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基于WSN的轨道交通能耗数据监测系统的研究与设计
| 论文题名： | 基于WSN的轨道交通能耗数据监测系统的研究与设计 |
| 关键词： | 轨道交通;牵引供电系统;能耗数据;监测系统;架构设计 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通的快速发展，列车运行能耗的实时监测日益重要。牵引供电系统作为列车运行动力的主要来源，保障牵引供电系统的安全是城市轨道交通系统安全运行的基础。本文基于WSN（WirelessSensorNetwork）的三层架构，设计了一种基于LinuxEpoll机制的多任务能耗数据监测系统。 本文主要研究内容如下：一、明确能耗数据监测系统的设计需求，设计了基于WSN的城轨交通能耗数据监测系统的总体方案。二、从城轨交通能耗数据监测系统应用环境以及功能需求出发，对WSN网络体系架构进行设计，针对各节点数据时间不同步问题，通过NTP（NetworkTimeProtocol）网络授时为Sink节点提供标准时间包，并采用TPSN算法实现了WSN各节点之间的时间同步，时间同步精度误差在1ms以内。三、从城轨交通能耗数据监测系统扩展性出发，对城轨交通牵引供电系统的短路故障进行建模分析，设计了基于滑动时窗小波的馈线电流监测算法，通过MATLAB/Simulink仿真确定故障阈值为-4.5。并采用时域微分方程双端故障定位法对短路点位置进行估计，考虑时间偏差情况下，300m的定位误差最大值为6.698%。四、基于系统总体设计方案和体系架构，对基于WSN的城轨交通能耗数据监测系统进行软硬件设计，以exynos4412为主控单元，在嵌入式Linux系统环境下，采用LinuxC完成了ARM内核层驱动开发和应用层开发。五、搭建系统软硬件平台，模拟多输入信号对系统各模块功能进行测试，将终端服务器接收得到的数据存储到SQLite数据库中，在网络断开重连的情况下，通过端口映射软件进行网络传输的丢包率低于6.38%，数据传输的误码率低于0.01%。 实验结果表明，在多个监测节点和汇聚节点情况下，基于WSN的能耗数据监测系统可以完成能耗数据的分布式采集和故障分析，实现对列车运行状态的实时监测和牵引供电系统的故障诊断。 |
| 作者： | 张声铨 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 朱岩;胡文斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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