱林. 自动化仪表. 2016(02)
[9]基于STC单片机WAVE音乐播放器的设计与实现[J]. 刘垣,李外云,赵嘉怡. 科技创新与应用. 2015(34)
[10]Redis架构下的MySQL数据库性能提升浅析[J]. 舒伟,刘兵. 通讯世界. 2015(14)
硕士论文
[1]基于基站的GIS系统及其应用的研究与实现[D]. 张腾.电子科技大学 2016
[2]REST架构风格在异构系统集成中的研究与实现[D]. 邓健安.华北电力大学 2016
[3]列车防撞辅助预警系统的研究与实现[D]. 郑策.北京交通大学 2015
[4]基于MVVM架构的移动智能终端学习平台的研究和实现[D]. 封宇.广西大学 2014
[5]机车防撞雷达的信号处理与目标检测技术研究[D]. 樊家良.哈尔滨工业大学 2014
[6]列车追踪接近预警系统车载设备优化设计[D]. 吴波前.北京交通大学 2014
本文编号：2948505
【文章来源】： 任晓辉 电子科技大学
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MVVM架构结构图
本系统需要实现对机车和施工防护点的定位及时准确,并且对铁路危险情况预报警信息的传输达到及时、安全、可靠的效果,同时最终设计产品具备野外长时间工作,功耗低,能源的使用符合技术规范要求的需求,因此该系统需要具备下位机信息采集以及定位、无线通信、车载设备监测列车位置并接收预警信息,预警信息前端界面显示,后台系统统一调度等功能。系统为嵌入式实时系统,涉及底层的硬件系统,且在硬件系统的基础上搭建软件系统,最后完成整个列车接近预警系统。因此,需求分析部分主要涉及硬件系统和软件系统两部分,下面将对这两部分的具体需求进行论述,系统数据流图如图3-1所示。3.2.1 硬件系统需求分析
本系统是一个以ARM为底层控制核心的,通过北斗卫星导航系统实时定位以及以无线数字电台和虚拟专网VPN为通信和数据传输方式的,结合嵌入式智能语音预警技术的铁路列车接近预警系统,系统网络拓扑示意图如图3-2所示。监测单元部分主要由温湿度传感器、三轴加速度传感器、雨量监测传感器、红外传感器等组成,负责铁路上的雨量监测、轨温检测、异物侵限监测、水位监测、路基设备监测和危岩监测等,监测单元将异常监测数据发送给地面检测中心,形成预警预报信息,通过无线数字电台发送给车载设备,为了数据的准确性、稳定性以及可靠性同时使用虚拟专网VPN技术将信息发送给车载设备,这种双重通信的方式在野外环境的运行中是必不可缺的。北斗定位模块将报警位置及列车位置实时的发送到后台以确定灾害的位置,工作人员根据列车与灾害地点作出正确指示,同时可以提醒附近施工人员灾害的发生以及列车的接近,列车接近预警系统的功能图如图3-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于协程的高并发架构研究[J]. 刘健,黄才胜. 数字技术与应用. 2018(04)
[2]阿尔斯通公司获得荷兰铁路公司城际电动车组合同[J]. 李晓琳. 国外铁道车辆. 2018(02)
[3]虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的运用[J]. 姚芳,王亚利. 电脑迷. 2017(05)
[4]Web前端中MVVM框架的应用研究[J]. 莫文水. 网络安全技术与应用. 2017(04)
[5]基于Go语言的消息推送平台的设计与实现[J]. 王伯槐,张烨. 数码设计. 2017(02)
[6]基于ARM Cortex-M4的构件化汇编框架的研究[J]. 蔡伯峰,王宜怀. 计算机测量与控制. 2016(10)
[7]浅谈DMR数传电台的发展必要性以及技术实现[J]. 郑炳华. 无线互联科技. 2016(04)
[8]海量环境监测数据存储与共享平台[J]. 李琦,王光明,朱林. 自动化仪表. 2016(02)
[9]基于STC单片机WAVE音乐播放器的设计与实现[J]. 刘垣,李外云,赵嘉怡. 科技创新与应用. 2015(34)
[10]Redis架构下的MySQL数据库性能提升浅析[J]. 舒伟,刘兵. 通讯世界. 2015(14)
硕士论文
[1]基于基站的GIS系统及其应用的研究与实现[D]. 张腾.电子科技大学 2016
[2]REST架构风格在异构系统集成中的研究与实现[D]. 邓健安.华北电力大学 2016
[3]列车防撞辅助预警系统的研究与实现[D]. 郑策.北京交通大学 2015
[4]基于MVVM架构的移动智能终端学习平台的研究和实现[D]. 封宇.广西大学 2014
[5]机车防撞雷达的信号处理与目标检测技术研究[D]. 樊家良.哈尔滨工业大学 2014
[6]列车追踪接近预警系统车载设备优化设计[D]. 吴波前.北京交通大学 2014
本文编号：2948505
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