钢轨监测系统wsns网关研制及电磁兼容性测试

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1、犬ｉｌ裡大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾＾＿钢轨监测系统ＷＳＮｓ网关研制及电磁兼容性测试机械电子工程学禾斗专业作者姓名指导教师一＿授＿――——１—１—数ｌｌＭ究显———途一ＩＪ——２０１５答辩日期—１年＿＾＿＿＿＿＿＿＿＿———＿§硕士学位论文钢轨监测系统ＷＳＮｓ网关研制及电磁兼容性测试ＴｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙＴｅｓｔｏｆＷＳＮｓＧａｔｅ

2、ｗａｆｏｒＲａｉｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｙ作者姓名：陈义学科：机械电子工程、专业学号：２１２０４１０４指导教师：刘冲教授徐征副研究员完成日期：２０１５年５月大理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ“”“本论文由国家十二五科技支撑计划项目子课题分布式钢轨”－应力监测技术及无线传感网系统研发（Ｎ０．２０１１ＢＡＧ０５Ｂ０２０３）资助！完成，特此感谢ｔ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，

3、除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：钢轨监测系统ＷＳＮｓ网关研制及电磁兼容性测试：反＾日期ＯＬ作者签名：二Ｔ年／月曰大连理工大学硕士学位论文摘要一钢轨安全监测是确保列车行车安全的个重要监测手段。面向钢轨监测的无线传感网系统能满足当前实时、快速、精确、广域监测的迫切需求。大量分布布设在钢轨上的。节点形成无线

4、传感器网络，网关，能实时监测钢轨状态从而为后续分析提供数据依据作为无线传感网系统的重要设备，实现着异构网络互连通信的功能。本文针对钢轨安全一２ｂｅｅ－３ＧＳＮ监测的需求，研制了种基于ｉｇ通信的Ｗｓ网关。ＷＳＮｓ首先概述了面向钢轨监测的无线传感网系统的体系结构，分析了网关的功能需求，并在此基础上对网关的接入方式进行了选择，分别以Ｚｉｇｂｅｅ和３Ｇ通信技术接入无线传感器网络和外部网络。。最后根据功能需要给出了网关软硬件总体设计方案针对ＷＳＮｓ网关硬件需求，对网关通信层及供电层进行了设计，实现了硬件平台的搭建。并针对不同的工况环境，采用２２０Ｖ交流供电和太

5、阳能直流供电两种供电方案。针对异构网络互连的需求，在ＷｉｎＣＥ平台上开发了网关应用软件，并出于数据完整性考虑，一了种数据补包机制有效的将数据丢失率降低至０．６％。另外制定，能，针对网关文件系一统远程管理的需要，制定了种远程访问机制。考虑到钢轨监测现场复杂的电磁干扰环境，对网关硬件部分进行了电磁兼容性设计。分析了铁路信号系统及网关中可能造成的电磁干扰问题、滤波等，釆用屏蔽、接地技术对网关箱体、信号天线、网关供电电路进行了电磁兼容设计，并按照相关国家标准ＧＢ／Ｔ２４３３８－．５２００９对轨旁通信设备的要求，对网关进行了多项电磁兼容性测试，测试结果均

6、达到Ａ级标准。ＳＮｓ：７ｓ研制的ｆ网关在实验室进行了性能测试，测试结果显示网关启动时间仅需４；°°一？－２５Ｃ７５Ｃ温２ｍ能在度范围内正常工作ｉｎ。此外网关；完成次数据传输的时间约为一２００还在北京铁道科学试验中心进行了定规模的试验，在试验路段安装套网关及４套传感器节点，，并在此平台上完成了多项测试。经监测现场及实验室测试表明该网关具有启动快速、运行稳定、数据传输可靠、抗干扰能力强等特点，能满足钢轨监测的应用需求。ｂｅｅ－关键词：钢轨监测ＳＮｓｉ３Ｇ远程访间电磁兼容；Ｗ网关；Ｚｇ；；小钢轨监测系统ＷＳＮｓ网关研制及电磁兼存性测试Ｔｈｅ

7、ＤｅｖｅｌｏｍｅｎｔａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃＣｏｍａｔｉｂｉｌｉｔＴｅｓｔｏｆＷＳＮｓｐｇｐｙＧａｔｅｗａｆｏｒＲａｉｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｙｇＡｂｓｔｒａｃｔＲａｉｌｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｉｓａｎｉｍｏｒｔａｎｔｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｔｏｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｔｒａｉｎｄｒｉｖｉｎｇｐｇｇｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒａｉ