一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(1)、手持終端(2)和上位機(jī)(3)；線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(1)用于通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)從預(yù)定的彈簧補(bǔ)償裝置處測(cè)得線索張力信息，并將所述線索張力信息發(fā)送給手持終端(2)；手持終端(2)用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，以及通過(guò)USB通信接口將所述線索張力信息上傳給上位機(jī)(3)；上位機(jī)(3)用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)分析，并獲得預(yù)定彈簧補(bǔ)償裝置的工作狀況。本發(fā)明通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù)將線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)測(cè)得的線索張力發(fā)送給手持終端，手持終端不但可以就地顯示線索張力，也可通過(guò)USB接口將線索張力上傳給上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。
【專利說(shuō)明】—種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣化鐵路中接觸網(wǎng)線索張力補(bǔ)償領(lǐng)域，特別是涉及一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣化鐵路和城市軌道交通的動(dòng)力來(lái)源于供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)。當(dāng)大氣溫度發(fā)生變化時(shí)，接觸網(wǎng)線索(接觸線和承力索)受熱脹冷縮的影響會(huì)伸長(zhǎng)或縮短，從而使線索內(nèi)張力發(fā)生變化，進(jìn)而使其弛度也發(fā)生變化，最終導(dǎo)致其受流條件惡化，影響電氣化鐵路和城市軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需加裝接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置(又稱張力自動(dòng)補(bǔ)償器或張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置)。該裝置能夠自動(dòng)調(diào)整線索的張力并保持線索弛度滿足技術(shù)要求，從而使接觸懸掛的穩(wěn)定性與彈性得到改善，提高接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置是接觸線和承力索在氣溫變化時(shí)保持工作張力恒定的重要裝置，其性能好壞直接影響著接觸網(wǎng)的懸掛彈性、接觸網(wǎng)在幾何空間位置的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)等，對(duì)減少弓網(wǎng)故障有著重要意義。
[0003]彈簧補(bǔ)償裝置是一種普遍采用的接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、占空間?。恢亓枯p，安裝方便；安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，且在使用壽命期內(nèi)無(wú)需維護(hù)；環(huán)保性好，無(wú)污染，同時(shí)不受電弓尺寸限制。彈簧補(bǔ)償裝置可以對(duì)軟橫跨補(bǔ)償?shù)膹埩M(jìn)行有效的補(bǔ)償，提高軟橫跨系統(tǒng)的可靠性，是接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，用戶對(duì)彈簧補(bǔ)償裝置在多次動(dòng)作后其彈簧能否保持足夠彈性或一旦發(fā)生故障如何判定，目前尚缺少一種有效的技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠定量描述彈簧補(bǔ)償裝置線索張力變化，為用戶提供量化、可靠的張力數(shù)據(jù)，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷線索張力是否滿足要求。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、手持終端和上位機(jī)；
[0007]線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)從預(yù)定的彈簧補(bǔ)償裝置處測(cè)得線索張力信息，并將所述線索張力信息發(fā)送給手持終端；
[0008]手持終端用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，以及通過(guò)USB通信接口將所述線索張力信息上傳給上位機(jī)；
[0009]上位機(jī)用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)分析，并獲得預(yù)定彈簧補(bǔ)償裝置的工作狀況。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù)將線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)測(cè)得的線索張力發(fā)送給手持終端，手持終端不但可以就地顯示線索張力，也可通過(guò)USB接口將線索張力上傳給上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明提供的基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明提供的線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)果示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明提供的手持終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明提供的線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和手持終端的電源模塊的電路連接示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明提供的線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和手持終端的射頻模塊的電路連接示意圖
[0016]圖6為本發(fā)明提供的手持終端的串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊的電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了能夠更清晰地闡明本發(fā)明的特點(diǎn)和工作基本原理，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0018]本【具體實(shí)施方式】提供了一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，包括:線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)1、手持終端2和上位機(jī)3 ；
