跟着我邦铁道沿着“高速、重载”的对象生长，铁道编制的运输才具一贯晋升。货运列车正在运转历程中,因为车轴温度升高,会形成热轴、切轴或燃轴等事项产生,重要影响铁道货车的行车太平。对货车轴温举行实时、切实地监测，是保险货车太平运转的主要机谋。

　　目前轴承的滞碍检测装配紧要有红外轴温探测器和车载轴温报警器等。红外轴温探测器是应用红外探头罗致轴承的热辐射，并使之转换成对应的电压信号;它须要装配正在轨道两旁，正在检测和滞碍统治上有必定的滞后性，且容易发作误报、漏报;车载轴温报警器寻常安放正在客车的各节车厢内，须要随车检修师按期查验轴温音讯，未便于轴温数据的聚积统治，况且这关于车厢没有电源、车辆频仍解编或编组、车厢无人值守的货运列车来说，是不实用这种装配的。

　　针对以上题目，本文提出一种基于物联网的车载轴温监控处置计划。该计划以ZigBee技艺为根柢，以低能耗、长途化和及时性为安排倾向，采用模块化的安排门径，安排了轴温采撷节点模块、机车监控平台及监控中央上位机，编制构成框图如图1所示。起初应用ZigBee技艺搭筑无线传感搜集，告竣轴温数据的采撷和当地传输，正在机车局部告竣轴温数据的聚积统治和长途传输。机车监控平台以高职能的ARMCortex-M3微统治器STM32F103ZET6为硬件主题，扩展了TFT-LCD、SD卡、GPRS等外围接口电道;以嵌入式及时操作编制μC/OS-III为软件平台，移植了STemWin图形界面编制和FATFS文献编制，告竣了当地数据的显示、存储及传输等成效。通过SIM900AGPRS模块与地面数据监控中央举行通讯，告竣了长途数据及时传输的成效;地面数据监控中央上位机局部是正在VC++2010和MicrosoftAccess2010软件平台上开垦完工的，正在C/S职责形式下，机车监控平台行为当地客户端，地面监控中央行为效劳器端，两边通过Socket通讯完工数据的调换，同时监控端及时显示数据转化，而且一贯更新数据库库外，便当史册数据的盘查与剖判。

　　轴温采撷节点紧要有无线通讯模块、温度传感单位和电源模块构成。本文拣选了TI公司的CC2530ZigBee模块行为无线内置业界领先的RF转发器，并贯串巩固型的8051内核MCU。CC2530具有256KBFlashROM、8KBRAM、两个UART接口并可复用的SPI接口、8通道的ADC并具有区别电源运转形式，绝顶适合超低功耗需求的编制。

　　温度传感单位拣选了美邦DALLAS半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20。DS18B20惟有三个引脚(GND、DQ、VDD)，通过一根数据线DQ就能输出数字温度值。DS18B20援手众点组网成效，众个DS18B20可共用一根通信线,以告竣众点测温;具有温度报警成效，用户可筑树报警温度。

　　电源模块采用一节5V的干电池供电，5V电源通过DC-DC变换器HT7533取得3.3V职责电压。温度传感单位须要3.3V供电，无线V供电。

　　货车的每节车厢有8个轴承，于是须要8个DS18B20检测轴承温度。每个温度传感器是直接装配正在轴承座内里的，沿笔直轴承座对象钻一小孔，直径略大于传感器探针，连同到轴承外圈面，放入孔中直接接触到轴承外面，通过热量传导就可能检测温度了。除了检测轴承绝对温度以外，每节车厢还应装备1个DS18B20用于检测处境温度，以设定相对温度报警值。

　　DS18B20有两种职责形式：寄生职责办法和外部电源职责办法。本文采用不须要卓殊时序统制的外部电源职责形式，单总线的P0_6口接DS18B20的DQ，电道毗邻办法如图2所示。

　　机车监控平台硬件包含CC2530和ARM网闭两局部，如图3所示。CC2530行为整体货车无线传感搜集的集聚节点紧要肩负罗致各节车辆的轴温数据，然后通过UART0与网闭举行数据交互;ARM网闭紧要包含人机交互模块、SD卡存储模块和GPRS通讯模块，告竣轴温数据的统治、显示、存储和传输等劳动。

