基于无线传感器网络的牵引数据采集与传输系统的研究

摘要

随着我国高速铁路和重载运输的发展，对机车的牵引性能提出了更高的要求。机车的牵引性能是否达到了设计要求，需要通过牵引试验来验证，而机车的牵引试验则是由牵引动力试验车完成的。牵引试验是对试验车的各项性能(牵引力、风缸压力、牵引电机电压、电流等)进行测试和传输，并对试验结果进行分析验证，以便后期进行改进和正式投入生产使用。
　　目前的牵引试验车的牵引数据采集与传输系统，虽然实现了机车和试验车之间的数据无线传输，但机车与试验车本身的数据采集系统，还是通过有线方式实现数据的采集与传输，这导致线路接线繁琐，容易断线，造成数据丢失，影响了数据采集的可靠性。所以本文提出了采用无线传感器网络实现牵引数据的采集和传输，从而提高牵引试验的效率。
　　在无线传感器网络中，ZigBee技术以其速率低、功耗小、频段开放和结构简单等优势占据了主要地位，本文在分析研究ZigBee组网技术及其协议栈的基础上，对比了几种无线传感器网络解决方案，选择片上系统方式，采用TI公司的CC2530芯片，针对试验机车的需要，设计了牵引数据采集与传输的无线传感器网络。针对各无线传感器节点，设计了数据检测电路，移植修改了Z-Stack协议，完成各节点的软件设计。最后通过对整个系统的试验，在上位机中得了节点采集传输的数据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 无线传感器网络概述

1.2.1 无线传感器网络概念

1.2.2 无线传感网络的发展及应用

1.3 本论文的主要研究工作及安排

第2章 牵引试验数据采集与传输系统的方案设计

2.1 牵引试验数据的采集

2.1.1 牵引试验车试验数据采集方案

2.1.2 机车试验数据采集方案

2.2 无线传感器网络系统方案设计

2.2.1 无线传感器网络的特点

2.2.2 无线传感器网络的体系结构

2.2.3 几种无线通信技术的比较

2.3 本章小结

第3章 无线传感器网络节点的硬件设计

3.1 处理器和无线通信模块的方案选择

3.1.1 芯片选择

3.1.2 CC2530的外围设计

3.2 能量供应模块设计

3.3 传感器模块设计

3.3.1 牵引力力和制动力

3.3.2 风缸压力

3.3.3 速度

3.3.4 牵引电机电压隔离转换电路

3.3.5 机车电网电压检测电路

3.4 本章小结

第4章 无线传感器网络节点的软件设计

4.1 ZIGBEE技术概述

4.1.1 ZigBee技术的特性

4.1.2 ZigBee技术的网络拓扑结构

4.1.3 ZigBee技术的数据发送方式

4.1.4 ZigBee协议栈体系

4.2 程序设计

4.2.1 系统初始化

4.2.2 操作系统

4.2.3 节点设计

4.3 本章小结

第5章 试验分析

5.1 开发板

5.2 组网

5.3 数据传输

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果