地下综合管廊井盖的安全监控系统设计

发布时间：2020-09-16 21:38

　　地下综合管廊是一种新型市政基础设施,对于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市发展具有重要作用。因此,应用于地下综合管廊上的智能井盖被人们所关注与研究,本文致力于研究一种能实现远程监控综合管廊井盖安全的控制系统,但考虑到现实问题,位于地面上的井盖避免不了被汽车碾压的情况,因此需要识别汽车碾压井盖与其它重物击打井盖振动的不同,系统通过nRF24L01无线通信和RS-485有线通信的双回路冗余通信将报警信号传输至远端监控中心,并通过GPRS功能将报警信息发送至监管人手机,保证综合管廊井盖的安全。平时工作人员维修时,需要主机对某个井盖授权,然后通过遥控器来打开各个井盖,否则就会报警,整个系统包含三个子系统:1)遥控器,遥控器上有设定键、增加/打开键、确认/换位键,减少键,电源键,输入指定的井盖编号和正确的授权码,通过无线网络可以打开任意地址编码井盖上的电磁铁锁具,然后用扳手打开井盖。2)主机控制盒,放置在远端监控中心,当打开某个井盖时,主机通过无线网络和RS-485 总线发送授权码给被打开井盖,然后遥控器设定授权码打开井盖。当行程开关检测到某个井盖被撬开或振动传感器受到暴力撞击企图砸碎井盖非法进入时,从机会发送报警信号给主机,主机发出警报声,在数码管上显示报警井盖的地址编码并发送报警短信给监管人。3)每个井盖上都有个从机控制盒,平时从机处于接收状态,当主机发送的经过加密的授权码以广播式传输时,被授权的从机数码管上显示解密后的授权码,并等待遥控器的打开信号。如果发生偶然情况报警信息与授权信息同时到达某从机,无线模块具有多通道双向传输功能,并不发生冲突。本文首先阐述了无线网络技术和现场总线技术现状与汽车的相关振动情况,并简要介绍了 nRF24L01和RS-485总线。其次对振动信号采集和分析处理的理论进行相关论述,介绍了振动信号采集的参数与信号采样定理及信号的混频,然后是信号的分析处理,包括对时域信号的统计处理、概率分布和时频变换方法--傅利叶变换。然后设计了系统总体方案,对无线网络通信、有线通信和路由协议的选择做了较为详细的说明,并从硬件设计和软件设计层面将本系统具体化,最后进行实验测试,测试结果表明该系统通信正常,达到设计要求并得出识别汽车碾压井盖与铁锤击打井盖的方法。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU990.3
【部分图文】：

控制盒,主机,井盖,遥控器

需要请求主机对某个井盖授权，然后通过遥控器或手机来打开各个井盖，否则就会报警，逡逑整个系统包含三个子系统：逡逑第一是遥控器，如图２－１所示，遥控器上有设定键、增加／打开键、确认／换位键，减少逡逑键，电源键，设定这些按键后，通过无线网络可以打开任意地址编码井盖上的电磁锁具，逡逑然后打开井盖。逡逑图２－１遥控器逡逑第二是主机控制盒，如图２－２所示，放置在远端监控中心，当某个井盖需要打开时，逡逑主机通过无线网络和ＲＳ－４８５总线发送授权码给被打开井盖，然后遥控器设定授权码打开逡逑井盖。当行程开关或振动传感器检测到某个井盖被非法打开时会发送报警信号给主机，主逡逑机发出警报声，在数码管上显示报警井盖的地址编码并发送报警短信给监管人。逡逑逦逦■逡逑？：an逡逑图２－２主机控制盒逡逑

遥控器,井盖

控制盒,从机

逡逑第三是从机控制盒，如图２－３所示，每个井盖上各有个从机控制盒，平时从机处于接逡逑收状态，当主机的授权码以广播式传输时，信号从主机出发依次被各从机转发直到被授权逡逑的从机，该从机数码管上显示授权码，并等待遥控器的打开信号。当行程开关或振动传感逡逑器检测到井盖被非法打开时，报警信号从从机出发，依次传送，直到主机，信号通过无线逡逑网络和ＲＳ－４８５总线冗余双回路传送，主机收到报警信号后再通过ＳＩＭ９００Ａ模块发送手机逡逑短信。逡逑ｍ邋＂邋ｆ逡逑＼逡逑■邋ｉｉ邋ｔｒ－邋＇邋：３逡逑图２－３从机控制盒逡逑基于以上三个子系统通过ｎＲＦ２４Ｌ０１无线网络、ＲＳ－４８５总线和ＧＰＲＳ功能实现了地下逡逑综合管廊井盖的智能监控系统。逡逑２．２无线网络方案逡逑２．２．１邋ｎＲＦ２４Ｌ０１邋芯片特性逡逑ｎＲＦ２４Ｌ０１是一款拥有ＧＦＳＫ调制方式的ＩＳＭ频段单收发芯片，内置链路层，且工作逡逑频率范围集中在２．４？２．５ＧＨｚ。该款芯片主要是通过连接ＳＰＩ接口与微控制器来实现数据的逡逑配置和传输功能，其中ＳＰＩ共有１２５个可供选择的射频通道接口，其数据速率为０？８Ｍｂｐｓ，逡逑工作电压为１．９？３．６Ｖ。逡逑１．工作模式逡逑ｎＲＦ２４Ｌ０１可设置成多种工作模式［２９］，可以配置寄存器ＰＷＲＪＵＰ、ＰＲＩＭ＿ＲＸ和设置逡逑引脚ＣＥ来实现

【参考文献】