一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，涉及地鐵雜散電流監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)主要應用層、網(wǎng)絡層和感知層組成。應用層用于WEB發(fā)布、實時監(jiān)控和腐蝕預測，實時監(jiān)控主要負責數(shù)據(jù)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障顯示和接收控制命令。網(wǎng)絡層用于進行數(shù)據(jù)通信。感知層，由匯聚節(jié)點和感知節(jié)點組成，感知節(jié)點采用智能傳感器實時監(jiān)測鋼軌的極化電位和土壤電阻率并通過以太網(wǎng)、CAN總線以及RS485串口通信傳給匯聚節(jié)點；匯聚節(jié)點采用智能排流裝置接收來自智能傳感器的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡層傳遞到應用層。優(yōu)點是：智能化程度高，精確度高，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，使用性較好。
【專利說明】—種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及地鐵雜散電流監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種適用于地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)一般分為集中式數(shù)據(jù)采集和分布式數(shù)據(jù)采集，集中式采集時模擬量傳輸距離較遠，測量的準確性降低，而且進行系統(tǒng)的再次擴容較為困難。分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動在線測量，但系統(tǒng)大多單獨組網(wǎng)，組網(wǎng)成本較高且組網(wǎng)技術(shù)落后，可靠性不高。具體表現(xiàn)在:由于組網(wǎng)技術(shù)落后，通信距離受到限制。
[0003]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當今社會關(guān)注的熱點，是一個欣欣向榮發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，它通過各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)、人工智能技術(shù)與自動化技術(shù)的集成應用，使人能夠與物智慧對話，創(chuàng)造一個智慧的世界。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應用于城市交通、國防安全、自動化監(jiān)控、生產(chǎn)制造等國民生活的各個領(lǐng)域。
[0004]物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息感知設備，按特定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息的交換與通訊，從而實現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡。從技術(shù)層面理解物聯(lián)網(wǎng)就是指物體能夠通過智能感知設備進行信息感知，然后經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡，到達特定的數(shù)據(jù)中心進行信息處理和交互，最終來實現(xiàn)人與物交互、物與物交互的智能網(wǎng)絡。而從應用層面理解物聯(lián)網(wǎng)是物物相連到一個網(wǎng)絡中，形成“物聯(lián)網(wǎng)”，然后“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡結(jié)合，實現(xiàn)人與物的交互，能夠智能的進行管理和生活。物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在以下三個方面:
[0005](I)互聯(lián):需要聯(lián)網(wǎng)的物可以實現(xiàn)互聯(lián)互通；
[0006](2)識別與通信:物聯(lián)網(wǎng)的“物”具備自動識別以及物物通信的功能；
[0007](3)智能化:網(wǎng)絡系統(tǒng)具有自我反饋、智能控制以及自動化的特點。
[0008]物聯(lián)網(wǎng)的基本特征就是網(wǎng)絡化、物聯(lián)化、互聯(lián)化、自動化、感知化、智能化等。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)的精髓不僅是對物實現(xiàn)連接和操控，它還能通過技術(shù)手段的擴張，賦予網(wǎng)絡新的含義，實現(xiàn)人與物、物與物之間的相融與互動，甚至是交流與溝通。物聯(lián)網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的面向應用的網(wǎng)絡，主要具有信息感知、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸以及決策支持等功能。其硬件平臺可由傳感網(wǎng)、核心承載網(wǎng)和信息服務系統(tǒng)等幾大部分組成。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，具有智能化程度高，精確度高，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，操作簡單實用。
[0010]本實用新型是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，包括
[0011]應用層，用于WEB發(fā)布、實時監(jiān)控和腐蝕預測，實時監(jiān)控主要負責數(shù)據(jù)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障顯示和接收控制命令；
