可远程更新的钢轨应变与温度测量节点研究

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1、硕士学位论文可远程更新的钢轨应变与温度测量节点研究ResearchonNodeforMeasuringTrackStrainandTemperaturewithRemoteUpdateCapability学号：21004123完成Et’期：兰Q!兰生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnologyIIIIIIIIIIIIIIIIY2417976本文由国家“十二五”科技支撑计划课题“分布式钢轨应力监测技术及无线传感网系统研发(No．2011BAG05802)”资助完成，特此感谢。大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声

2、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，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。与我一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：丑远蕉璺堑鲍鱼垫座变量暹廑测量茔。叁盟窒作者签名：逮渔茧日期：』生年—』月—工日大连理工大学硕士学位论文摘要随着我国高速铁路客运专线的快速建设，高速铁路的行车安全成为人们关注的重中之重。钢轨作为铁路轨道结构的

3、重要组成部分，起着列车导向和承载的作用，其安全状况直接关系着列车的运营安全。中国的高速铁路轨道广泛采用无缝钢轨，无缝钢轨可以提高列车运行速度和平稳度，延长列车运营寿命。但当温度发生变化时，由于其处于锁紧状态不可以自由伸缩，导致其内部产生很大的温度应力，如果超出安全范围就会导致钢轨损伤。因此快捷、准确的获取钢轨的温度和应力数据对掌握钢轨状态、保障列车安全运行具有重要的意义。分布式无线传感器网络是由大量部署在监测区域的传感节点以自组织方式构成的无线网络，能够协同采集、传输、处理覆盖区域检测对象的物理信息。本文基于无线传感器网络，设计了一种可远程

4、更新的钢轨应变与温度测量节点，其利用嵌入式技术、传感技术等实现对钢轨温度和纵向应变物理信息的采集，利用分布式无线传感网络完成钢轨物理信息的无线传输，使铁路工务人员可以在监控端实时、长期的对大范围、长距离的钢轨温度和纵向应变信息分析处理，对钢轨故障进行预警和排查。由于对钢轨的应变和温度的测量还处于探索研究阶段，用户会根据自己的需求经常对节点软件进行更新，本文利用现有的硬件资源对节点软件远程更新进行了设计。本文的主要工作如下：第一，根据对高速铁路无缝钢轨温度与应力实时、长期监测的需求，从供电单元、通信单元和传感单元对节点的硬件电路进行了设计，保

5、证节点可以长期稳定工作。第二，在节点硬件的基础上，从节点软件的总体设计、数据的采集处理等方面对节点应用软件进行了设计，并通过分时供电等方法对节点的软件进行了低功耗研究。第三，根据节点软件远程更新的需求，设计了节点软件远程更新方法，重点研讨了节点MCU内部Flash的划分和更新协议的制定，并从提高更新效率和增强升级可靠性两个方面对节点软件远程更新程序进行了优化。第四，在实验室和某高速铁路现场对节点性能进行了实验验证，对节点进行了标定，并测试节点在高低温下的工作性能。节点长期运行实验结果表明，节点运行稳定可靠，实现了对钢轨应变与温度数据的实时稳

6、定可靠采集，达到预期设计目标。关键词：分布式传感器网络；节点；应变；温度；远程更新；可远程更新的钢轨应变与温度测量节点研究ResearchonNodeforMeasuringTrackStrainandTemperaturewithRemoteUpdateCapabilityAbstractWiththerapidconstructionofChinesehigh·speedpassengerdedicatedline．moreandmorepeopleareconcernedaboutthesafetyofthehigh-speedrai

7、lwaytraffic．Thesteelrail，aSanimportantcomponentofthetrack，playstheroleoftrain-guidingandbearing,itsstateisdirectlyrelatedtothetrafficsafetyofthetrain．SeamlessrailiswidelyusedinChinesehigh-speedrailwaytrack,itCanimprovethespeedandsmoothnesswhenthetrainruns。However，whenthete

8、mperaturechanges，theseamlessrailinalockedstatecannothefreelyexpandedandcontracted，whichwi