基于LORA的铁路车站设备状态监测系统研究与设计
发布时间：2021-08-30 19:06
近些年,随着铁路车站现代化程度的提高,除了车站内电梯、扶梯这种对乘客生命安全会造成影响的设备需要重点监测维护外,站内闸机、自动售票机等与乘客息息相关的旅服设备也直接影响到乘客的出行效率和满意度,所以对这些设备运行状态进行准确有效地监测,是很重要的。随着无线通信技术的发展,监测数据有线传输方式逐渐被更经济实用的无线传输方式所取代。因此,本文针对监测系统中信号采集和信息传输两大关键技术,研究并设计了应用于铁路车站设备状态的监测系统,该系统主要侧重于下位机的功能实现,可以完成设备状态信号的精准采集,以及通过LoRa无线技术的可靠传输。首先,本文从铁路车站需要监测的设备和具体场景入手,分析了监测系统的功能需求,并对信号检测的方法与监测系统适合采用的无线网络方案进行了分析。其次,设计了可以实现监测系统设备状态信号采集与信息传输功能的硬件系统,其中重点设计了模数转换前端的信号调理电路,并完成了除外接传感器外的整个硬件系统的PCB设计与实现。然后,根据LoRa技术的特点,结合铁路车站的场景,提出了一种“基于速率的分组式时分多址”无线网络通信策略,并设计了相应的MAC协议,完成了协议移植。最后,分别从...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车站设备总体分类图??Ｆｉｇ?２．１?Ｓｔａｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｍａｐ??
?大连交通大学工学硕士学位论文???ｍ?４?＇參－??＼?ｆ??图２．２车站结构示意图??Ｆｉｇ?２．２?Ｓｔａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??根据上述设备的特点，将需要监测的常见的状态参量整理如下，见表２．１所示。??表２．１设备需要监测的状态参量??Ｔａｂｌｅ?２．１?Ｓｔａｔｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｔｈａｔ?ｔｈｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｎｅｅｄｓ?ｔｏ?ｍｏｎｉｔｏｒ??＇－ｒｆｃ?｜￣ｙ￣??项目?＇、日由?，ｅｒｔｐ?？？士?闭合＝电机?位移?电流??，?ｉｍ度?湿度?振动?形变?唉尸?Ｍ?加速?＋＋、＾＿?，．?＾??名称?计数?＆?转速?偏差?电压??度??自动??售取?￣ｊ?ｖ??票机??闸机?Ｖ?彳?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ??直梯??Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ??娜丨?Ｉ?Ｉ?丨?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?丨??结合表２．１，分别对监测如下三个设备状态参量的原因进行分析：??（１）自动售取票机??自动售取票机主要是以内部电子线路故障为主，常常由于温度、湿度过高，影响电??子线路的正常工作，进而影响自动售取票机的工作，所以电子设备在温度和湿度的控制??上要监测好。因而对其主要以温度、湿度参量的监测为主１３３，３４］。??８??
??第二章系统的总体设计???ｄ?ｆ?０??中继节点？ｃｍ节点?ｉｔ?＿?．１??雜节点（吵）?雜节点（（￥））?絲节点（（ｆ））??１?＆?Ａ?监铡中心??…觀…Ｉ…??被＆消设备被监测设备?被ｓ测设备??图２．３监测网络结构图??Ｆｉｇ?２．３?Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??２．２信号检测方法分析??２．２．１传感器选型分析??设备状态监测中最重要的就是根据不同设备种类和设备的不同状态参量选择合理??的传感器，而传感器的类型千差万别，根据不同用途、原理、输出信号的形式又可以分??为很多种。通常根据传感器输出信号连续或者离散，分为模拟传感器和数字传感器。由??于现在大多数设备状态监测前端的信号采集依然使用模拟传感器，而在众多模拟传感器??中电阻式传感器是应用最为广泛的一类传感器，所以本节主要针对此类传感器工作原理，??以及输出的采集信号特点进行研宄，为后文设计信号采集电路做理论铺垫。??模拟传感器顾名思义就是输出为模拟信号，由于现在都是数字信号系统处理采集信??号，所以需要将采集的信号进行数字化，才能进行后续的处理和传输工作。而数字传感??器，由于内部集成了ＡＤ采集单元，己经对采集信号进行了数字化处理，所以可以直接??输出数字信号。??有些采集的信号是复杂的模拟量，并不是直接接到ＡＤＣ电路中量化那么简单，尤??其是对输出微小信号的检测，需要对微小信号进行放大、滤波等处理，其功能电路相对??复杂，还要考虑周围电磁干扰对其影响，涉及到电磁兼容等诸多领域，因此需要外加信??号调理电路进行前期处理，本文第三章就对此重点研宄。??在铁路车站设备中，会涉及到温度、湿度、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LoRa的智能图书馆座位管理系统设计与实现[J]. 罗志鹏,张伟,陈琪玮,沈琼霞. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]基于LoRa的地下停车场车辆定位系统设计[J]. 庄凯凯,何安平,袁磊,冯志华,吴尽昭. 计算机测量与控制. 2019(02)
