基于ZigBee监测高速铁路基础设施监测的无线传感器网络研究与应用

本文根据对高速铁路基础设施状态监测的需求,设计和实现了一种监测高速铁路基础设施的无线传感器网络。采用JN5148 ZigBee模块和GPRS模块沿铁路沿线组建一个链状的无线监测网络完成数据采集、汇聚和远程传输的功能。本文首先阐述了网络节点硬件结构;然后根据节点能量有限的条件,设计了时间同步休眠的ZigBee网络节能策略和基于阈值的传感器采集节能策略,提高设备的生存周期;最后测试了该网络的传输性能,结果表明该无线监测网络可以对传感器信息进行准确采集、数据汇集和远程通信。

基于5G传输的铁路基础设施监测方案研究

随着铁路基础设施监测技术智能化、信息化的高速发展,现有铁路通信技术难以满足铁路基础设施监测大容量、低时延的传输需求,亟需新技术提供支撑。利用铁路5G通信技术的大带宽、低时延、海量连接等特性,可解决铁路基础设施监测相关通信需求。针对铁路基础设施监测需求,对5G和互联网协议安全虚拟专网(IPSec VPN)、虚拟专用拨号网络(VPDN)、数据网络名称(DNN)等网络技术进行研究,并分析基于不同网络接入方式的铁路基础设施智能监测技术方案及其适用场景,为铁路基础设施监测相关工作提供参考。

无线智能化铁路基础设施数据采集系统的研究与应用

随着我国西部山区铁路建设的迅猛发展,以桥梁、隧道、路基为代表的铁路基础设施面临各种地质灾害的威胁,其服役状态直接关系到铁路的安全运营。目前,铁路部门多采用人工测量的形式对基础设施服役状态开展检测,其实时性与环境适应性无法保证。为实现铁路基础设施服役状态实时监测,研发了一种基于433 MHz的无线传感器网络通用数据采集系统。该系统通过μC/OS-Ⅲ操作系统实现多任务处理功能,并且具有无线数据传输、多类型传感器接入能力。系统通过融入自适应卡尔曼滤波算法大幅提高了传感器数据采集精度,并采用外扩SD卡及文件系统实现数据断点续传,确保采集数据不丢失。另外,系统基于自定义协议,采用主被动相结合的形式,实现突发灾害的实时报警。该系统已在国内多条重大铁路干线应用,其运行效果良好。

铁路基础设施位移数据预测模型研究

线路安全是铁路运营的重要前提,我国铁路跨度广、行车环境复杂,当铁路基础设施稳定性产生改变时往往会严重影响行车安全。文章采用长短期记忆(LSTM,Long Short-Term Memory)模型对基于全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)的铁路基础设施监测系统的形变监测数据进行建模预测,实现对铁路基础设施灾害的早期预警,并与多种传统时间序列预测模型进行对比,结果表明,LSTM模型具有更好的性能。