鋼軌應(yīng)變與加速度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).pdf

1、鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，鋼軌的安全監(jiān)測(cè)十分重要。鑒于鐵路分布過(guò)于廣泛和特殊的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段很難實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌長(zhǎng)期大面積監(jiān)測(cè)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的傳感技術(shù)，能夠快速部署，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境多點(diǎn)、高效全面監(jiān)測(cè)。將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于鋼軌監(jiān)測(cè)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，提高鋼軌監(jiān)測(cè)的效率，實(shí)現(xiàn)鋼軌狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。本文設(shè)計(jì)的鋼軌應(yīng)變與加速度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集裝置，主要用于采集鋼軌應(yīng)變和振動(dòng)加速度并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線發(fā)送。

2、本文著重研究了節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)。
　　節(jié)點(diǎn)硬件進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)分為電源、信號(hào)調(diào)理、數(shù)字處理和通信四個(gè)模塊。電源對(duì)各功能模塊分別供電。信號(hào)調(diào)理部分對(duì)傳感器輸入信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，放大電路選用可編程放大器，可實(shí)現(xiàn)輸入通道的多量程切換，濾波電路設(shè)計(jì)了二階巴特沃斯低通濾波器濾除電路中的高頻干擾。數(shù)字處理模塊以微控制器STM32F103VE為核心，通過(guò)通訊接口分別與24位ADC、外部NAND FLASH和通訊模塊等器件連接，控制數(shù)

3、據(jù)的采集、存儲(chǔ)、和發(fā)送。通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的無(wú)線通信。
　　根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能和設(shè)計(jì)要求完成了節(jié)點(diǎn)軟件編寫(xiě)。節(jié)點(diǎn)具有較為完整的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和收發(fā)機(jī)制，具有軟件濾波功能和程序遠(yuǎn)程更新功能。節(jié)點(diǎn)能以不同的采集頻率和采集模式進(jìn)行信號(hào)采集。針對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行期間的異常情況增加了程序出錯(cuò)時(shí)節(jié)點(diǎn)自復(fù)位功能、網(wǎng)絡(luò)掉線時(shí)自動(dòng)組網(wǎng)上線功能、數(shù)據(jù)丟失時(shí)的補(bǔ)包功能。為進(jìn)一步濾除干擾加入軟件濾波功能，針對(duì)節(jié)點(diǎn)在高采樣率采集而要求過(guò)渡帶窄的情況，通過(guò)下采樣并分