　　遵循安排计划与经济成分，机车监控平台的网闭主统制器选用的是ST(意法半导体)公司推出的基于ARM内核Cortex-M3的32位微统制器STM32F103ZET6，其内核架构前辈，职能优秀，最高职责频率可达72MHz，实践效果高，并具有富厚的外设资源。该芯片具有64KB的SRAM和512KB的FLASH，援手SDRAM和NANDFLASH扩展，具有7个依时器、5个USART、3道SPI接口、1个SDIO接口、1个FSMC接口及内部RTC，援手SDHC卡、LCD统制器等，可餍足编制安排需求。

　　人机交互模块紧要安排了TFT-LCD液晶屏接口电道，将GPRS形态、各节车厢的轴温数据及RTC时钟等音讯通过彩色液晶屏幕及时显示出来，机车职责职员可能通过触摸屏来操作软件，盘查每节车厢的周密音讯。

　　因为监测编制音讯量较大，为防范数据失落，编制扩展了SD卡存储电道，采用容量为8GB的SD卡模块告竣对轴温数据的及时存储，便当货车保卫职员将数据拷贝出来查看和剖判史册数据。

　　GPRS通讯模块肩负主控模块与监控中央主机长途通信，编制采用的是SIM900AGPRS模块。该模块内嵌TCP/IP公约，扩展的AT夂箢运用户便当的运用TCP/IP公约，这正在搜集数据运用时绝顶有效。

　　编制软件局部紧要分为ZigBee无线网闭软件安排。ZigBee无线组网局部采用的是TI公司推出的合适ZigBee2007公约尺度的公约栈Zstack-CC2530-2.5.1a，紧要包含集聚节点和采撷节点的软件安排;STM32网闭局部采用嵌入式操作编制μC/OS-III，移植了STemWin图形界面编制和FATFS文献编制，遵循编制的运用成效对劳动举行划分，紧要包含GPRS初始化劳动、串口罗致劳动、GUI界面显示劳动、GPRS发送劳动、FATFS存储劳动、触摸屏劳动、编制看守劳动等。

　　采撷节点肩负采撷并发送轴承的温度和形态数据音讯，要告竣DS18B20的单总线众挂办法采撷轴温，务必先读出单总线位识别码(ROMID)。遵循DS18B20职责道理，起初初始化，接着写入“读ROM”指令，然后通过一个8次轮回将64位ROMID按次读取到数组中。取得了每个DS18B20的识别码之后，就可能正在单总线了。圭外安排思绪是：CC2530向DS18B20发送复位脉冲举行初始化，初始化凯旋之后，再向总线写入“SkipROM”指令，再接着写入温度转换指令。恭候少许延时后读取转换的温度，因为要读取9个温度值，因此通过一个轮回，每次读取一个温度，一共读取9次即可。个中每一次读取温度，都要先初始化，然后成亲要读取的DS18B20，最终读取RAM里的温度。温度采撷软件安排流程如图4所示。

　　通过单总线个环温，这些采撷的原始数据假若不加以封装统治，将会显得错杂无序，况且底子无法辨别这些数字代外的意旨。于是有需要将采撷到的数据通过插入对应轴承号和车厢号组成一帧完备的寓意昭彰的花式，温度数据帧的花式如图5所示。

　　采撷节点正在ZigBee无线传感搜集中饰演的是既是终端也是道由器的脚色。节点上电后自愿完工摆设初始化，然后搜素四周的无线搜集，找到适合的搜集后向该搜集发送入网要求，若入网凯旋后，节点会正在OSAL中盘查到形态变换变乱，然后正在形态变换统治函数中筑树发送变乱，同样正在OSAL中会盘查到该变乱，接着启动发送变乱的统治函数即启动DS18B20采撷温度数据并向父节点发送数据，恭候发送5秒周期倒计完工时开启下一轮发送。采撷节点软件安排流程如图6所示。

　　集聚节点正在编制中起到疏通采撷节点和网闭的桥梁效力，正在ZigBee无线传感搜集中饰演融合器的脚色。集聚节点软件安排流程如图7所示，节点上电激活后，起初遵循软件装备的PANID和信道等参数创筑无线传感搜集，创筑凯旋之后，启动公约栈OSAL，轮询新变乱的产生。当有采撷节点申请出席时，融合器会盘查到对应的变乱，紧接着挪用出席搜集变乱统治函数断定收否应允出席，若应允出席凯旋后，融合器赓续轮询新变乱，当终端向融合器发送数据时同样会触发融合器罗致变乱，挪用罗致回调函数对数据封装打包，然后通过UART0发送给网闭。数据发送完毕触发罗致完工变乱，OSAL盘查到该变乱之后编制又下手一贯轮询新的罗致变乱，企图下一轮发送。