鋼軌監(jiān)測系統(tǒng)WSNs網(wǎng)關(guān)研制及電磁兼容性測試.pdf

1、鋼軌安全監(jiān)測是確保列車行車安全的一個重要監(jiān)測手段。面向鋼軌監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)能滿足當前實時、快速、精確、廣域監(jiān)測的迫切需求。大量分布布設(shè)在鋼軌上的節(jié)點形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，能實時監(jiān)測鋼軌狀態(tài)，從而為后續(xù)分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。網(wǎng)關(guān)作為無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)的重要設(shè)備，實現(xiàn)著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連通信的功能。本文針對鋼軌安全監(jiān)測的需求，研制了一種基于Zigbee-3G通信的WSNs網(wǎng)關(guān)。
　　首先概述了面向鋼軌監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分析了WSNs

2、網(wǎng)關(guān)的功能需求，并在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)關(guān)的接入方式進行了選擇，分別以Zigbee和3G通信技術(shù)接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。最后根據(jù)功能需要給出了網(wǎng)關(guān)軟硬件總體設(shè)計方案。
　　針對WSNs網(wǎng)關(guān)硬件需求，對網(wǎng)關(guān)通信層及供電層進行了設(shè)計，實現(xiàn)了硬件平臺的搭建。并針對不同的工況環(huán)境，采用220V交流供電和太陽能直流供電兩種供電方案。針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的需求，在WinCE平臺上開發(fā)了網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件，并出于數(shù)據(jù)完整性考慮，制定了一種數(shù)據(jù)補包機制，能有

3、效的將數(shù)據(jù)丟失率降低至0.6％。另外，針對網(wǎng)關(guān)文件系統(tǒng)遠程管理的需要，制定了一種遠程訪問機制。
　　考慮到鋼軌監(jiān)測現(xiàn)場復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境，對網(wǎng)關(guān)硬件部分進行了電磁兼容性設(shè)計。分析了鐵路信號系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)中可能造成的電磁干擾問題，采用屏蔽、接地、濾波等技術(shù)對網(wǎng)關(guān)箱體、信號天線、網(wǎng)關(guān)供電電路進行了電磁兼容設(shè)計，并按照相關(guān)國家標準GB/T24338.5-2009對軌旁通信設(shè)備的要求，對網(wǎng)關(guān)進行了多項電磁兼容性測試，測試結(jié)果均達到A級標準。<