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基于Zigbee的地铁杂散电流监测系统的设计的中期报告

一、项目概述

地铁是现代城市重要的公共交通方式之一，而地铁杂散电流则是地铁系统中一个重要的问题。杂散电流是指地铁走行轨道与地下水文、土壤等环境介质之间发生的微小电流，其大小与地下环境、地铁线路、列车运行状态等因素有关。虽然杂散电流的大小相对较小，但长期存在会对地铁防腐防晕染系统、通讯系统、牵引电力系统等设施产生负面影响。因此，对地铁杂散电流进行监测具有重要意义。

本项目旨在采用基于Zigbee技术及传感器技术的方式，建立一套地铁杂散电流监测系统。该系统具备以下特点：

1.采用无线传输方式，无需布线，节省了系统安装成本和维护成本。

2.采用Zigbee技术，具备低功耗、低成本、自组网、自动路由、可扩展性等优点。

3.通过传感器采集地铁杂散电流数据，并传输至监测终端，实现对地铁杂散电流的实时监测和分析。

二、系统设计

系统整体采用基于Zigbee技术的无线传输方案，实现从传感器数据采集到数据处理、数据显示的完整流程。

1.传感器

本系统采用感性式传感器，利用感应原理采集地铁杂散电流测量数据。传感器具有高精度、高灵敏度、低噪声等特点。传感器将测量数据通过模拟电压信号输出，再经过模拟数字转换芯片，将模拟信号转换成数字信号传输。

2.节点及网关

系统采用Zigbee协议作为无线传输协议，借助其自组网、自动路由等特性，采用节点与网关相结合的方式实现数据的无线传输。节点部分采用低功耗的Zigbee模块，将传感器传输的数据无线传输至网关。网关部分采用高性能Zigbee模块，实现对传输的数据进行处理、存储和显示。节点和网关之间采用加密方式进行数据传输，确保数据传输的安全性。

3.监测终端

监测终端采用PC机或平板电脑等设备，通过USB接口或无线方式与网关连接，实现对数据的接收、处理和显示。监测终端具有友好的用户界面，能够实时显示地铁杂散电流的监测数据、趋势图和报警信息。

三、实验计划

1.硬件设计与制作

本阶段主要完成传感器和节点与网关的硬件设计与制作。包括传感器的感应原理、电路设计与制作，节点模块和网关模块的电路设计与制作、PCB板设计与制作、模块的焊接等工作。

2.软件设计与调试

本阶段主要完成系统整体的软件设计与调试工作。包括节点和网关的软件开发、实现节点和网关之间的数据传输、监测终端的软件开发、实现数据的接收、处理和显示、硬件系统的调试等工作。

3.系统测试与优化

本阶段主要进行系统的测试与数据的优化工作。通过实验对系统进行全面测试，优化系统硬件与软件问题，确保系统稳定、可靠，能够满足实际监测需求。

四、预期成果

本项目旨在建立基于Zigbee的地铁杂散电流监测系统，预期达到以下效果：

1.通过感性式传感器采集地铁杂散电流数据，确保数据的精度和准确性。

2.通过Zigbee协议实现节点和网关之间的自动路由和无线传输功能，确保数据的可靠性和安全性。

3.通过监测终端实时显示数据，实现对地铁杂散电流的实时监测和分析。

4.对地铁杂散电流的监测数据进行分析，提供决策支持和参考依据。