[0012]網(wǎng)絡層，用于進行數(shù)據(jù)通信；
[0013]感知層，由匯聚節(jié)點和感知節(jié)點組成，感知節(jié)點采用智能傳感器實時監(jiān)測鋼軌的極化電位和土壤電阻率并通過以太網(wǎng)、CAN總線以及RS485串口通信傳給匯聚節(jié)點；匯聚節(jié)點采用智能排流裝置接收來自智能傳感器的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡層傳遞到應用層。
[0014]其進一步是:所述的應用層包括一連接打印機的微機管理中心，微機管理中心連接一將息實時的存儲起來的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫連接一對數(shù)據(jù)進行處理的服務器，服務器通過公司局域網(wǎng)連接內(nèi)部PC，同時服務器通過連接防火墻將數(shù)據(jù)發(fā)送到因特網(wǎng)上供遠端PC進行使用；
[0015]所述的網(wǎng)絡層利用以太網(wǎng)和GPRS進行數(shù)據(jù)通信；
[0016]所述的感知層包括安裝在軌道附近的土壤里的參比電極和結(jié)構(gòu)鋼，軌道安裝在地面供行車使用，智能傳感器監(jiān)測參比電極的極化電位以及土壤電阻率等信息并通過以太網(wǎng)、RS485串口以及備用的CAN接口通信傳送到智能排流裝置，智能排流裝置將信息通過光纖收發(fā)器將信息傳到網(wǎng)絡層，在網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)經(jīng)過以太網(wǎng)通信和GPRS通信將信息傳送至應用層。
[0017]本實用新型的有益效果:智能化程度高，精確度高，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，使用性較好。
[0018]【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)原理框圖；
[0020]圖2是智能傳感器原理框圖；
[0021]圖3為地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。
[0022]圖中:1、遠端PC，2、防火墻，3、服務器，4、數(shù)據(jù)庫，5、內(nèi)部PC，6、微機管理中心，7、
打印機，8、光纖收發(fā)器，9、智能排流裝置，10、智能傳感器，11、鋼軌，12、結(jié)構(gòu)鋼，13、參比電極。
[0023]【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，該系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡層和應用層三部分組成。感知層其中感知層又由感知節(jié)點和匯聚節(jié)點組成，主要完成信息感知與處理。網(wǎng)絡層利用現(xiàn)有的地鐵通信網(wǎng)絡或者自己組建的GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，主要完成信息可靠傳輸。應用層主要由微機管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、服務器、人機交互設備等組成，實現(xiàn)應用服務。
[0025]感知節(jié)點中的智能傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測雜散電流的極化電位和土壤電阻率等信息，并且通過以太網(wǎng)接口、CAN接口和RS485接口將監(jiān)測雜散電流的信息傳送給匯聚節(jié)點中的智能排流裝置。匯聚節(jié)點還通過以太網(wǎng)通信和GPRS通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層主要是負責準確無誤的傳輸數(shù)據(jù)，通過地鐵現(xiàn)有的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)進行局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，同時亦可獨立設計自有GPRS通信通道，建立專屬通道，負責數(shù)據(jù)的傳輸。
[0026]應用層主要實現(xiàn)應用服務，人機交互，主要包括WEB發(fā)布、實時監(jiān)控和腐蝕預測三個功能模塊，其中實時監(jiān)控主要負責數(shù)據(jù)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、控制命令響應以及故障顯示等功能。
[0027]如圖2所示，智能傳感器有一放大濾波多路轉(zhuǎn)換電路、與放大濾波多路轉(zhuǎn)換電路連接的A/D轉(zhuǎn)換電路，與A/D轉(zhuǎn)換電路連接的微控制器，分別與微控制器連接的GPRS模塊、以太網(wǎng)接口電路、報警顯示電路、存儲電路和電源電路。所述的放大濾波多路轉(zhuǎn)換電路采用運算放大器AD620和多路模擬開關(guān)HCF4052 ;所述的A/D轉(zhuǎn)換電路采用A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543 ;所述的微控制器采用STM32F107VC芯片；所述的以太網(wǎng)接口包括網(wǎng)絡通訊物理層接口和網(wǎng)絡變壓器；所述的網(wǎng)絡通訊物理層接口采用美國國家半導體公司生產(chǎn)的DP83848CVV芯片；網(wǎng)絡變壓器采用HanRun公司設計生產(chǎn)的HR911105A ;所述的GPRS模塊采用GPRS DTU模塊，與微控制器實行RS232通信。
[0028]如圖3所示，該系統(tǒng)的架構(gòu)也是按照感知層、網(wǎng)絡層和應用層三部分來實現(xiàn)的。