[3]基于LoRa的体育馆监测系统[J]. 张燕,任安虎. 信息技术. 2019(01)
[4]基于LORA技术的无线在线振动监测系统[J]. 王明吉,崔青巍,李玉爽. 电子设计工程. 2018(23)
[5]互联网巨头借LoRa撬动物联网产业发展[J]. 赵小飞. 中国电信业. 2018(09)
[6]基于LoRa的学生宿舍智能抄表系统设计[J]. 雷宇. 机电工程技术. 2018(08)
[7]物联网LoRa技术的应用与发展[J]. 蒋武洲,周海东,刘福,张博. 电视技术. 2018(08)
[8]惠斯通电桥原理及应用研究[J]. 张丽琴,徐士涛. 赤峰学院学报(自然科学版). 2018(07)
[9]在争议中稳步前行 LoRa中国发展势头强劲[J]. 王熙. 通信世界. 2018(18)
[10]基于LoRa的车辆称重系统中低功耗无线模块设计[J]. 林硕,张荣晶. 自动化与仪表. 2018(05)
硕士论文
[1]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[2]基于433MHz无线自组传感器网络系统的研究与设计[D]. 王荣.天津理工大学 2018
[3]曳引式电梯常见故障分析及状态监测系统设计[D]. 宋子博.河北科技大学 2017
[4]基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D]. 柳永波.西安电子科技大学 2017
[5]电梯设备安全性评估的研究[D]. 万林.东南大学 2016
[6]基于嵌入式的工业无线远程故障监测系统的应用与研究[D]. 李健.大连交通大学 2014
[7]基于dsPIC的闸机扇门控制系统研究[D]. 杨继桐.南京理工大学 2014
[8]基于ZigBee的电梯状态信息无线监测系统[D]. 刁莎.东华大学 2013
[9]自动检票闸机拍打门控制系统研究[D]. 和丽真.南京理工大学 2013
[10]电梯实时监控与故障报警系统设计研究[D]. 金新锋.浙江大学 2012
本文编号：3373338
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车站设备总体分类图??Ｆｉｇ?２．１?Ｓｔａｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｍａｐ??
?大连交通大学工学硕士学位论文???ｍ?４?＇參－??＼?ｆ??图２．２车站结构示意图??Ｆｉｇ?２．２?Ｓｔａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??根据上述设备的特点，将需要监测的常见的状态参量整理如下，见表２．１所示。??表２．１设备需要监测的状态参量??Ｔａｂｌｅ?２．１?Ｓｔａｔｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｔｈａｔ?ｔｈｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｎｅｅｄｓ?ｔｏ?ｍｏｎｉｔｏｒ??＇－ｒｆｃ?｜￣ｙ￣??项目?＇、日由?，ｅｒｔｐ?？？士?闭合＝电机?位移?电流??，?ｉｍ度?湿度?振动?形变?唉尸?Ｍ?加速?＋＋、＾＿?，．?＾??名称?计数?＆?转速?偏差?电压??度??自动??售取?￣ｊ?ｖ??票机??闸机?Ｖ?彳?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ??直梯??Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ??娜丨?Ｉ?Ｉ?丨?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?丨??结合表２．１，分别对监测如下三个设备状态参量的原因进行分析：??（１）自动售取票机??自动售取票机主要是以内部电子线路故障为主，常常由于温度、湿度过高，影响电??子线路的正常工作，进而影响自动售取票机的工作，所以电子设备在温度和湿度的控制??上要监测好。因而对其主要以温度、湿度参量的监测为主１３３，３４］。??８??
