论文部分内容阅读
近年来,中国铁路发展迅速,截止2018年年底,中国铁路运营里程已达13.1万公里;庞大的铁路运输系统,日益增长的客运、货运压力,不仅要求铁路运输具有速度快、运输量大、到站时间准确性高以外,还得保证其具有高度的平稳性以及安全可靠性。现有的铁路路基沉降监测方法主要依靠人工和轨检车进行定期检测,针对现有铁路路基沉降监测方法效率低,不能实时采集、监测铁路路基沉降位移的问题,设计了一套铁路路基沉降数据自动采集系统;该系统本着功耗低、抗干扰性能强、传输距离远、准确度高、安装方便、可扩展等实用性原则进行设计,采用智能静力水准测量系统,结合无线LoRa技术,搭建一个可以根据铁路路基监测的需要进行多点扩充,具有容错性的无线传感器网络,并设计一个可视化的监测界面,使铁路工作人员方便快捷的掌握铁路路基各个监测点的沉降信息。其主要内容如下:(1)系统硬件方面,通过分析铁路路基沉降监测的相关规定及技术要求,选用了高精度的JS-100型号的静力水准仪作为现场监测单元的数据采集传感器,采用LoRa技术代表的SX1278作为射频芯片,STM8L151C8T6D型号的MCU作为主控芯片,设计一个运行在470 MHz频段的无线收发模块。(2)系统软件方面,在MCU上移植Contiki操作系统及其自带的Rime协议栈,完成Mesh网络的多跳传输;在Matlab平台下,对Mesh网络运用的AODV路由算法进行分析与改进,在此基础上,引入LEACH分簇机制,形成新的路由算法AODV-L,来提高整个无线传感器网络的生命周期、降低网络的能量消耗。在Visual Studio2012(VS2012)环境下利用MFC设计实现可视化监测界面。(3)系统功能测试,对所设计的无线收发模块进行基本的射频特性测试、传输距离以及丢包率的测试,在铁路模拟试验场地进行系统的整体性能测试,包括铁路路基沉降数据的采集、数据的无线传输以及可视化的监测界面,验证了系统的可行性。