基于ARM Cortex-M3铁轨塌方自动检测报警系统

摘要

中国铁路已步入高速发展阶段,给日常生活带来便利的同时也增添了行车的危害性。列车的运转速率如此之快,任何轻微的外界滋扰或自然灾害带来的恶果都可能导致致命的后果,也将可能引起严重的经济损失或人们的生命安全伤亡。这些外界滋扰包含边坡滑坡和塌方落石、强风、暴雨、大雪、地动以及异物侵犯等等。
　　由于现在技术水平和经济发展的缘故,当前铁路边坡防护监测采用人为监测的方法,通过有经验的技术人员定期对铁路边坡采取相应的安全检查。然后再按照自身经验来预测该边坡的坚固性,继而大大降低了灾难的发生率。随着铁路边坡滑坡灾害常有意外的危险,往往由于强烈的地震,风暴,飓风的情况发生,这种情况下依靠人工来观测是不可能的。人工观测也存在着误差和主观性,从以上各方面综合考虑,我们可以采用全天候监测的电子产品,利用电子设备能够实时监测,可靠性高,而且安全稳定。
　　基于ARM Cortex-M3铁轨塌方自动检测报警系统主要由前端系统、下位机(中继监测点)系统以及上位机系统组成,可实现实时监测塌方情况、报警信息等功能。
　　文中给出了整套完整硬件设计和软件设计,采用ARM Cortex-M3作为核心控制器,利用STM32F107VCT6微处理器作为本系统的主控芯片,设计了GPS定位电路、铁路塌方检测电路、无线发送和接收电路、太阳能供电电路、电话机的振铃、摘机和挂机电路等。系统通过倾斜传感器监测塌方信息,由GPS定位信息通过无线发送模块传输到山下的中继监测点,通过振铃检测电路以及摘机、挂机电路、MT8880编解码电路由电话线传输至上位机,从而实现实时监测和报警等功能。
　　系统的性能指标测试有软硬件测试,硬件测试主要进行了倾斜传感测试、上位机与下位机、前端系统设计之间的通信测试、上位机串行通信、监控系统报警中心联合通信以及软件的集成测试。

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第1章 引 言

1.1 选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第2章 技术原理概述及系统方案

2.1技术框架

2.2 可行性分析

2.3系统体系结构

第3章 前端系统设计

3.1 前端系统方案

3.2 前端系统硬件电路设计

3.3前端系统软件设计

第4章 下位机（中继监测点）系统设计

4.1下位机（中继监测点）系统方案

4.2下位机硬件电路设计

4.3下位机软件设计

第5章 上位机系统设计

5.1上位机系统方案

5.2控制器与电话线路信号传输处理

5.3控制器与PC机工业微机串行通信硬件结构和通信协议

第6章 实验设备测试及运行维护

6.1实验设备

6.2实验设备测试结果分析

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 进一步工作方向

致谢

参考文献

附录A 前端系统设计原理图

附录B 下位机（中继点）系统设计原理图

附录C 上位机系统设计原理图