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基于ZigBee的机车轮轴温度检测用无线传感器网络设计
| 论文题名： | 基于ZigBee的机车轮轴温度检测用无线传感器网络设计 |
| 关键词： | 无线传感器网络;货运机车;轴温检测;ZigBee技术;程序设计 |
| 摘要： | 机车在运行过程中，车轴的温度因摩擦而有一定的升高属于正常现象。但是当车轴温度异常升高时，则说明车轴出现了故障。如果故障不能及时被发现，就可能会造成燃轴甚至切轴，对机车的运行安全带来严重威胁。因此实时检测车轴的温度变化并以此判断车轴是否处于正常运行状态对机车的安全运行至关重要。早期检测轴温只能通过检修员触摸的原始方法判断温度的变化情况，凭借感觉来确定车轴的工作状态。采用这种方法，检测人员的劳动强度大，效率低，也会因操作的差异和经验的不同而得出不同的检测结果。而且这种检测方法具有滞后性，无法对机车轴温进行实时检测。 本文将ZigBee技术应用于货运机车的轴温采集，以达到对机车车轴温度实时监测的目的，提高了机车的运行安全。我们以ZigBee技术为基础，以低能耗、免维护为设计目标，采用模块化的设计理念，设计了终端节点采集模块、协调器节点模块及上位机，各模块间均采用低耦合通讯。终端节点采集模块以CC2430和DS18B20为主要芯片，实现数据的采集和发送工作；协调器节点模块以CC2430和MPS430为核心，实现数据转发与路由功能；上位机与协调器节点通讯采用485总线协议，实现了数据显示、故障报警、数据保存与上传等功能。 由于终端采集模块与ZigBee通讯模块均采用电池供电，且需要持续工作半年以上，故我们对工作模式进行了节能优化，提出了带自纠错的封包方式和心跳信号与参数数据的压缩传送方式，有效减少节点数据重发率和系统通讯量。由于货运机车车厢经常需要重新组合，为了实现灵活组网与降低能耗，我们分析了ZigBee技术的路由算法，并进行了广泛的比较，提出了一种适应货运机车这一特殊系统的改进算法，该算法起到了很好的节能效果且大大提高了数据的传输速度。 系统通过搭建的仿真平台进行了组网、数据传输质量、节点能耗等方面测试与验证，最终达到了设计目标。目前系统正在某区域运煤的机车上进行测试，状态良好。 |
| 作者： | 刘永彬 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 孙晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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