1.一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,包括:多个铁轨振动监测节点、无线数据网关及后台监控中心;
所述多个铁轨振动监测节点分成若干组,每一组的监测节点分别与各组对应的无线数据网关通信,无线数据网关分别与后台监控中心通信,所述后台监控中心实时分析接收到的轨道振动数据,对每个节点数据进行相应的数据处理,实时反映每个节点位置轨道的振动情况;
所述振动监测节点,仅负责铁路轨道振动数据的采集和发送,不进行分析和处理,根据轨道振动情况,动态调整发射数据间隔时间;
其中,所述铁轨振动监测节点收到无线数据网关发来的命令指令,首先判断命令指令类型,如果是上报数据指令,则将当前数据通过无线LORA网络发送给无线数据网关,并更新数据存储区;如果是修改采样周期指令,则将节点采样周期存储在铁轨振动监测节点中,同时修改节点的发送周期;
PC主机,运行上位机软件,对轨道监控数据进行分析,通过下发监控指令给无线数据网关,实时查询各个节点数据,通过监控中心的上位机软件实时分析接收到的轨道振动数据,对每个节点数据进行相应的数据处理,实时反映每个节点位置轨道的振动情况;
节点平时处于低功耗休眠模式,当轨道发生振动时,节点被唤醒,采集加速度传感器数据并存储;无线数据网关通过无线LoRa网络与节点进行通讯,接收节点发送的数据,同时无线数据网关通过无线LoRa网络发送指令给节点,通过广播模式或寻址模式的指令实现设置节点的采样周期、读取节点的实时数据功能。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,铁轨振动监测节点包括加速度传感器及无线LORA收发器,所述加速度传感器采用硅MEMS的电容式加速度传感器,负责采集铁路轨道加速度数据,通过其模拟量输出接口将加速度数据发送给无线LORA收发器,无线LORA收发器通过无线LORA网络,将数据发送给其所在网络的无线数据网关。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,铁轨振动监测节点还包括可充电电池、振动能量采集器、薄膜太阳能板和无线充电接口;
所述振动能量采集器收集铁路轨道振动产生的能量,并通过能量管理芯片给可充电电池充电;
所述薄膜太阳能板收集阳光产生的电能,并通过能量管理芯片给可充电电池充电;
所述无线充电接口用于在节点完全没有能量时,通过无线充电装置给节点内部的可充电电池充电;
所述可充电电池给节点提供工作时的能量,包括加速度传感器和无线LORA收发器工作时所需要的能量。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,所述无线数据网关包括无线LORA收发器、数据存储模块、4G通讯模块、GPS/BD定位模块;
所述GPS/BD定位模块负责提供无线数据网关所在位置的地理信息,并将信息发送给MCU;
所述数据存储模块在4G网络信号出现异常时,负责存储无线数据网关接收到的关键数据信息,并在4G网络恢复正常时将数据通过4G网络发送出去;
所述MCU负责接收GPS/BD定位模块信息,接收无线LORA收发器的数据,通过无线LORA收发器向节点发送命令,通过4G通讯模块将节点的数据信息发送出去;
所述4G通讯模块一方面接收到MCU指令,将数据信息通过4G网络发送到监控中心;另一方面通过4G网络接收监控中心指令,并将指令发送给MCU进行解析。
5.如权利要求4所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,所述无线数据网关还包括:蓄电池、AC/DC电源模块、DC/DC电源模块及风光互补发电模块;
所述无线数据网关采用220V/50Hz交流电源供电,蓄电池作为无线数据网关的后备电源;
交流电源通过AC/DC电源模块输出分两路,一路连接至DC/DC电源模块,另一路连接至蓄电池;
所述风光互补发电模块采集风能和太阳能,并将能量存储到蓄电池中;
DC/DC电源模块将AC/DC电源模块和蓄电池的输出直流电压转换为无线数据网关其他部分所需要的电压,无线数据网关其他部分包括GPS/BD定位模块、MCU、数据存储模块、4G通讯模块和无线LORA收发器。
6.如权利要求1所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测系统,其特征是,所述后台监控中心由数据服务器、PC机及UPS电源;
数据服务器存储由无线数据网关发送的铁路轨道振动数据,PC主机对轨道监控数据进行分析,通过是下发监控指令给无线数据网关,实时查询各个节点数据;
UPS电源为后台监控中心提供电源。
7.一种基于物联网技术铁路轨道振动监测方法,其特征是,利用根据权利要求1‑6任一项所述的铁路轨道振动监测系统,包括:无线数据网关通过无线LORA网络与节点进行通讯,接收节点发送的数据,然后判断其类型,并进行数据分类存储;同时无线数据网关通过无线LORA网络发送指令给节点,实现设置节点的采样周期、读取节点的实时数据;
无线数据网关通过4G网络与后台监控中心进行通讯,定时发送节点采集的数据,同时无线网关在接收到后台监控中心指令后,判断指令类型,执行相应操作。
8.如权利要求7所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测方法,其特征是,监测节点收到无线数据网关发来的命令指令,首先判断命令指令类型,如果是上报数据指令,则将当前数据通过无线LORA网络发送给无线数据网关,并更新数据存储区;如果是修改采样周期指令,则将节点采样周期存储在铁轨振动监测节点中,同时修改节点的发送周期。
9.如权利要求7所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测方法,其特征是,监测节点每隔一个定时周期,对电池电压进行采样并将采样,如果电池电压低于设定阈值时,将电池电压数据发送到无线数据网关。
10.如权利要求7所述的一种基于物联网技术铁路轨道振动监测方法,其特征是,监测节点平时处于低功耗休眠模式,当轨道发生振动时,监测节点被唤醒,采集加速度传感器数据。