CN206813022U

CN206813022U - 一种基于zigbee列车轴温无线监测系统

Info

Publication number: CN206813022U
Application number: CN201720763124.4U
Authority: CN
Inventors: 卢伟; 梁宏伟; 李春莹; 占雪梅; 魏君; 王秀玄
Original assignee: Zhengzhou Railway Vocational and Technical College
Current assignee: Zhengzhou Railway Vocational and Technical College
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2017-12-29
Anticipated expiration: 2027-06-28

Abstract

本实用新型主要涉及无线监测领域，更具体地，涉及一种基于zigbee列车轴温无线监测系统。基于zigbee列车轴温无线监测系统的红外测温模块、定位模块、锂电池的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；无线传感器Ⅰ的输出端连接着自动报警模块、温度显示模块的输入端；无线传感器N的输出端连接着终端显示模块、报警指示灯的输入端；时钟模块、电源模块的输出端连接着无线传感器N的输入端；存储模块连接着无线传感器N；无线传感器Ⅰ通过无线网络与无线传感器N连接。本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，在不同的列车上设置温度测量节点，采用红外测温模块进行温度检测，检测到的温度值与定位信息一起通过无线传感器传送至监测端进行终端监测。

Description

一种基于zigbee列车轴温无线监测系统

技术领域

本实用新型主要涉及无线监测领域，更具体地说，涉及一种基于zigbee列车轴温无线监测系统。

背景技术

车辆在运行过程中，车轴与轴承之间要相互摩擦，产生的热会使轴温升高。车轴是钢制的，常温下既坚硬又富有弹性。但是，随着温度的升高，它的刚性和弹性就会逐渐减弱，轻则使车体变形，重则造成燃油、切轴，致使列车颠覆。为了避免此类事故的发生，铁路部门必须实时监测列车的轴温，以便及时采取相应的措施。由于列车车厢频繁编组，无人值守等特点，设计一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，采用无线监测的方式实时监测列车的轴温。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，在不同的列车上设置温度测量节点，采用红外测温模块进行温度检测，检测到的温度值与定位信息一起通过无线传感器传送至监测端进行终端监测。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统包括红外测温模块、定位模块、自动报警模块、锂电池、无线传感器Ⅰ、温度显示模块、无线传感器N、电源模块、存储模块、终端显示模块、报警指示灯、时钟模块，在不同的列车上设置温度测量节点，采用红外测温模块进行温度检测，检测到的温度值与定位信息一起通过无线传感器传送至监测端进行终端监测。

其中，所述红外测温模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述定位模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着自动报警模块的输入端；所述锂电池的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着温度显示模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着无线传感器N的输入端；所述无线传感器N的输出端连接着终端显示模块的输入端；所述无线传感器N的输出端连接着报警指示灯的输入端；所述时钟模块的输出端连接着无线传感器N的输入端；所述存储模块连接着无线传感器N；所述无线传感器Ⅰ通过无线网络与无线传感器N连接。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述无线传感器Ⅰ、无线传感器N均采用CC2530芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述红外测温模块采用TN9温度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述定位模块采用GPS_NEO-6M模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述显示模块采用LCD1602液晶显示屏。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统所述存储模块采用SD Memory Card。

控制效果：本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，在不同的列车上设置温度测量节点，采用红外测温模块进行温度检测，检测到的温度值与定位信息一起通过无线传感器传送至监测端进行终端监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的无线传感器Ⅰ的电路图。

图3为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的无线传感器N的电路图。

图4为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的红外测温模块的电路图。

图5为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的时钟模块的电路图。

图6为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的温度显示模块、终端显示模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的电源模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的存储模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的锂电池的电路图。

图10为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的定位模块的电路图。

图11为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的自动报警模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的报警指示灯的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种基于zigbee列车轴温无线监测系统包括红外测温模块、定位模块、自动报警模块、锂电池、无线传感器Ⅰ、温度显示模块、无线传感器N、电源模块、存储模块、终端显示模块、报警指示灯、时钟模块，在不同的列车上设置温度测量节点，采用红外测温模块进行温度检测，检测到的温度值与定位信息一起通过无线传感器传送至监测端进行终端监测。

