城轨交通车辆状态信息传感器网络设计与实现

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nancyqi117
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轨道交通运输是目前人们的主要出行手段,随着轨道基础建设的现代化发展,作为保障列车行车安全的轨道交通车辆状态信息化技术也紧跟发展。现今中国的轨道交通,特别是轨道交通技术已达到世界领先水平,一方面在建设总里程上远超其他国家,另一方面更是向高速、舒适、可靠等创新领域发展。尤其是安全可靠方面,传统的列车车辆走行设备检修方式已经无法满足稳定可靠的现代化轨道交通的安全可靠的需求。结合分析以上需求,本文利用无线传感器识别网络,结合了WSN与RFID技术各自特点,即可快速进行识别全局节点的标识,又可通过不同的功能节点分配,协同采集的全局信息并传输汇集数据,最终送至数据处理层。无线传感器识别网络而利用射频通信技术实现车载与地面站台之间进行通信,通过无线传输车辆行驶过程中的状态信息将成为未来轨道交通应用发展趋势并具备广泛的应用前景。基于车辆运行状态监测的背景,搭建基于无线传感器识别网络的城轨交通车辆状态监测系统总体框架。实现对运行中的轨道列车轴温状态进行实时测量,及时检测监控运行列车车轴过热、切轴等故障现象,预防轨道列车侧翻及脱轨等事故,通过与轴温探测软件系统相结合,用电子信息化技术保障轨道列车的运行安全。设计采用三层架构,划分为数据采集层、数据处理层、业务层,并在数据采集层分别建立车站地面、列车车载与无线传感器节点设备网络架构。无线传感器识别网络在城轨交通车辆状态信息监测系统中主要应用于传感器实时采集信息上报异常状态,以及正常状态信息周期性地进行车地传输。针对数据采集节点的主要性能指标包括无线传输性能、低功耗性能、传感器探测性能及电气性能进行论证。并依据论证设计指标进行无线传感器网络节点的硬件设计。运用2.45 GHz数据通信与低频125 KHz信号唤醒相结合方式,设计具备实时唤醒能力的低功耗传感器节点工作模式。针对无线传感器网络传输协议设计主要包括列车状态信息传输网络设计和传感器节点数据采集传输的实现。进一步优化末端节点组网通信效率及能源效率的方案。尽量减少协议的复杂性,消除可能带来的不利因素,减少传感器节点的能量消耗。后期进行实际试运行对列车状态信息的通信效率验证。设计实现了轨道交通领域需求的功能目标,提高了日常运营列车检车工作效率,降低了运行过程中人工作业出错导致发生故障概率,保障列车行车安全。
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