无线智能化铁路基础设施数据采集系统的研究与应用 被引量：15

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作者 王珣 潘兆马 +2 位作者 袁焦 杨学锋 姚书琴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1604-1612,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 数据采集 无线通信技术 铁路基础设施监测 灾害实时报警

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MEMS加速度传感器的工程振动监测系统设计 被引量：13

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作者 潘兆马 王珣 +3 位作者 袁焦 刘勇 杨学锋 姚书琴 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第4期86-89,共4页

为解决高速铁路工程结构服役性能下降,影响列车运营安全与舒适性问题,提出了一种基于微机电系统(MEMS)加速度计和单片机、数据云存储结合的工程结构物振动监测系统。系统主要包括加速度信号同步采集模块、振动信号拾取与实时传输模块、... 为解决高速铁路工程结构服役性能下降,影响列车运营安全与舒适性问题,提出了一种基于微机电系统(MEMS)加速度计和单片机、数据云存储结合的工程结构物振动监测系统。系统主要包括加速度信号同步采集模块、振动信号拾取与实时传输模块、服务器数据压缩与存储模块,通过无线接入点(AP)传输振动加速度信号至本地工控机,供远程中控室进行实时结构安全等级评判。实验表明:当振动产生时,设计的监测系统能够实时精确采集加速度信号,有效评估结构物安全状态。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)传感器 振动监测 同步采集 结构物状态监测

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基于西原模型的蠕变型滑坡预警判据及滑坡智能监测预警系统研究 被引量：12

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作者 王珣 刘勇 +3 位作者 李刚 伏坤 袁焦 潘兆马 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第8期29-38,共10页

针对滑坡临滑预报难点问题,以建立滑坡的监测预警系统为目标,依据原有T-t模型的固定临滑判据,以西原模型为基础通过理论推导出蠕变型滑坡等速应变速率和临滑切线角的关系式,建立了通过滑坡均速阶段速率确定临滑切线角的动态评估方法,继... 针对滑坡临滑预报难点问题,以建立滑坡的监测预警系统为目标,依据原有T-t模型的固定临滑判据,以西原模型为基础通过理论推导出蠕变型滑坡等速应变速率和临滑切线角的关系式,建立了通过滑坡均速阶段速率确定临滑切线角的动态评估方法,继而通过对20个典型蠕变破坏与23个未破坏滑坡监测数据验证了该方法的可靠性。在此评估方法的基础上结合当今流行的无线传感器网络、云平台技术研发了一套基于无线组网技术的滑坡智能监测预警系统。结果表明,该滑坡监测预警系统具有滑坡自动评估、无线组网、自适应Kalman滤波、变频采样控制、数据掉线重传、虚拟化存储、三维地理信息展示等技术特点。目前该系统已在川黔铁路裁缝岩滑坡取得应用,为铁路运营提供准确、可靠的监测预警信息。 展开更多

关键词 滑坡 评估方法 智能监测系统 无线组网 自适应Kalman滤波 临滑改进切线角 工程地质灾害 等速变形阶段

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沉降智能监测与评估系统的开发及应用 被引量：10

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作者 王珣 刘勇 +3 位作者 袁焦 伏坤 潘兆马 李刚 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第4期20-25,共6页

研究目的:高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与... 研究目的:高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与评估系统,以期为高速铁路运营维护提供科学决策。研究结论:(1)通过温度补偿试验对传感器进行校正,大大提高了静力水准仪在变温条件下的精度(-20℃～40℃下0. 2 mm);(2)研发了一套基于无线组网技术的沉降智能监测评估系统,系统具有自适应降噪、变频采样控制、数据掉线重传、大数据分区存储、数据压缩传输、三维地理信息展示等技术特点,可满足桥、隧、路等多种监测应用场景;(3)系统实现了高速铁路线下工程施工期与运营期的沉降安全状态实时监测与评估。 展开更多

关键词 高速铁路 智能监测 无线组网 沉降评估 云平台

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基于无线自组网测振仪的被动网落石监测系统

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作者 杨学锋 潘兆马 +3 位作者 杨森 邹文露 刘勇 虞凯 《物联网技术》 2024年第3期44-48,共5页