其中，所述红外测温模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端，红外测温模块采用TN9温度传感器，红外测温模块用于测量列车的轴温，其中，V为电源引脚VCC，VCC一般为3V到5V之间的电压，一般取3.3V；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为2KHzCLOCK输出引脚；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效，在CLOCK的下降沿时接收数据，红外测温模块的D、C、A端分别与无线传感器Ⅰ的P2_0、P2_1、P2_2引脚相连接。

所述定位模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端，定位模块采用GPS_NEO-6M模块，定位模块用于定位检测端的位置信息并传送给无线传感器Ⅰ，定位模块的GPS_RXD引脚为模块串口接收脚，GPS_TXD引脚为模块串口发送脚，GPS_RXD和GPS_TXD引脚用于GPS定位模块进行数据的接收和发送，定位模块的GPS_SCL为控制引脚，控制定位模块进行数据的发送和接收，定位模块的GPS_SDA为数据引脚，进行数据的传输，定位模块的GPS_TXD、GPS_RXD、GPS_SCL、GPS_SDA引脚与无线传感器Ⅰ的P0_3、P0_4、P0_5、P0_6引脚相连接。

所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着自动报警模块的输入端，自动报警模块采用警铃和发光二极管组成简单的声光报警电路，当自然状态下，自动报警模块的DB1端与无线传感器Ⅰ的P0_7引脚相连接，P0_7引脚输出高电平，Q1截止，警铃和发光二极管处于不工作状态，当检测到报警信号，P0_7引脚输出低电平，Q1导通，警铃发出声音，发光二极管发光，进行声光报警。

所述锂电池的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端，锂电池的保护回路由两个MOSFET(Q1、Q2)和一个控制IC(U1)外加一些阻容元件构成。控制IC的VDD与V-分别负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C2为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，锂电池通过VCC口为无线传感器Ⅰ进行供电。

所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着温度显示模块的输入端，温度显示模块可以显示红外测温模块检测到的温度值，根据检测到的温度值判断温度是否安全，温度显示模块采用LCD1602液晶显示屏，温度显示模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7端与无线传感器Ⅰ的P1_0、P1_1、P1_2、P1_3、P1_4、P1_5、P1_6、P1_7引脚相连接，用来显示数据；温度显示模块的RS端与无线传感器Ⅰ的P0_0引脚相连接，用来控制数据命令；温度显示模块的R/W端与无线传感器Ⅰ的P0_1引脚相连接，用来控制读写操作；温度显示模块的使能端E与无线传感器Ⅰ的P0_2引脚相连接；无线传感器Ⅰ的P0_0、P0_1、P0_2引脚用于控制温度显示模块中的数码管的选通状态。

所述电源模块的输出端连接着无线传感器N的输入端，电源模块通过将220V电压转换为5V电压为无线传感器N供电，列车普遍采用220V电压作为标准电源，但是由于无线传感器N的工作电压为5V，通过电源模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到无线传感器N。

所述无线传感器N的输出端连接着终端显示模块的输入端，终端显示模块可以显示各检测端检测到温度值与位置信息，终端显示模块采用LCD1602液晶显示屏，终端显示模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7端与无线传感器N的P1_0、P1_1、P1_2、P1_3、P1_4、P1_5、P1_6、P1_7引脚相连接，用来显示数据；终端显示模块的RS端与无线传感器N的P0_0引脚相连接，用来控制数据命令；终端显示模块的RW端与无线传感器N的P0_1引脚相连接，用来控制读写操作；终端显示模块的使能端E与无线传感器N的P0_2引脚相连接；无线传感器N的P0_0、P0_1、P0_2引脚用于控制终端显示模块中的数码管的选通状态。

所述无线传感器N的输出端连接着报警指示灯的输入端，报警指示灯采用LED发光二极管，当无线传感器N判断出检测端检测到的轴温过高时，无线传感器N输出信号到报警指示灯，进行发光指示，无线传感器N的P0_7引脚与报警指示灯的L1引脚相连接。

所述时钟模块的输出端连接着无线传感器N的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片为无线传感器N提供标准时间信号，无线传感器N输出到终端显示模块上进行显示，起到提醒作用，并与检测到的信息一起记录到存储模块中，DS1302中VCC1为后备电源，VCC2为主电源，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电，当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。DS1302时钟芯片的通讯接口由3个口线组成，即RST、SCLK、I/O，其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作，如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送；SCLK是时钟线，I/O是数据线，DS1302时钟芯片的3个口线，RST口与无线传感器N的P2_2引脚相连接，SCLK口与无线传感器N的P2_0引脚相连接，I/O口与无线传感器N的P2_1引脚相连接。

