免维护的基于 LoRa 的条件监测系统-计算机科学-机器学习-轨道检查-算法.pdfVIP

免维护的基于LoRa的条件监测系统

aaa,

HonglinZhang,MingtongChenandZhengbaoYang

aTheHongKongUniversityofScienceandTechnologyHongKong,SAR999077,China

ARTICLEINFO摘要

Keywords:随着铁路运输量的增加，传统的轨道检查主要依赖于人工检查和大型检测设备，这不仅导致了低频

轨道检查次的检查和滞后反应，还存在高风险、高成本以及容易漏检的问题。为此，本研究设计并实现了一个

基于LoRa模块LM401的免维护铁路无线监控系统。每个监控节点由一个STM32微控制器、一个

STM32微控制器LM401LoRa收发器、一个低功耗ADXL362三轴加速度传感器、一个数字温度传感器（LMT85）

LoRa和一个数字气压传感器（RSCM17100KP101）组成。该系统通过节点端的SPI1接口收集振动数

据，定期读取温度和气压信息，并将数据打包后，在500米范围内使用LoRa“星型”拓扑结构发

送至集中式网关；随后网关通过支持MQTT协议的4G模块实时上传数据到云服务器。实验室测

试和现场部署表明，该系统可以实现加速度分辨率为0.01g，并将维护成本降低约70%，同时提高

监控效率超过5倍。该系统为智能铁路健康管理提供了一种可靠的方法，在未来计划引入射频能量

收集技术以实现无电池自动唤醒功能，并扩展至城市桥梁、隧道及环境监测等多场景应用。

本1.介绍相匹配的4G蜂窝网络技术也日益成熟，为远程云传

输和传感器节点数据[3,4]的集中管理提供了高效的

译随着城市化进程的加速和人口流动频率的增加，通道。

铁路作为现代交通系统的重要组成部分，其运营安全

中在此背景下，该项目提出并实现了一个基于

和效率越来越受到关注。铁路基础设施的长期稳定

1LoRa通信技术的免维护无线轨道监测系统，旨在打

v运行依赖于对轨道状况的准确掌握和及时维护。轨

6破传统模式的局限，实现“高频采样+低功耗通信+

5道长时间承受列车运行带来的循环负载和环境变化

1的影响，非常容易出现下沉、断裂、松动、温度应力实时上传+智能分析”的集成智能化轨道健康监测解

7决方案。该系统以STM32系列微控制器为核心，并

1异常等问题。如果这些问题没有被及时发现并处理，

.集成了LoRa通信模块（LM401）、高精度低功耗三轴

7将直接影响列车运营的安全性和运输效率，并可能

0加速度传感器（ADXL362）、温度传感器（LMT85）和

5导致严重的事故[1,2]。

2目前，轨道检查仍依赖于人工检查和大型检测设气压传感器（RSCM17100KP101）。在收集数据后，

:LoRa模块实现跨节点网络传输，最终中央网关借助

v备，如道岔几何车、钢轨检测车或激光扫描系