面向鋼軌狀態(tài)監(jiān)測的WSN網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)通信和WSN網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，鋼軌狀態(tài)也開始利用WSN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測，但是WSN網(wǎng)絡(luò)通信距離有限，而移動(dòng)通信GPRS網(wǎng)絡(luò)恰好可以彌補(bǔ)這一不足。本文針對WSN網(wǎng)絡(luò)的不足，結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了面向鋼軌狀態(tài)監(jiān)測的WSN網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)研究。通過深入分析網(wǎng)關(guān)的工作環(huán)境，對網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺對網(wǎng)關(guān)性能進(jìn)行了測試。
　　本文選用接口豐富的32位ARM處理器作為主控芯片，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊和電源模塊等組成的網(wǎng)關(guān)硬件平

2、臺。電源模塊為數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊供電，利用通信模塊中的GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊和ZigBee模塊，分別實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)和WSN網(wǎng)絡(luò)間的通信，設(shè)計(jì)引入SD卡來存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，以防止數(shù)據(jù)丟失。
　　為方便網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)，搭建了基于嵌入式操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)軟件平臺，在深入分析網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用需求基礎(chǔ)上，提出網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通信方案，完成網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)任務(wù)劃分和軟件具體設(shè)計(jì)。為減少GPRS網(wǎng)絡(luò)擁塞，提出了自定義滑動(dòng)窗機(jī)制和壓縮算法相

3、結(jié)合的擁塞控制機(jī)制，同時(shí)為增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)軟件的可維護(hù)性，提出一種適合網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程更新方案。
　　最后通過搭建的實(shí)驗(yàn)測試平臺完成網(wǎng)關(guān)的性能測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)能瞬時(shí)傳輸較大數(shù)據(jù)量，并具有較高的可靠性，可以滿足實(shí)際工程要求。電源模塊供電測試結(jié)果表明，電源供電滿足各模塊的要求。文件系統(tǒng)性能測試結(jié)果表明，移植的文件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，單次讀寫數(shù)據(jù)量為4KB時(shí)速度最快。擁塞控制測試結(jié)果表明，滑動(dòng)窗窗口大小為7KB時(shí)，可以更好地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，并且