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无线传感网络在列车监控系统中的应用研究

作　者: 胡冬冬
导　师: 谭南林
学　校: 北京交通大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 列车安全监控系统 无线传感网络 路由算法 列车能耗模型
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文通过对列车安全保障系统进行了深入的研究,对系统中无线传感网络的应用和监控功能进行了深入的研究。首先分析了列车监控系统的监控的监控功能,设计了基于ZigBee技术的“L”网络车载监控系统,着重介绍了列车底层传感网并提出了LonWorks-ZigBee网关的硬件和软件系统模块的设计方案,最后设计并分析了监控网络实验环境。论文通过对车地通信系统的QoS需求研究和分析,设计了一种基于802.11的车地通信系统。通过对现有主流无线技术标准的比较研究和分析,确定了短距离无线通信解决方案,并编写仿真场景程序进行仿真,证实了系统的可用性。提出了T-AODV路由算法并在NS-2中编程实现,解决了802.11的BSS切换及能量损耗不均衡导致的链路质量不稳定的问题,并进行了充分的仿真论证,证明了优化的路由算法比原AODV路由算法更适用于列车车地通信网络。最后对监控系统发电车油耗监控功能的进行研究实验,目的是找到影响油耗的主要因素和影响程度,这样通过对该因素的监控实现对油耗的监控,最终达到节能的目的。通过对相关研究的分析,论文发现车厢内外温度差是影响油耗的主要因素,并通过系统建模的手段建立了效果较好的数学模型。在今后的工作中可以通过对车厢内温度的监控实现对油耗的监控,最终达到节能的目的,为铁道部对发电车油耗的预测和评估提供了依据,并提出了铁道部发电车油耗监测系统频率修正的意见。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-18
  1.1 列车安全保障体系的研究现状  10-12
    1.1.1 列车安全保障体系的功能  10-12
    1.1.2 列车安全监控网络组网方式  12
  1.2 无线传感网络的研究现状  12-15
    1.2.1 无线传感网络的基本应用  13-14
    1.2.2 无线传感网络的关键技术和存在问题  14-15
  1.3 研究目的与总体框架  15-16
  1.4 研究的主要内容  16-18
2 列车监控系统的分析和网络设计  18-32
  2.1 监控的功能  18-21
    2.1.1 安全监控  18-19
    2.1.2 能耗监控  19-20
    2.1.3 车厢内外环境监控  20-21
  2.2 列车监控车载系统的网络研究  21-23
    2.2.1 列车监控标准研究  21-22
    2.2.2 分层混合传感网解决方案  22-23
  2.3 列车监控网络设计  23-31
    2.3.1 LonWorks列车骨干网  24
    2.3.2 底层传感网设计  24-29
    2.3.3 实验环境分析  29-31
  2.4 本章小节  31-32
3 轨道交通车地通信系统及T-AODV算法研究  32-59
  3.1 轨道交通车地通信系统解决方案  32-40
    3.1.1 系统结构及性能指标  32-33
    3.1.2 WLAN通信标准选择  33-37
    3.1.3 路由协议选择  37-40
  3.2 基于QoS水平的车地间通信路由协议研究  40-47
    3.2.1 车地通信网络QoS需求分析  40-41
    3.2.2 AODV算法分析  41-44
    3.2.3 T-AODV算法研究  44-47
  3.3 T-AODV算法仿真  47-58
    3.3.1 数据结构  47-49
    3.3.2 算法的优化设计  49-51
    3.3.3 工作流程  51-53
    3.3.4 程序流程图  53-55
    3.3.5 T-AODV仿真及结果分析  55-58
  3.4 本章小结  58-59
4 列车监控系统能耗监控功能的研究  59-78
  4.1 能耗监控的基础研究  59-62
    4.1.1 研究目的  59
    4.1.2 发电车能耗影响因素分析  59
    4.1.3 基于无线网络的数据采集  59-62
  4.2 模型辨识  62-77
    4.2.1 数据预处理后的模型辨识  62-70
    4.2.2 失败原因分析  70-73
    4.2.3 原始数据模型辨识  73-77
  4.3 本章小结  77-78
5 结论  78-80
参考文献  80-83
作者简历  83-85
学位论文数据集  85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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