本文關鍵詞：基于無線傳感器網絡的城軌列車運行能耗數據采集系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展,能源消耗總量也隨之增長。我國城市軌道交通的能耗主要是電力消耗,其中列車牽引能耗占總能耗的50%左右。降低列車牽引能耗的方式很多,一般為了驗證節(jié)能效果,需要準確采集列車運行能耗數據。獲得列車運行能耗數據,是評估節(jié)能方法優(yōu)劣,選擇最佳節(jié)能措施的重要手段。目前國際上已開發(fā)了基于車地無線通信的列車運行能耗數據采集裝備,而國內則利用現(xiàn)有故障檢測裝置進行電量的粗放式統(tǒng)計,該方式統(tǒng)計的數據不便于節(jié)能效果的評估,計量的結果也不符合電能計量標準。本文基于無線傳感器網絡設計了城軌列車運行能耗數據采集系統(tǒng),通過采集符合電能計量標準的現(xiàn)場數據,并進行標準化處理,提供了一種評估列車運行能耗的工具,為城市軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能運行研究創(chuàng)造了便利條件。 本文設計的數據采集系統(tǒng)以無線傳感器網絡為基礎,采用ZigBee技術對列車牽引電壓、電流數據進行采集,通過ZigBee-GPRS網關將數據經Internet傳送至上位機,基于C++Builder6.0設計的上位機界面提供數據的顯示和查詢功能。在此基礎上根據實際列車環(huán)境設計了數據采集存儲模塊,實現(xiàn)能耗數據的采集與存儲。主要工作包括以下幾個方面： 首先,對課題的研究背景和研究意義進行了說明,對無線傳感器網絡、城軌能耗管理系統(tǒng)以及列車運行能耗計算的研究狀況、發(fā)展趨勢進行了闡述,分析了城軌列車牽引供電系統(tǒng)以及電能的計量,明確采集的數據對象,并提出數據采集系統(tǒng)設計的總體要求。 其次,對列車運行能耗數據采集系統(tǒng)總體結構設計以及系統(tǒng)的硬件、軟件設計。根據系統(tǒng)的總體結構采用模塊化思想對系統(tǒng)的硬件和軟件分別進行設計,包括傳感器模塊、ZigBee網絡模塊、網關模塊、上位機顯示模塊的設計。 再次,為了使系統(tǒng)符合實際應用的要求,對設計的列車運行能耗數據采集系統(tǒng)進行了改進,包括能量均衡的ZigBee路由算法的改進、ZigBee節(jié)點間時間同步的實現(xiàn)以及列車數據采集存儲模塊的設計。 最后,在實驗室環(huán)境搭建平臺對ZigBee網絡的組建、網關數據的轉發(fā)和上位機界面的顯示進行了測試,測試表明方案可行,但存在傳輸速率低和傳輸延時大的問題。根據城軌列車實際環(huán)境確定互感器和存儲模塊的安裝位置,構建列車模擬供電環(huán)境對數據采集存儲模塊進行數據采集、存儲測試,結果表明模塊能夠很好的實現(xiàn)數據的采集和存儲功能,但數據的精度需進一步提高,輔助功能需進一步完善。圖58幅,表10個,參考文獻56篇。
【關鍵詞】：列車運行能耗 無線傳感器網絡 ZigBee CC2530
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U29-39;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 目錄10-12
• 1、引言12-20
• 1.1 研究背景12-15
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢15-17
• 1.3 目的和意義17
• 1.4 主要研究內容17-20
• 2、列車運行能耗數據采集系統(tǒng)的設計要求20-26
• 2.1 列車運行能耗數據采集系統(tǒng)概述20
• 2.2 城市軌道交通列車牽引供電系統(tǒng)20-22
• 2.3 電能計量22-24
• 2.4 數據采集系統(tǒng)總體要求24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 3、列車運行能耗數據采集系統(tǒng)的設計26-46
• 3.1 系統(tǒng)的總體設計26-27
• 3.2 系統(tǒng)的硬件設計27-34
• 3.2.1 傳感器模塊27-29
• 3.2.2 ZigBee模塊29-32
• 3.2.3 網關模塊32-34
• 3.3 系統(tǒng)的軟件設計34-45
• 3.3.1 ZigBee程序設計35-40
• 3.3.2 網關程序設計40-42
• 3.3.3 上位機軟件設計42-45
• 3.4 本章小結45-46
• 4、列車運行能耗數據采集系統(tǒng)的改進46-60
• 4.1 ZigBee網絡設計的改進46-53
• 4.1.1 路由算法的優(yōu)化46-50
• 4.1.2 時鐘同步50-53
• 4.2 數據采集存儲模塊設計53-58
• 4.2.1 數據采集存儲模塊硬件要求54-56
• 4.2.2 能耗數據存儲格式56-57
• 4.2.3 能耗計算的標準化57-58
• 4.3 本章小結58-60
• 5、系統(tǒng)測試及分析60-74
• 5.1 實驗室條件下系統(tǒng)測試60-67
• 5.1.1 ZigBee組網測試60-61
• 5.1.2 ZigBee網絡傳輸質量測試61-63
• 5.1.3 系統(tǒng)網關測試63-65
• 5.1.4 上位機界面測試65-66
• 5.1.5 系統(tǒng)整體測試66-67
• 5.2 數據采集存儲模塊測試67-71
• 5.2.1 互感器及模塊安裝位置選擇67-68
• 5.2.2 模擬測試環(huán)境的搭建68-69
• 5.2.3 數據采集存儲測試69-71
• 5.3 測試結果的分析71-73
• 5.3.1 實驗室測試分析71-72
• 5.3.2 數據存儲模塊測試分析72-73
• 5.4 本章小結73-74
• 6、總結與展望74-76
• 參考文獻76-80
• 索引80-84
• 作者簡歷84-88
• 學位論文數據集88

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于無線傳感器網絡的城軌列車運行能耗數據采集系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：408880