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轨道车辆蓄电池大数据管理平台设计及实现

张沁  
【摘要】:蓄电池作为机车辅助电源,在轨道交通领域广泛使用,实时监测其工作状态是轨道交通安全评估体系中的重要环节。因此,结合物联网和大数据技术,构建蓄电池监测系统,具有广阔的应用前景。本文以轨道车辆蓄电池为研究对象,从蓄电池数据采集控制器、大数据服务平台等方面展开研究。主要工作和研究成果体现在以下几个方面:(1)设计并实现蓄电池数据采集控制器,其基于STM32F4微处理器,搭载Free RTOS操作系统和Fat Fs文件系统,包含触摸显示屏、CAN通讯接口、RS485通讯接口、数据存储接口,实现蓄电池测试数据接收、数据解析存储、测试任务启停控制等功能。并通过在数据解析任务和数据远程传输任务中添加本地临时存储的方案,解决数据收发速率不一致的问题。同时,控制器利用Lo Ra传感网和5G网关,实现蓄电池测试数据的实时上传。(2)设计并实现蓄电池大数据服务器集群,其由提供公共资源访问的公网服务器和用于存储计算的内网服务器组成。其中,系统功能基于Spring Boot框架开发,使用主从结构的My SQL数据库进行读写分离,通过Redis集群进行缓存和计算,利用Minio作为对象存储,同时加入中间件Rabbit MQ进行流量削峰,设立Nginx服务器进行负载均衡。开发过程,通过部署和配置Jenkins服务器,完成项目的自动拉取、打包和发布,利用Docker容器技术进行资源分配。最终实现电池测试数据接收、机车MVB数据接收、数据导出、蓄电池大数据看板等功能。(3)针对控制器和服务器集群进行数据上传、数据解析存储、数据导出等测试,验证系统的可用性、可靠性、可扩展性。实验结果表明,控制器CAN总线数据处理能力为200帧/s,服务器集群可同时支撑200组蓄电池测试实验的数据接入,满足100辆机车MVB数据的接入。


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