基于无线传感器网络节点的和谐型机车运行参数检测系统的研究

发布时间：2017-09-02 16:20

  本文关键词：基于无线传感器网络节点的和谐型机车运行参数检测系统的研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 ZigBee 电力机车 牵引试验车 CC2530

【摘要】：随着铁路运输能力日益提高和铁路运输的大提速,铁路运输部门对电力机车的牵引性能的要求更加严格了。将机车置于不同线路上进行牵引试验可获得其牵引性能。机车牵引试验是铁路局在开设新线路、提高货运列车牵引重量、客运列车提速、新型机车参加运营、检修后的机车再次营运等状况下所进行的一项必备技术事务。其目的是通过试验将获取的机车性能参数反馈到规划及运营中去,为铁路运输部门拟定合适的运输方案及营运策略,采取挖潜增效措施提供科学依据。无线传感器网络是多种技术融合的智能网络,广泛的应用于现场监控,环境检测、医疗、智能家居、物流运输等领域。ZigBee是一种技术标准统一、可靠性高、短距离、功耗低无线通信技术,非常适合于低速无线数据传输系统。本文根据HXDIC型电力机车主要运行参数检测的需求,设计了机车牵引力、运行速度、牵引电机电压和电流、制动力等参数的检测电路,采用无线传感器网络技术构建了牵引试验车检测系统,通过在检测位置布置无线传感器节点,实现对机车运行参数的检测与传输。本文使用CC2530片上系统实现了无线传感器网络硬件电路,给出了协调器、传感器节点的软件流程图。在EW8051集成开发环境下进行应用层程序编写,修改并移植Z-Stack协议栈到硬件节点,通过模拟调试在监控机上得到了试验的数据。
【关键词】：无线传感器网络 ZigBee 电力机车 牵引试验车 CC2530
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U264;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和选题意义11-12
• 1.2 无线传感器网络12-14
• 1.2.1 无线传感器网络概念12
• 1.2.2 无线传感器网络的特征12-13
• 1.2.3 无线传感器网络应用领域13-14
• 1.3 ZigBee技术特点14
• 1.4 几种无线通信技术比较14-15
• 1.5 本文主要研究内容及安排15-17
• 第2章 无线传感器网络技术17-27
• 2.1 无线传感器网络的体系结构17-18
• 2.1.1 无线传感器网络的组成17
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构17-18
• 2.2 ZigBee组网技术18-20
• 2.2.1 ZigBee网络设备18-19
• 2.2.2 ZigBee网络拓扑结构19-20
• 2.3 ZigBee协议栈架构20-27
• 2.3.1 物理层21-22
• 2.3.2 介质访问层22-24
• 2.3.3 网络层24-25
• 2.3.4 应用层25-27
• 第3章 机车运行参数检测系统设计27-39
• 3.1 系统的总体功能27-28
• 3.2 和谐型机车参数检测方案28
• 3.3 试验车信号检测方案28-29
• 3.4 HXD1C型电力机车技术参数29
• 3.5 机车检测系统信号调理电路设计29-37
• 3.5.1 机车网侧交流电压和电流检测30-32
• 3.5.2 机车牵引电机电压及电流检测32-33
• 3.5.3 风缸压力检测33-34
• 3.5.4 牵引力及制动力检测34-35
• 3.5.5 速度信号检测35-36
• 3.5.6 牵引变压器及牵引电机温度检测36-37
• 3.6 无线传感器网络节点在系统中的分配37-39
• 第4章 无线传感器节点硬件设计39-46
• 4.1 ZigBee芯片选择39
• 4.2 CC2530芯片39-43
• 4.2.1 CC2530的特性描述39-40
• 4.2.2 CC2530的内部结构40-43
• 4.3 节点硬件电路设计43-46
• 4.3.1 CC2530应用电路43
• 4.3.2 仿真器调试接口43-44
• 4.3.3 USB转RS232电路44-45
• 4.3.4 电源电路45-46
• 第5章 系统软件设计与实现46-59
• 5.1 软件开发环境46
• 5.2 Z-Stack协议栈架构46-50
• 5.2.1 Z-Stack的工作过程48-49
• 5.2.2 操作系统执行49-50
• 5.3 系统通信数据格式设计50-51
• 5.4 协调器节点软件设计51-55
• 5.4.1 协调器节点工作流程51-52
• 5.4.2 协调器节点网络参数设置52-53
• 5.4.3 协调器组网实现53
• 5.4.4 协调器接收无线数据53-55
• 5.5 终端节点程序设计55-59
• 5.5.1 终端节点入网流程55-56
• 5.5.2 终端节点数据采集流程56
• 5.5.3 传感器采集数据56-57
• 5.5.4 终端节点发送无线数据57-59
• 第6章 系统调试59-64
• 6.1 程序的烧写59-60
• 6.2 协调器组网测试60-61
• 6.3 终端节点入网测试61
• 6.4 数据传输分析61-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果69

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本文编号：779600