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接触网在线监测系统供电及数据传输技术研究
资料介绍
电气化铁路的快速发展，使得作为关键设备的接触网系统显得尤为重要，接触网的可靠性影响铁路的安全运营。接触网在线监测系统可以实时有效的检测接触网参数，对异常情况能及时预警，保障接触网的可靠运行。接触网在线监测系统的检测设备工作在野外，环境恶劣，检测设备供电的可靠性以及数据信息的传输是亟需解决的问题。
本文首先分析比较了在铁路沿线可以采用的供电方式和数据传输方法，提出了供电方式采用太阳能供电，数据传输方式采用有线传输与无线传输相结合的方式，并分别介绍了太阳能发电和ZigBee的发展及应用。然后介绍了接触网在线监测系统的总体框架，以及太阳能光伏发电和ZigBee的基础理论知识。太阳能电源设计中采用基于扰动观察法的最大功率跟踪(MPPT)技术，可以充分利用太阳能电池板产生的能量。从硬件和软件两个方面介绍了太阳能电源的设计，硬件设计包括Buck电路参数、采样电路、驱动电路、充电电路和单片机外围电路的设计等，软件设计包括主程序流程、A/D转换子程序、PWM子程序和MPP工程序。无线传输介绍了ZigBee的组网流程和路由方法、地址的设置及分配和软件的具体设计。无线网络系统软件设计包括Z-Stack协议栈底层程序的修改和应用层程序的设计，而应用层程序设计包括协调器节点程序设计、路由器节点程序设计和终端节点程序设计。
最后对太阳能电源的硬件和软件进行了测试，结果显示硬件电路能正确工作，最大功率跟踪算法满足要求，能实现对锂离子电池的充电。在ZigBee无线传输的测试中，测试了网络组网、丢包率和传输距离，系统性能符合设计要求。
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