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简论基于无线传感器网络边坡防护技术和运用

收藏本文 2024-04-16 点赞:24850 浏览:110240 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:安全是铁路运输永恒的主题。在列车车体以及设备正常的情况下,必须要保证轨道正常并且没有异物入侵铁路限界,列车才能安全行驶。但是我国山区铁路建设比重较大,由于自然灾害或者人为的理由,线路穿过山区时可能会发生崩塌、滚石等灾害,一旦山坡上的危石落入线路,将严重威胁行车安全。为了推动列车的安全运转,论文对铁路运输中的滚石侵限自动监测技术进行了深入探讨,开发出针对滚石侵限的防灾安全监控系统,该系统对保证山区铁路的运营安全具有重大作用。论文以安全、科学的角度出发,提出了采取无线传感器网络技术监测铁路运输历程中边坡安全的系统设计。该系统首先根据边坡环境的具体要求,结合光纤光栅技术相对于传统监测技术的优势,选择了合理的传感器类型;根据系统对数据采集的需求以及被动柔性防护网的受力特点,提出了传感器节点的部署案例;传感器节点部署完成后,通过传感器监测到的信号的动态以及静态规律与被动柔性防护网破坏状态时的临界值来综合确定预报模型和报警触发条件。在深入探讨面向实时监测的无线传感器网络通信协议设计的基础上,重点浅析并在现有的通信协议中优选了适合本系统的数据链路层协议和网络层协议。论文在浅析系统架构的历程中,始终贯穿着能效机制,提出了节点混合部署案例和分簇线形网络拓扑结构两种节能案例。在节点混合部署案例中,论文将监测传感器节点分为普通传感器节点和冗余传感器节点,以每个监测区域的总能量与能量消耗速度之比保持一致为依据,推导出冗余节点的密度公式。在系统中均匀布置普通传感器节点,根据密度公式布置冗余节点,论文对该设计案例进行论述浅析并且通过OMNeT++平台进行仿真验证,得出了节点混合部署案例下系统生命周期是节点均匀部署案例下系统生命周期的2倍的结论。在分簇线形网络拓扑结构中,针对边坡防护的实际情况,论文在分簇路由思想的主导下,对监测区域进行合理分簇,建立分簇的线形网络模型,使得能量在每个簇内得到有效的均衡,延长了网络的生命周期。本论文在对整个系统总体设计的基础上,重点探讨延长系统生命周期的案例,以论述浅析和仿真实现两个角度验证了系统的可行性。关键词:铁路运输论文无线传感器网络论文边坡防护论文滚石论文节能论文

    致谢5-6

    中文摘要6-7

    ABSTRACT7-11

    1 引言11-18

    1.1 课题的探讨背景11-12

    1.2 国内外探讨近况12-15

    1.2.1 国外探讨近况12-14

    1.2.2 国内进展情况14-15

    1.3 课题探讨的范围15-16

    1.4 本论文主要的探讨内容和结构16-18

    2 无线传感器网络概述18-26

    2.1 无线传感器网络概念18

    2.2 无线传感器网络结构18-20

    2.3 无线传感器网络特点20-22

    2.3.1 传感器节点的限制20-21

    2.3.2 无线传感器网络特点21-22

    2.4 无线传感器网络的关键技术22-23

    2.5 传感器网络的运用23-25

    2.6 本章小结25-26

    3 边坡防护系统的总体架构26-45

    3.1 防护网监测传感器的选型27-28

    3.2 系统预报模型与报警触发条件设计28

    3.3 防护网监测传感器节点的布设案例28-30

    3.4 无线传感器网络的拓扑结构30-32

    3.5 无线传感器网络通信协议32-42

    3.5.1 无线传感器网络的数据链路层33-37

    3.5.2 无线传感器网络路由协议37-42

    3.6 面向边坡防护系统的无线传感器网络的通信协议42-44

    3.7 本章小结44-45

    4 无线传感器网络节能案例的探讨45-52

    4.1 节点的混合部署案例45-49

    4.1.1 节点混合部署案例密度公式的推导46-48

    4.1.2 网络生命周期比较与论述浅析48-49

    4.2 无线传感器网络的分簇线形拓扑结构49-51

    4.2.1 不分簇的线形拓扑结构49-50

    4.2.2 分簇线形拓扑结构50-51

    4.3 本章小结51-52

    5 无线传感器网络仿真系统的实现52-65

    5.1 OMNeT++仿真平台52-56

    5.1.1 OMNeT++组成52-53

    5.1.2 OMNeT++结构53

    5.1.3 OMNeT++语法53-56

    5.2 无线传感器网络的仿真特点56

    5.3 无线传感器网络仿真的基本模块构造56-58

    5.4 无线传感器网络仿真的总体模型58

    5.5 节点混合部署节能案例的仿真实现58-60

    5.6 无线传感器网络的分簇线形拓扑结构仿真实现60-64

    5.7 本章小结64-65

    6 总结与展望65-67

    6.1 总结65-66

    6.2 展望66-67

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