山区铁路沿线崩塌落石灾害频发,及时、准确地发现崩塌落石事件并发出报警信息,对铁路运营安全具有重要的意义。通常在一些危岩落石高发地段会设置被动防护网拦截滚石,然而该方式并不能完全防止落石上道。为确保“落石不上道,上道不撞车... 山区铁路沿线崩塌落石灾害频发,及时、准确地发现崩塌落石事件并发出报警信息,对铁路运营安全具有重要的意义。通常在一些危岩落石高发地段会设置被动防护网拦截滚石,然而该方式并不能完全防止落石上道。为确保“落石不上道,上道不撞车”,迫切需要研发一套无人值守、全天候实时准确监测铁路沿线被动网落石监测系统。本文研发一种基于三轴MEMS无线自组网测振仪的被动网落石监测系统,通过前端感知振动并对振动信号进行边缘计算处理得到最大加速度值,并调用摄像头对发生振动的被动网预置点进行拍照,将最大加速度值和摄像头拍摄到的照片上传至服务器;最后由服务器及时推送报警信息,实现了铁路沿线被动网落石的自动化监测功能。工程实际应用表明,该系统能满足铁路边坡崩塌落石自动化监测的需求,该研究成果可应用于铁路、公路危岩落石自动化监测领域。 展开更多

关键词 测振仪 振动监测 无线自组网 崩塌落石 边缘计算 报警推送

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基于MEMS的振动倾角一体机设计

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作者 杨学锋 潘兆马 +3 位作者 杨森 邹文露 刘勇 虞凯 《工业控制计算机》 2024年第2期63-64,67,共3页

针对工程领域对振动监测的迫切需求,设计了一款基于MEMS的振动倾角一体机。该设备集振动采集、处理与传输于一体,兼容市电供电和太阳能供电,LoRa无线通信和RJ45有线通信并存,具备体积小、重量轻、成本低、功耗低和可靠性高等特点,可应... 针对工程领域对振动监测的迫切需求,设计了一款基于MEMS的振动倾角一体机。该设备集振动采集、处理与传输于一体,兼容市电供电和太阳能供电,LoRa无线通信和RJ45有线通信并存,具备体积小、重量轻、成本低、功耗低和可靠性高等特点,可应用于高边坡危岩落石自动化监测等场景。 展开更多

关键词 振动采集 倾角测量 数据传输 超低功耗 自动化监测

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多通道无线通用振弦数据采集系统设计

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作者 杨学锋 邹文露 +3 位作者 潘兆马 杨森 刘勇 裴起帆 《自动化应用》 2023年第19期179-181,185,共4页

针对工程结构健康监测领域中振弦传感器起振困难、响应信号微弱的问题,本文以单线圈振弦传感器为研究对象,设计了基于可调激振法与通道切换技术相结合的多通道无线通用振弦数据采集系统。该系统涵盖市面绝大部分振弦传感器的频率范围,... 针对工程结构健康监测领域中振弦传感器起振困难、响应信号微弱的问题,本文以单线圈振弦传感器为研究对象,设计了基于可调激振法与通道切换技术相结合的多通道无线通用振弦数据采集系统。该系统涵盖市面绝大部分振弦传感器的频率范围,采用自适应扫频激振策略,保证振弦传感器内部钢弦能够良好起振,具有较强的兼容性,不仅能实时采集市面上大部分振弦传感器的数据,还能利用无线自组网进行数据传输,实现了振弦数据的自动化采集与传输。 展开更多

关键词 可调激振 通道切换 振弦数据采集

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基于激光雷达与视频结合的铁路异物探测技术研究

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作者 余博 杨森 +2 位作者 王珣 裴起帆 潘兆马 《高速铁路技术》 2023年第1期48-53,共6页

