基于无线传感网络的动车组设备温度监测技术研究

发布时间：2020-05-27 08:21

【摘要】：随着高速铁路事业迅猛发展,投入运行的动车组数量越来越多,运行速度也越来越快。动车组高速运行过程中牵引传动设备的温度会随之上升,对于牵引变压器、牵引变流器、牵引电机及齿轮箱等关键设备,过高的温度或过快的温升会影响其工作性能,甚至可能造成设备的损毁,进而引发事故。由于动车组车体结构全封闭的特点,传统的有线温度监测系统存在线路不易布置,信号传输距离过长造成数据精度低等问题。本文提出一种基于无线传感网络的温度监测方案,可实现动车组设备温度的长期监测,并具有布置方便、不受车体结构影响、成本低、安全稳定等特点。采用ZigBee协议构建车载无线测温网络,使用树状拓扑结构,网络中包括协调器节点、路由节点和终端节点,协调器节点负责网络的启动和维护,路由节点实现温度数据的路由中转,终端节点进行温度数据的测量。根据实际需求在被测设备上布置若干个终端节点,终端节点由CC2530微控制器、DS18B20温度传感器及电源管理模块构成,终端节点测量温度数据后通过路由节点以多跳、中继的方式将数据传送给协调器节点,协调器节点将温度数据整理汇总后传送给STM32网关节点,网关节点连接SD卡实现数据的本地存储,利用TFTLCD液晶实现温度数据的显示,采用ESP8266WIFI模块构建一个局域网,实现数据的网络发布,在车厢内可通过各种PDA设备接入该网络实时的查看温度数据。
【图文】：

地址分配

个协调器节点外，其他的节点都是ＦＦＤ，具有路由功能，可以互相通信、自动选择能耗最低的最优路径。和树状网络一样，多跳的组网结构解决了的问题，且节点都具有路由功能，组网方式更加灵活、多变，一个节点出自动生成新的数据链路，，网络的自愈性和稳定性较强。与此同时，由于多样了，相应的数据信息也变多了，且很多数据链路信息是重复的，对空间要求较高。逡逑ｅｅ网络中，设备的地址按照一定的分配方案进行设置，每个具有路由功能的给一段网络地址，这段有限的地址在ＺｉｇＢｅｅ网络中是唯一的，由相应的给它的子节点。协调器决定网络的整体容量和网络的深度，网络深度指一传送给协调器经过的最小跳数，协调器的深度为0，与它相连的设备深度为１。设定路由设备的最大子节点数ｎｗｋＭａｘＣｈｉｌｄｒｅｎ为Ｃｍ，网络最大深度ｎ为Ｌｍ，子节点中具有路由功能的设备数ｎｗｋＭａｘＲｏｕｔｅｒｓ为Ｒｍ，则Ｃｓｋｉｐ（ｄ式为［｜５］：逡逑Ｃｓｋ邋（ｄ）逦＝邋ｉ＋ｃｍ－Ｒｍ－ｃｍＸＲ＾－＿ｄ：！逡逑Ｋ逦１－Ｒｍ逡逑＝＝

信标,帧结构

逦第二章ＺｉｇＢｅｅ协议简介逡逑２．５邋Ｚ；ｉｇＢｅｅ协议中的几种帧结构逡逑协议栈层与层之间的数据是以帧的形式传输的，每层的数据帧都有不同的帧头和帧逡逑尾以便识别和处理，在整个协议网络中主要定义了４种帧结构。逡逑（１）信标帧逡逑信标帧是由ＭＡＣ层产生的，由协调器发出，广播给整个网络。主要功能是保证系逡逑统整体的同步性，降低系统维护的成本，减少节点的能耗。ＭＡＣ帧的结构如图２．３所示，逡逑由ＭＡＣ层帧头（ＭＨＲ）、ＭＡＣ层服务数据单元（ＭＳＤＵ）和ＭＡＣ层帧尾（ＭＦＲ）逡逑三部分组成，包括控制字段、序列码（ＢＳＮ）、信标载荷和帧校验序列（ＦＣＳ）等信息逡逑［｜８］，邋ＭＡＣ层产生的信标帧需通过ＰＨＹ层发送，在ＰＨＹ层加上相应的物理层帧头ＣＰＨＲ）逡逑构成完整的网络信标帧。逡逑
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U266;TP212.9;TN929.5

【参考文献】