基于ZigBee技术的预制梁测温系统研究

发布时间：2020-08-02 18:39

【摘要】：预制箱梁广泛应用于铁路客运专线、桥梁等重要交通设施中,为了保证列车行驶的舒适性和安全性,对预制箱梁的质量提出了严格的要求。为了进一步提升箱梁的安全性和耐久性,箱梁混凝土浇筑完成后,需要进行72小时的蒸汽养护。养护过程中根据温度信息调整蒸汽量,如果温度控制不好很容易使箱梁产生不同程度的裂缝,无法满足工程需求。所以,温度控制在预制箱梁蒸汽养护过程中极为重要,需要实时、准确测量梁体芯部、表层和周围环境温度。本文应用ZigBee技术设计了预制梁无线温度监测系统,能够将温度信息实时稳定的传送到监控中心,方便工作人员随时监测温度。以STM32处理器和AT86RF212射频芯片为中心设计无线节点硬件电路;应用DS18B20温度传感器采集关键点温度信息,并通过无线节点将温度数据发送至协调器,协调器通过串口发送到上位机;利用组态王软件编程上位机监测界面,对采集的温度信息进行分析处理,实现实时监控、数据存储和报警等功能。该设计使用开源的Contiki操作系统和FreakZ协议栈搭建无线传感器网络,并移植到无线节点中。然后根据Zigbee标准协议添加测温程序,修改了Contiki和FreakZ协议栈代码,通过调试使得修改后的协议栈更加稳定,完成数据的无线收发。通过分析Zigbee路由协议,改进了无线网络的路由算法并对算法进行仿真。使用终端仿真软件对网络命令调用和网络拓扑结构进行分析,完成ZigBee无线网络的组网测试;分析节点传输路径完成路由算法测试;测温系统经过测试,实现了上位机对上传信息的处理、实时显示、记录保存等功能,满足预制箱梁多点无线测温的设计要求。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.471
【图文】：

构架图,构架图,系统方案

图 2-1 系统方案构架图部分：MCU 和射频模块在一个芯片上，如图 2-2 所示。处理器中线通信协议和上层应用程序，使用很少的外部元件就可以无线收发。I 公司的 CC2530 芯片，处理器和射频模块集成在一个芯片间小。但是相关传输的协议栈是半开源的，并且被封装，加大了难度。CC2530 芯片的工作频段和 WiFi、无线 USB工作频段相同都是 2.4 GHz。在同频段下传输传输信号很容输过程中使用的 CC2530 设备数量有限制，例如在智能家根据相关专业人士做实验得出的结论，CC2530 芯片一旦超别不稳定，传输效率也比较低。因此不适用于本系统。

设计方案,频段,芯片

图 2-2 片上 SOC 设计方案处理器和射频芯片分离的模式，灵活测试的难度。选择当前比较流行的收发器。AT86RF212 无线射频芯片符合比较远。该模块工作在 780 MHz 频段准，特别开放了 780 MHz 频段，信道准也专门为中国频段设定了物理层和1 芯片和 AT86RF212 芯片分离模式的

实物,不锈钢,无线通信技术,工作频段

图 2-4 DS18B20 不锈钢封装实物图传输技术有蓝牙（Bluetooth）、UWB各有优势，应用领域也各不相同。性表 2-1 无线通信技术的性能比较域工作频段最高速率传输范缆 2.4 GHz 1 Mb/s 10 m位3.1GHz-10.6GHz110Mb/s 10m、2.4GHz/5GHz 54Mb/s 10~300制2.4GHz/868MHz/915MHz250Kb/s 10~100

【参考文献】