[0029]應用層由微機管理中心、數(shù)據(jù)庫、服務器、內(nèi)部PC以及外部PC等構(gòu)成一個網(wǎng)絡信息共享層，實現(xiàn)應用服務，人機交互。微機管理中心實時監(jiān)控整個地鐵線路中雜散電流腐蝕數(shù)據(jù)、防護裝置的狀態(tài)信息，能夠進行數(shù)據(jù)遠程訪問和控制，實現(xiàn)信息共享。在應用層中微機管理中心6接收來自網(wǎng)絡層的信息，并且連接打印機7可以將數(shù)據(jù)打印出來供工作人員分析保存，微機管理中心6連接數(shù)據(jù)庫4將信息實時的存儲起來，數(shù)據(jù)庫4連接服務器3對一些數(shù)據(jù)進行處理。公司內(nèi)部PC 5通過公司的內(nèi)部局域網(wǎng)可以訪問服務器3上面的雜散電流監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時服務器3通過連接防火墻2可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到因特網(wǎng)上供遠端PC I進行使用。從而組成了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地鐵雜散電流的腐蝕監(jiān)測與防護。
[0030]網(wǎng)絡層主要是負責準確無誤的傳輸數(shù)據(jù)，通過地鐵現(xiàn)有的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)進行局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，同時通過GPRS通信通道，建立專屬通道，負責數(shù)據(jù)的傳輸。
[0031]感知層主要由匯聚節(jié)點和感知節(jié)點組成，感知節(jié)點由在變電所附近、地鐵線路沿線的智能傳感器組成，實時監(jiān)測鋼軌的極化電位和土壤電阻率等信息并通過以太網(wǎng)、CAN總線以及RS485串口通信傳給匯聚節(jié)點；匯聚節(jié)點采用智能排流裝置接收來自智能傳感器的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)和GPRS通信傳遞到上位機，智能排流裝置自身通過回路控制模塊控制排流的二極管回路，通過觸摸液晶一體化裝置實現(xiàn)信息交互，最終實現(xiàn)對地鐵雜散電流的腐蝕監(jiān)測與防護。智能排流裝置完成感知節(jié)點的數(shù)據(jù)匯聚、轉(zhuǎn)發(fā)和交互功能，負責雜散電流腐蝕數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，完成智能傳感器與網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)通信，同時還具有自動排流防護的功能。智能排流裝置具有豐富的RS485接口，RS232接口，以太網(wǎng)通信接口，實現(xiàn)與微機管理中心、變電所綜合自動化中心通信；能夠建立獨立的GPRS數(shù)據(jù)通信鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，如果出現(xiàn)雜散電流腐蝕異常危險情況及時通過GPRS短信通知值班人員進行處理。
[0032]感知層中參比電極13和結(jié)構(gòu)鋼12均安裝在軌道11附近的土壤里，軌道安裝在地面供行車使用。智能傳感器10監(jiān)測參比電極的極化電位以及土壤電阻率等信息并通過以太網(wǎng)、RS485串口以及備用的CAN接口通信傳送到智能排流裝置9。其中一臺智能排流裝置9可以接收多個智能傳感器10發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行處理。智能排流裝置9將信息通過光纖收發(fā)器8將信息傳到網(wǎng)絡層，在網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)經(jīng)過以太網(wǎng)通信和GPRS通信將信息傳送至應用層。其中網(wǎng)絡層中接收來自多個智能排流裝置9的數(shù)據(jù)，組成智能排流網(wǎng)絡。
【權(quán)利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，其特征在于:包括 應用層，用于WEB發(fā)布、實時監(jiān)控和腐蝕預測，實時監(jiān)控主要負責數(shù)據(jù)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障顯示和接收控制命令； 網(wǎng)絡層，用于進行數(shù)據(jù)通信； 感知層，由匯聚節(jié)點和感知節(jié)點組成，感知節(jié)點采用智能傳感器實時監(jiān)測鋼軌的極化電位和土壤電阻率并通過以太網(wǎng)、CAN總線以及RS485串口通信傳給匯聚節(jié)點；匯聚節(jié)點采用智能排流裝置接收來自智能傳感器的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡層傳遞到應用層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測與防護系統(tǒng)，其特征在于:所述的應用層包括一連接打印機(7)的微機管理中心(6)，微機管理中心(6)連接一將息實時的存儲起來的數(shù)據(jù)庫(4)，數(shù)據(jù)庫(4)連接一對數(shù)據(jù)進行處理的服務器(3)，服務器(3)通過公司局域網(wǎng)連接內(nèi)部PC (5)，同時服務器(3)通過連接防火墻(2)將數(shù)據(jù)發(fā)送到因特網(wǎng)上供遠端PC (I)進行使用； 所述的網(wǎng)絡層利用以太網(wǎng)和GPRS進行數(shù)據(jù)通信； 所述的感知層包括安裝在軌道(11)附近的土壤里的參比電極(13)和結(jié)構(gòu)鋼(12)，軌道安裝在地面供行車使用，智能傳感器(10)監(jiān)測參比電極的極化電位以及土壤電阻率等信息并通過以太網(wǎng)、RS485串口以及備用的CAN接口通信傳送到智能排流裝置(9)，智能排流裝置(9)將信息通過光纖收發(fā)器(8)將信息傳到網(wǎng)絡層，在網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)經(jīng)過以太網(wǎng)通信和GPRS通信將信息傳送至應用層。
【文檔編號】G05B19/418GK203480291SQ201320539480
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】王禹橋, 楊雪鋒, 李允彩, 范孟豹, 楊海, 殷磊 申請人:徐州世昌機電科技有限公司