??第二章系统的总体设计???ｄ?ｆ?０??中继节点？ｃｍ节点?ｉｔ?＿?．１??雜节点（吵）?雜节点（（￥））?絲节点（（ｆ））??１?＆?Ａ?监铡中心??…觀…Ｉ…??被＆消设备被监测设备?被ｓ测设备??图２．３监测网络结构图??Ｆｉｇ?２．３?Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??２．２信号检测方法分析??２．２．１传感器选型分析??设备状态监测中最重要的就是根据不同设备种类和设备的不同状态参量选择合理??的传感器，而传感器的类型千差万别，根据不同用途、原理、输出信号的形式又可以分??为很多种。通常根据传感器输出信号连续或者离散，分为模拟传感器和数字传感器。由??于现在大多数设备状态监测前端的信号采集依然使用模拟传感器，而在众多模拟传感器??中电阻式传感器是应用最为广泛的一类传感器，所以本节主要针对此类传感器工作原理，??以及输出的采集信号特点进行研宄，为后文设计信号采集电路做理论铺垫。??模拟传感器顾名思义就是输出为模拟信号，由于现在都是数字信号系统处理采集信??号，所以需要将采集的信号进行数字化，才能进行后续的处理和传输工作。而数字传感??器，由于内部集成了ＡＤ采集单元，己经对采集信号进行了数字化处理，所以可以直接??输出数字信号。??有些采集的信号是复杂的模拟量，并不是直接接到ＡＤＣ电路中量化那么简单，尤??其是对输出微小信号的检测，需要对微小信号进行放大、滤波等处理，其功能电路相对??复杂，还要考虑周围电磁干扰对其影响，涉及到电磁兼容等诸多领域，因此需要外加信??号调理电路进行前期处理，本文第三章就对此重点研宄。??在铁路车站设备中，会涉及到温度、湿度、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LoRa的智能图书馆座位管理系统设计与实现[J]. 罗志鹏,张伟,陈琪玮,沈琼霞. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]基于LoRa的地下停车场车辆定位系统设计[J]. 庄凯凯,何安平,袁磊,冯志华,吴尽昭. 计算机测量与控制. 2019(02)
[3]基于LoRa的体育馆监测系统[J]. 张燕,任安虎. 信息技术. 2019(01)
[4]基于LORA技术的无线在线振动监测系统[J]. 王明吉,崔青巍,李玉爽. 电子设计工程. 2018(23)
[5]互联网巨头借LoRa撬动物联网产业发展[J]. 赵小飞. 中国电信业. 2018(09)
[6]基于LoRa的学生宿舍智能抄表系统设计[J]. 雷宇. 机电工程技术. 2018(08)
[7]物联网LoRa技术的应用与发展[J]. 蒋武洲,周海东,刘福,张博. 电视技术. 2018(08)
[8]惠斯通电桥原理及应用研究[J]. 张丽琴,徐士涛. 赤峰学院学报(自然科学版). 2018(07)
[9]在争议中稳步前行 LoRa中国发展势头强劲[J]. 王熙. 通信世界. 2018(18)
[10]基于LoRa的车辆称重系统中低功耗无线模块设计[J]. 林硕,张荣晶. 自动化与仪表. 2018(05)
硕士论文
[1]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[2]基于433MHz无线自组传感器网络系统的研究与设计[D]. 王荣.天津理工大学 2018
[3]曳引式电梯常见故障分析及状态监测系统设计[D]. 宋子博.河北科技大学 2017
[4]基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D]. 柳永波.西安电子科技大学 2017
[5]电梯设备安全性评估的研究[D]. 万林.东南大学 2016
[6]基于嵌入式的工业无线远程故障监测系统的应用与研究[D]. 李健.大连交通大学 2014
[7]基于dsPIC的闸机扇门控制系统研究[D]. 杨继桐.南京理工大学 2014
[8]基于ZigBee的电梯状态信息无线监测系统[D]. 刁莎.东华大学 2013
[9]自动检票闸机拍打门控制系统研究[D]. 和丽真.南京理工大学 2013
[10]电梯实时监控与故障报警系统设计研究[D]. 金新锋.浙江大学 2012
本文编号：3373338
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3373338.html