[0019]線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I用于通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)從預(yù)定的彈簧補(bǔ)償裝置處測(cè)得線索張力信息，并將所述線索張力信息發(fā)送給手持終端2 ；
[0020]手持終端2用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，以及通過(guò)USB通信接口將所述線索張力信息上傳給上位機(jī)3 ；
[0021]上位機(jī)3用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)分析，并獲得預(yù)定彈簧補(bǔ)償裝置的工作狀況。
[0022]具體的，線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I和手持終端2通過(guò)ZigBee通信協(xié)議互相通信，手持終端2和上位機(jī)3通過(guò)USB通信協(xié)議互相通信。線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I和彈簧補(bǔ)償裝置均安裝于室外線索處，距離地面6.5-7米，線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I測(cè)得的線索張力不方便就地顯示或者說(shuō)不方便操作人員閱讀，因此，將測(cè)得的張力可通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到手持終端2上進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的有效通信距離可以達(dá)到15米，完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。手持終端2可以通過(guò)多個(gè)線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I分別獲得鐵路某個(gè)線路區(qū)段內(nèi)所有彈簧補(bǔ)償裝置對(duì)應(yīng)的線索張力。手持終端2除了可以就地顯示獲得的線索張力外，也可通過(guò)其USB通信接口將線索張力上傳給上位機(jī)3進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得預(yù)定彈簧補(bǔ)償裝置的工作狀況。
[0023]進(jìn)一步地，如圖2所示，線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)I包括:張力傳感器與信號(hào)放大器11、節(jié)點(diǎn)電源模塊12、節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13 (可采用CC2530芯片)、節(jié)點(diǎn)射頻模塊14、節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘電路15和節(jié)點(diǎn)復(fù)位電路16 ;張力傳感器與信號(hào)放大器11的信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13的信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)射頻模塊14的射頻信號(hào)輸入輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13的射頻信號(hào)輸出輸入端連接，節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘電路15的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)復(fù)位電路16的復(fù)位信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)電源模塊12的電源輸出端與感器與放大器11和節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片13的電源輸入端連接。[0024]如圖3所示，手持終端2包括終端電源模塊21、終端Zigbee模塊22(可采用CC2530芯片)、終端射頻模塊23、終端時(shí)鐘電路25、終端復(fù)位電路26、IXD液晶顯示模塊26、串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊27、單片機(jī)28 (可采用C8051R)20芯片)、鍵盤29、存儲(chǔ)器210 ;終端射頻模塊23的射頻信號(hào)輸入輸出端與終端Zigbee芯片22的射頻信號(hào)輸出輸入端連接，終端時(shí)鐘電路24的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與終端Zigbee芯片22的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，終端復(fù)位電路25的復(fù)位信號(hào)輸出端與終端Zigbee芯片22的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，終端電源模塊21的電源輸出端與終端Zigbee模塊22、IXD液晶顯示模塊26和單片機(jī)28的電源輸入端連接，終端Zigbee模塊22的第一串口輸入輸出端與單片機(jī)28的串口輸出輸入端連接，單片機(jī)28的顯不信號(hào)輸入輸出端與顯不模塊26的顯不信號(hào)輸入輸出端連接,單片機(jī)28的第二串口輸入輸出端與串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊27的串口輸出輸入端連接，鍵盤29的信號(hào)輸出端與單片機(jī)28的信號(hào)輸出端連接，存儲(chǔ)器210存儲(chǔ)輸入輸出端與單片機(jī)28的的存儲(chǔ)輸入輸出端連接。
[0025]終端Zigbee模塊22外圍管腳有限，不能完全滿足手持終端設(shè)計(jì)要求。因此，采用CC2530芯片和C8051F020芯片雙CPU結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手持終端，CC2530芯片主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ZigBee通信(線索張力的接收、設(shè)置參數(shù)的傳輸)，C8051F020芯片主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互和與上位機(jī)之間的通信，兩個(gè)CPU之間通過(guò)其串行通信接口交換數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器(可采用EEPR0M)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)測(cè)得的張力數(shù)據(jù)和系統(tǒng)重要參數(shù)，以保證即使裝置/系統(tǒng)斷電也不丟失。
