高铁钢轨监测网关的设计与实现

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1、硕士学位论文高铁钢轨监测网关的设计与实现DesignandRealizationoftheGatewayforMonitoringSystemofHigh—speedRailTrack学号：21QQ鱼Q垒璺完成日期：2Q!曼!Q垒12璺大连理工大学DalianUniversityofTechnologyflllllllllrrllllllJlfllllllrrl[Y24161大连理工大学学位论文独创性声明㈣删10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，除文中已经注明引用内容和致谢的

2、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：盘勉豳劾监避l盈美幽毖堪复塞塾作者签名：随立：鹭日期：坦旦年—厶月j／_日大连理工大学硕士学位论文摘要快速发展的高铁作为国家重要基础设施和大众化交通工具，已逐步成为大众出行的首选旅行手段，高铁的安全运行是其运营的前提，保障高铁安全运行的措施是加强对高铁的监控，其中对于钢轨的实时监测是一个重要的监控方面。

3、以无线传感器网络为基础，结合互联网、嵌入式、数据库等相关技术可以实现对钢轨的实时监测，相比传统检测车方式，具有全天候、实时性、可预警等优点，更符合高铁安全监测的要求。本文提出了连接无线传感器网络和3G无线网络网关的设计方案，给出了硬件和软件的具体实现。首先，给出了网关的硬件结构图及其对应的设备选型方案，并增加防水防雷等功能使其能适用于复杂的工作环境；其次，采用基于应用层的实现方案，据此设计了软件的基本框架，制定了两种网络的通信帧格式及具体的协议转换方式；再次，通过速率匹配解决了服务端动态节点数据接收时间过长的问题，并采取Zigb

4、ee网络的传输控制提高Zigbee网络的信道利用率，提高了整个监测系统的性能；最后，设计了网关的远程热升级模块，对两网络协议处理模块以DLL方式发布，处理过程中采用动态加载，可实现在不关闭网关进程的情况下完成升级，减少了因为进程重启而导致的重新组网、数据重传，使升级过程中数据可以无间断地传输。网关已在高铁的部分路段运行超过18个月，在解决一系列问题后，至今已稳定运行6个月。经实际线上运行和实验室测试，网关性能指标达到了各项设计要求，可将传感器采集的钢轨数据实时、稳定、可靠地传输至监控中心，为相关工作人员提供钢轨的实时监测数据。关

5、键词：钢轨监测；无线传感器网络；速率匹配；传输控制；模块化热升级高铁钢轨监测网关的设计与实现DesignandRealizationoftheGatewayforMonitoringSystemofHigh—speedRailTrackAbstractAsanationalimportantinfrastructureandthepopularmeansoftransport，the11igh-speedraildevelopedrapidlyhaSgraduallybecameapopularmeansoftravel．The

6、monitoringofhigh-speedrailisthemainwaytoguaranteethesafeoperationofthehigh·speedrailwhichiSthepremiseofitsoperating．Thereal．timemonitoringoftherailiSanimportantaspect．Thesystembasedonwirelesssensornetwork(WSN)andcombiningwiththeIntemet，embedded，databaseandotherrelate

7、dtechnology，Canachievereal-timemonitoringofrail．Comparedwiththetraditionalwayofcheck．outtrain，ithastheadvantagesofall-weather，real．time，early—warning，moreappropriateforthehigh—speedrailsafetymonitoring．Thedesignofthegatewaywhichconnectswirelesssensornetworkand3gwirel

8、essnetworkiSproposedinthispaper，and血especificimplementationofthehardwareandsoftwarearealSOgiven．Firstly，presentahardwarestructureof