本文提出一种基于激光雷达与视频结合的铁路异物探测系统,该系统利用RANSAC算法和欧氏距离聚类获取轨道平面及异物,基于TBD策略、Kalman和匈牙利算法实现多目标跟踪与状态识别,通过联合标定实现雷达和视频联动并获取清晰的异物图像,最... 本文提出一种基于激光雷达与视频结合的铁路异物探测系统,该系统利用RANSAC算法和欧氏距离聚类获取轨道平面及异物,基于TBD策略、Kalman和匈牙利算法实现多目标跟踪与状态识别,通过联合标定实现雷达和视频联动并获取清晰的异物图像,最后采用YOLOv4模型识别异物。铁路场景验证结果表明:(1)该系统将能检测到最小目标(投影长度为20 cm)的极限距离延长至75 m,比市场同类系统提升66%;(2)实现了仅由10组数据即可完成的激光雷达与摄像球机的快速标定;(3)采用YOLOv4对图像分类,该系统的m AP指标达到90.2%,大幅度降低误报的可能性。研究成果可在灾害频发地段的铁路运营安全保障中发挥重要作用。 展开更多

关键词 异物入侵探测 激光雷达 TBD策略 联合标定 YOLOv4

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基于机器学习的列车设备故障预测模型研究 被引量：4

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作者 袁焦 王珣 +2 位作者 潘兆马 杨学锋 邹文露 《计算机与现代化》 2020年第12期49-54,共6页

决策树作为机器学习和数据挖掘领域中广泛应用的预测模型,其输出结果易于理解和解释。针对高速铁路车载智能设备数量庞大的流数据且设备故障复杂和诊断效率低等问题,采用CVFDT决策树算法,通过对规范化的列控设备流数据进行机器学习,构... 决策树作为机器学习和数据挖掘领域中广泛应用的预测模型,其输出结果易于理解和解释。针对高速铁路车载智能设备数量庞大的流数据且设备故障复杂和诊断效率低等问题,采用CVFDT决策树算法,通过对规范化的列控设备流数据进行机器学习,构建车载设备智能故障预测模型(低概率发生、高概率发生和已发生故障),实现对设备潜在故障“事前排除”,提高故障分类精度、定位和诊断准确性,保障高速铁路运营安全和运输效率。 展开更多

关键词 高速铁路 流数据 车载设备 CVFDT算法

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无线传感器网络的异常检测 被引量：1

10

作者 袁焦 王珣 +2 位作者 潘兆马 杨学锋 姚书琴 《电子技术与软件工程》 2019年第24期10-11,共2页

本文重要阐述了在进行无线传感器网络得到的异常数据时,如何针对其异常数据进行检测。也阐述了一般情况下,出现异常数据时,无线传感器网络的大致范围,并利用图模型、相邻节点之间的属性相似、当前接收到的数据与历史数据进行的对比验证... 本文重要阐述了在进行无线传感器网络得到的异常数据时,如何针对其异常数据进行检测。也阐述了一般情况下,出现异常数据时,无线传感器网络的大致范围,并利用图模型、相邻节点之间的属性相似、当前接收到的数据与历史数据进行的对比验证,以此来推断出,异常数据出现的大致因素、并借此能准确推断出相关的地理区域出现异常信息的大概位置,又或者是设备本身可能出现故障的大概范围,为维护管理人员在网络异常判识和原因分析方面提供指导。 展开更多

关键词 无线传感器网络 异常检测 安全监测 数据处理

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旋转机械油路磨粒传感器的设计及仿真研究 被引量：1

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作者 张平 潘兆马 +2 位作者 余细雨 邓雪峰 罗仁泽 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1208-1213,共6页

设计一种应用于旋转机械油路检测系统的在线式油路磨粒传感器,其性能直接影响油路检测系统的监测结果。重点对传感器检测原理和结构特性等进行定性分析,根据电磁场原理和毕奥-萨伐尔定律等电磁学理论,推导并建立平衡线圈磁场分布数学模... 设计一种应用于旋转机械油路检测系统的在线式油路磨粒传感器,其性能直接影响油路检测系统的监测结果。重点对传感器检测原理和结构特性等进行定性分析,根据电磁场原理和毕奥-萨伐尔定律等电磁学理论,推导并建立平衡线圈磁场分布数学模型以及传感器输出模型,研究影响传感器输出和磁场分布的几大因数,最后利用电磁场仿真软件对传感器平衡结构线圈的磁场分布进行仿真,为传感器的设计、优化改进提供了重要的理论依据。 展开更多

关键词 旋转机械 磨粒传感器 数学模型 仿真分析

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