基于物联网的限高装置实时监测系统

作     者：李天琦 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨世凤

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0838[工学-公安技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：限高架 NB-IoT 可视化 物联网 

摘      要：限高防护架作为桥涵、立交等交通设施的保险杠,可以起到警示标识与保护桥涵、立交的目的。目前对于限高架的维护检测方法主要依靠工作人员人为定期巡检,费时费力;同时部分地区采用了激光、红外的限高监测方案,此方案并未大范围推广及应用,主要原因在于:架设调试困难,受地形因素影响较大;干扰信号繁多,系统误报率高;对超高车辆的拦截缺乏强制性,实际对桥涵的保护作用有限。本文采用“云-边-端架构,研发了基于物联网的限高装置实时监测系统,主要研究内容如下:(1)本系统由振动监测子系统、图像信息采集子系统、云端服务子系统组成。其中振动监测子系统采用了低功耗三轴加速度计ADXL362作为振动信息监测的主要装置,同时选用MSP430与NB-Io T模组作为信息处理模块与网络传输模块,并对其电路进行开发设计,选用低功耗器件保证了系统的低功耗性能,合理的电路设计进一步提升了系统稳定性。图像信息采集子系统选用了支持二次开发的4G网络相机,针对实际情况设计了光伏供电系统,满足系统续航,同时符合绿色建造的设计理念。(2)本文采用EMD分解算法对接收到的加速度数据进行滤波处理,加速度数据得到有效降噪,提高了信号的准确度;将数据进行动态阈值确定,对振动特征进行了有效划分;定时采集加速度数据进行姿态解算,计算出了设备当前的静态横滚角与俯仰角;应用VS2019开发工具开发了基于C#语言的振动信号接收服务程序、图像采集与转发服务程序、短信报警服务程序等,实现数据在三个子系统之间的交互传输,进而实现物联网结构完整;设计了基于SQL SERVER的数据库表与相应触发器,保证了数据的完整性与一致性;研究了基于PP-YOLO的车辆信息识别技术,应用K-Means++算法对训练数据集重新聚类,取得了良好的拟合效果。(3)本文设计并开发了直观便捷的管理页面、二维和三维可视化大屏、微信小程序客户端等。根据天津华铁科为科技有限公司与北京铁路局提供的现场环境进行安装部署,经实际采集测试,本系统能稳定运行,在Web客户端与微信小程序客户端能正常显示数据,验证了系统的可行性。