面向钢轨状态监测的WSN网关系统研究

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1、硕士学位论文面向钢轨状态监测的WSN网关系统研究TheStudyofWSNGatewaySystemforRailStatusMonitoring学号：21004258完成日期：2013年5月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均

2、已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：亘囱塑垫达奎鳖型塑竖盟圆差歪统叠窥作者签名：至翌!!!当日期：兰旦丛年—厶月上日大连理工大学硕士学位论文摘要随着移动通信和WSN网络的发展，钢轨状态也开始利用WSN网络进行监测，但是WSN网络通信距离有限，而移动通信GPRS网络恰好可以弥补这一不足。本文针对WSN网络的不足，结合移动通信网络，进行了面向钢轨状态监测的WSN网关系统研究。通过深入分析网关的工作环境，对网关系统进行了软硬件设计，并搭建实验平台对网关性能进行了测试。本文选用接口丰富的32位

3、ARM处理器作为主控芯片，设计了数据处理模块、通信模块和电源模块等组成的网关硬件平台。电源模块为数据处理模块和通信模块供电，利用通信模块中的GPRS模块、以太网模块和ZigBee模块，分别实现与GPRS网络、以太网和WSN网络间的通信，设计引入SD卡来存储节点采集的数据，以防止数据丢失。为方便网关软件设计，搭建了基于嵌入式操作系统和文件系统的网关软件平台，在深入分析网关的应用需求基础上，提出网关系统通信方案，完成网关操作系统任务划分和软件具体设计。为减少GPRS网络拥塞，提出了自定义滑动窗机制和压缩算法相结合的拥塞控制机制，同时为增强网关软

4、件的可维护性，提出一种适合网关的远程更新方案。最后通过搭建的实验测试平台完成网关的性能测试，实验结果表明，本网关系统能瞬时传输较大数据量，并具有较高的可靠性，可以满足实际工程要求。电源模块供电测试结果表明，电源供电满足各模块的要求。文件系统性能测试结果表明，移植的文件系统稳定可靠，单次读写数据量为4KB时速度最快。拥塞控制测试结果表明，滑动窗窗口大小为7KB时，可以更好地利用网络带宽，并且加入拥塞控制策略可以减少网络拥塞，提高数据的实时性。关键词：钢轨监测；网关；无线传感器网络；GPRS；拥塞面向钢轨状态监测的WSN网关系统研究TheStu

5、dyofWSNGatewaySystemforRailMonitoringAbstractWiththedevelopmentofmobilecommunicationsandWSN，therailmonitoringiSstartingtousetheWSN．ThecommunicationdistanceofWSNislimited．However，theGPRScanjustmakeupforthisshortfall．ThispaperstudiestheWSNgatewaysystemofrailmonitoringwiththe

6、combinationofthemobilecommunicationandtheinsufficiencyofWSN．Thispaperdesignshardwareandsoftwareofthegatewaybyanalysistheworkingenvironmentofit．Theperformanceofthegatewayistestedbyexperimentalplatform．The32-bitARMprocessorwithrichon-chipresourcesisselectedasthemasterchip．Th

7、ehardwareofthegatewayincludesprocessormodule，communicationmoduleandpowermodule．Thepowermodulesupplypowerfortheprocessorandcommunicationmodule．ThegatewayaccessesforGPRS，EthernetandWSNthroughthecommunicationmodulewhichcontainsGPRSmodule，EthernetmoduleandZigBeemodule．Topreven

8、tdataloss，thegatewayaddsSDcardtostorenodecollecteddata．Thispaperbuildsasoftwareplatformto