[0026]如圖4所示，在線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和手持終端的電源模塊的電路中，包括9V電池12U9V-12V DC/DC升壓電路122、12V-5V電壓轉(zhuǎn)換電路123、5V_3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路123。線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)安裝于鐵路接觸網(wǎng)線索處，不允許從接觸網(wǎng)供電線取電，而手持終端為隨身攜帶，因此，線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和手持終端均采用電池提供電源。
[0027]如圖5所示，在線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和手持終端的射頻模塊的電路中，包括與ZigBee芯片之間的接口、天線、CC2591及其外圍電路。射頻模塊采用CC2591后可以增加其有效通信距離。以電阻、電容、電感等分立元件為主組成的射頻電路其最大通信距離為75米左右，以CC2591及其外圍電路為主組成的射頻電路其通信距離可達(dá)500米。
[0028]如圖6所示，在手持終端的串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊的電路中，包括與單片機(jī)之間的接口、串口 /USB轉(zhuǎn)換芯片PL2303HX及其外圍電路、USB接口。ZigBee芯片和單片機(jī)(C8051F020)均不帶USB控制器，但都帶串行通信接口。所以，通過(guò)采用串口 /USB轉(zhuǎn)換芯片PL2303HX及其外圍電路設(shè)計(jì)手持終端的串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊，可使手持終端通過(guò)USB接口與上位機(jī)相連。
[0029]采用本【具體實(shí)施方式】提供的技術(shù)方案，通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù)將線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)測(cè)得的線索張力發(fā)送給手持終端，手持終端不但可以就地顯示線索張力，也可通過(guò)USB接口將線索張力上傳給上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，這些【具體實(shí)施方式】都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee的線索張力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括:線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(I)、手持終端(2)和上位機(jī)(3)； 線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(I)用于通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)從預(yù)定的彈簧補(bǔ)償裝置處測(cè)得線索張力信息，并將所述線索張力信息發(fā)送給手持終端(2); 手持終端(2)用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，以及通過(guò)USB通信接口將所述線索張力信息上傳給上位機(jī)(3)； 上位機(jī)(3)用于將所述線索張力信息進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì)分析，并獲得預(yù)定彈簧補(bǔ)償裝置的工作狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，線索張力監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(I)包括:張力傳感器與信號(hào)放大器(11)、節(jié)點(diǎn)電源模塊(12)、節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)、節(jié)點(diǎn)射頻模塊(14)、節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘電路(15)和節(jié)點(diǎn)復(fù)位電路(16);張力傳感器與信號(hào)放大器(11)的信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)的信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)射頻模塊(14)的射頻信號(hào)輸入輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)的射頻信號(hào)輸出輸入端連接，節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘電路(15)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)復(fù)位電路(16)的復(fù)位信號(hào)輸出端與節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，節(jié)點(diǎn)電源模塊(12)的電源輸出端與張力傳感器與放大器(11)和節(jié)點(diǎn)Zigbee芯片(13)的電源輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，手持終端(2)包括終端電源模塊(21)、終端Zigbee芯片(22)、終端射頻模塊(23)、終端時(shí)鐘電路(25)、終端復(fù)位電路(26)、LCD液晶顯示模塊(26)、串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊(27)、單片機(jī)(28)、鍵盤(29)、存儲(chǔ)器(210);終端射頻模塊(23)的射頻信號(hào)輸入輸出端與終端Zigbee芯片(22)的射頻信號(hào)輸出輸入端連接，終端時(shí)鐘電路(24)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與終端Zigbee芯片(22)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，終端復(fù)位電路(25)的復(fù)位信號(hào)輸出端與終端Zigbee芯片(22)的復(fù)位信號(hào)輸入端連接，終端電源模塊(21)的電源輸出端與終端Zigbee模塊(22)、LCE液晶顯示模塊(26)和單片機(jī)(28)的電源輸入端連接，終端Zigbee模塊(22)的第一串口輸入輸出端與單片機(jī)(28)的串口輸出輸入端連接，單片機(jī)(28)的顯示信號(hào)輸入輸出端與顯示模塊(26)的顯示信號(hào)輸入輸出端連接，單片機(jī)(28)的第二串口輸入輸出端與串口 /USB轉(zhuǎn)換模塊(27)的串口輸出輸入端連接，鍵盤(29)的信號(hào)輸出端與單片機(jī)(28)的信號(hào)輸入端連接，存儲(chǔ)器(210)存儲(chǔ)輸入輸出端與單片機(jī)(28)的存儲(chǔ)輸入輸出端連接。
【文檔編號(hào)】B60M1/26GK103729992SQ201310684402
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】李中偉, 關(guān)寶巖, 彭立群, 卜萬(wàn)錦, 劉慧眾 申請(qǐng)人:黑龍江瑞興科技股份有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)