[發明專利]基于無線傳感器網絡的鐵軌安全監測自動報警系統

無效

• 申請號: 201310017558.6
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103112477A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 金仁成;楊磊;劉萬祿;王則陸;王立鼎
• 申請（專利權）人: 蘇州鼎汗傳感網技術有限公司
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;H04W84/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于鐵路鐵軌安全監測自動報警技術，具體涉及一種基于無線傳感器網絡的鐵軌安全監測自動報警系統。

背景技術

目前，我國鐵路工務系統主要采用人工和軌檢車結合的方法對鐵軌磨損程度進行檢測。前者是機械接觸式（道尺）手工檢測，檢測原理簡單，但測量數據誤差大，原始數據不利于計算機管理而且存在工作量大、工作環境惡劣、效率低等問題。后者是探傷車檢測鐵軌損耗，其主要原理是采用超聲波法，選用輪式傳感器采集數據，檢測的信號利用計算機處理。其檢測速度是40km/h。但是這種車造價太高，不僅需要工作人員有較強的能力，而且還要處理大量的數據。從時間上和經濟上都是一種負擔。

當前，利用無線傳感器網絡對列車或鐵軌進行安全監測的研究已見報道，如專利文獻201110000257.3，公開了一種基于無線傳感器網絡的列車實時檢測和到站預知系統，此系統利用光電傳感器檢測列車的位置和列車速度，適用于近距離的監測，監測量和硬件實現功能比較單一；有人提出利用CAN總線技術和壓力傳感器測試鐵軌壓力的系統，但此系統監測量單一和現場布線困難；也有人利用短距離的無線通信技術對列車車體進行安全監測，但只是列車車體自測，且不能進行遠程監測。

隨著傳感器技術、無線通信技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術的飛速發展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器和網絡開始大范圍出現。無線傳感器網絡能夠協作地實時檢測、跟蹤和采集網絡布設區域內的各種監測信息，并對這些信息進行協同、融合處理，獲得較為準確的結論，然后傳送給用戶。搭配多功能傳感器、能夠實現遠距離實時監測的無線傳感器網絡系統也逐漸成為一種新的技術方向，這種系統以其多功能性和靈活性必將廣泛應用于生產、生活的方方面面。

發明內容

本發明提供了一種易于安裝維護、可靠性高的鐵軌安全監測自動報警系統，在該系統中，傳感節點能夠實時監測安裝點處鐵軌的溫度、振動和應變參數，然后傳感節點通過ZigBee無線方式將采集的參數發送給網關，最后網關通過GPRS無線方式或以太網有線方式與遠程監測中心進行交互。

本發明的技術方案如下：

一種基于無線傳感器網絡的鐵軌安全監測自動報警系統，該系統包括傳感節點、網關和遠程監測中心，傳感節點通過夾具固定在鐵軌上，同時在軌腰處安裝溫度傳感器、加速度傳感器以及貼應變片，傳感節點通過這些傳感器分別采集鐵軌的溫度、加速度和應變信息，然后通過ZigBee無線方式將數據發送給網關，最后網關通過GPRS無線方式或以太網有線方式與遠程監測中心進行交互，同時管理人員也可以通過短信方式與網關進行交互，當監測中心發現相關參數值超過預先設定的安全閾值時，遠程監測中心會發出預警命令，并及時通知相關管理人員處理；

所述的傳感節點包括電源模塊、電源轉換模塊、微處理器、ZigBee模塊、Flash存儲器、傳感器、A/D芯片、信號放大及濾波電路，傳感器包括溫度傳感器、加速度傳感器和應變片傳感器，其中電源模塊與電源轉換模塊相連接，電源轉換模塊分別與電源模塊、微處理器、ZigBee模塊、Flash存儲器、傳感器和A/D芯片相連接；微處理器分別與ZigBee模塊、Flash存儲器、A/D芯片和電源模塊相連接；

所述的網關包括電源模塊、電源轉換模塊、微處理器、ZigBee模塊、Flash存儲器、GPRS模塊和以太網有線模塊，其中電源模塊與電源轉換模塊相連接，電源轉換模塊分別與電源模塊、ZigBee模塊、Flash存儲器、GPRS模塊和以太網有線模塊相連接，微處理器分別與ZigBee模塊、Flash存儲器、GPRS模塊、以太網有線模塊和電源轉換模塊相連接；

所述的傳感節點以及網關的電源模塊是由12V蓄電池提供系統電壓，通過太陽能電池板給蓄電池充電；

所述的遠程監測中心主要由工業控制計算機、RS232接口組成，工業控制計算機與網關通過RS232接口相連接；?

所述的管理人員可以通過短信方式與網關進行交互，包括：實時控制網關與遠程監測中心的通信在GPRS無線方式和以太網有線方式之間的切換，查詢網關供電電壓，查詢GPRS網絡鏈路質量以及修改網關的相關參數。