所述存储模块连接着无线传感器N，存储模块采用SD Memory Card，SD卡采用SPI方式进行数据传输模块，占用较少的I/O资源，无线传感器N包含串行外设接口，可方便地与SD卡进行连接。通过4条信号线即可完成数据的传输，分别是时钟SCLK、主机输入从及输出MISO、主机输出从机输入MISO和片选CS，存储模块的SS、MOSI、SCK、MISO引脚与无线传感器N的P0_3、P0_4、P0_5、P0_6引脚相连接。

所述无线传感器Ⅰ通过无线网络与无线传感器N连接，无线传输模块Ⅰ与无线传输模块N通过设定相同的通信协议进行无线通信。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述无线传感器Ⅰ、无线传感器N均采用CC2530芯片。CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM和许多其它强大的功能。CC2530芯片有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。CC2530芯片具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述红外测温模块采用TN9温度传感器。TN9温度传感器解决了传统测温中需接触的问题，并且具备响应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，配合单片机测量距离可以达到30m的红外线的温度测量。其主要功能：红外线自动测温、测温理想距离可达60m、响应时间比较快，该红外传感器可与RS232C接口，可与单片机相连。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述定位模块采用GPS_NEO-6M模块。GPS_NEO-6M模块，是ALIENTEK生产的一款高性能GPS模块，模块核心采用UBLOX公司的NEO-6M模组，具有50个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，测量输出频率最高可达5Hz。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述显示模块采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602也叫1602字符型液晶屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602显示屏是指显示的内容为16×2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述存储模块采用SDMemory Card。SD卡的技术是基于Multimedia Card(MMC)格式上发展而来，大小和MMC卡差不多，尺寸为32mm×24mm×2.1mm。长宽和MMC卡一样，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元。SD卡与MMC卡保持着向上兼容，也就是说，MMC卡可以被新的SD设备存取，兼容性则取决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取。

本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统的工作原理为：本实用新型一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，在各节列车上设置检测点，通过红外测温模块的非接触式测温方式检测车轴与轴承之间摩擦产生的热量，红外测温模块检测到的温度与定位模块提供的定位信息一起传送至无线传感器Ⅰ，无线传感器Ⅰ将检测到的温度与预先设定的温度范围进行比较，如果温度较高时，无线传感器Ⅰ输出信号到自动报警模块进行报警提醒，检测到的温度传送至温度显示模块进行显示，由于列车进行重新编组，采用锂电池进行供电。无线传感器Ⅰ将检测端的检测信号通过无线通信的方式传送至无线传感器N，无线传感器N将检测到的信号输出至终端显示模块显示，当轴温过高时，报警指示灯接收到无线传感器N输出的报警信号进行报警提醒。无线传感器N接收到的轴温温度与定位信号与时钟模块为无线传感器N提供的时间信号一起存储到存储模块中。电源模块采用220V电压为无线传感器N进行供电。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于，所述基于zigbee列车轴温无线监测系统包括红外测温模块、定位模块、自动报警模块、锂电池、无线传感器Ⅰ、温度显示模块、无线传感器N、电源模块、存储模块、终端显示模块、报警指示灯、时钟模块，所述红外测温模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述定位模块的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着自动报警模块的输入端；所述锂电池的输出端连接着无线传感器Ⅰ的输入端；所述无线传感器Ⅰ的输出端连接着温度显示模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着无线传感器N的输入端；所述无线传感器N的输出端连接着终端显示模块的输入端；所述无线传感器N的输出端连接着报警指示灯的输入端；所述时钟模块的输出端连接着无线传感器N的输入端；所述存储模块连接着无线传感器N；所述无线传感器Ⅰ通过无线网络与无线传感器N连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述无线传感器Ⅰ、无线传感器N均采用CC2530芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述红外测温模块采用TN9温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述定位模块采用GPS_NEO-6M模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD1602液晶显示屏。

6.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

7.根据权利要求1所述的一种基于zigbee列车轴温无线监测系统，其特征在于：所述存储模块采用SD Memory Card。