动车组运行状态远程监控系统无线通信技术的研究

摘要

为满足动车组运用和维护的应用需求,本文设计了动车组运行状态远程监控系统,该系统将动车组及设备的健康状态及运行详细数据实时传输到地面,使地面运用、检修和管理人员能够全程动态跟踪监控动车组的运行状态,发现和诊断潜在的维修问题,高效地处理突发故障,并提前做好维修计划,从而大大提高了维修效率和质量,保障了动车更加安全可靠地运行,同时也为将来动车组的“状态修”提供了技术支持。
　　本文首先阐述了动车组运行状态远程监测系统的3级网络构架,即车载网络、车地无线数据通信和地面监控网络,然后重点对无线数据通信部分进行研究设计,主要包括车载无线通信装置的软硬件实现和地面监控中心应用软件设计两部分。其中,车载无线通信装置是以STM32F103微控制器为核心,结合数据采集接口模块、GPS定位模块、GPRS数据发送模块等,完成动车组运行状态及故障数据的采集与发送,通过GPRS技术传输到地面中心,而地面监控中心则以Visual C++6.0的MFC编程为基础,配合SQL Server2005数据库管理系统进行相应的应用软件设计,可实现运行及故障数据的实时接收、处理、显示及存储等功能,从而完成动车组运行状态的远程动态跟踪与管理。
　　由于动车组高速运行中的通信环境与普通通信环境不同,为保障无线通信的可靠性,本文提出了高速环境下无线通信的可靠保障机制,包括GPRS掉线重连、TCP拥塞控制机制以及其它保障机制等。最后,搭建实验仿真平台,进行测试。测试结果表明,运行正常,基本达到预期的设计要求。

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1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 动车组远程监控技术研究现状

1.3 主要研究工作内容

2 动车组运行状态远程监控系统

2.1 远程监控系统结构总体设计

2.2 远程监控系统的组成及功能介绍

2.3 无线通信子系统设计

2.4 基于GPRS技术的无线通信流程设计

2.5 GPRS接入方式的选择

2.6 小结

3 无线通信子系统车载装置的硬件设计与实现

3.1 车载无线通信装置的硬件总体结构

3.2 车载装置控制电路设计

3.3 数据采集接口设计

3.4 车载GPRS模块的硬件设计

3.5 车载GPS卫星接收模块的硬件设计

3.6 车载人机交互模块接口设计

3.7 SD卡接口电路设计

3.8 车载电源模块电路设计

3.9 车载硬件可靠性设计

3.10 小结

4 无线通信子系统的软件设计与实现

4.1车载装置部分软件设计

4.2 车地GPRS通信软件设计

4.3 监控中心PC终端软件设计和实现

4.4 小结

5 高速环境下无线数据可靠传输的保障机制

5.1 高速铁路运行环境对无线通信的影响

5.2 GPRS无线通信存在的问题

5.3 车载GPRS无线通信可靠运行的保障机制

5.4 小结

6 无线通信系统平台的搭建及测试

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果