铁路空调客车地面电源是应用于整备和检修作业的地面设施,取代了早期发电车。目前地面电源只有计量电表记录其电能,而使用过程中的使用状态无法知晓。很多整备和检修工作在使用地面电源时,存在用电浪费、设备故障、用电安全、以及不符合工艺要求等问题。铁路现场迫切需要对地面电源使用情况进行在线监测,掌握其运行状态,并根据监测数据规范其使用操作,实现节能运行和发生故障时能及时预警的目的。由于地面电源比较分散、数目较多,当有大量监测节点同时传输突发消息时,会导致时延和阻塞,关键的故障或预警消息常会丢失。为优化消息传输处理性能,研究交换式以太网中优先级策略和队列调度相结合的方法;另外,时间敏感网络TSN在工业测量系统中得到不同程度的应用,研究其对消息传输性能的改善效果和方法可为后期实现地面电源自动控制、视频监控等功能提供理论支撑。本文的主要工作和创新性如下:(1)系统功能实现:一是节点信息采集传输,包括硬件装置结构、软件功能实现等;二是数据汇聚处理,基于LabVIEW实现数据接收、存储、及分析;三是网络信息发布,基于Apache+PHP+MySQL的运行环境,实现系统的远程发布。监测系统运行稳定、可靠,具有实用价值。(2)消息调度策略研究:前端监测节点多,同时突发消息时,消息常会阻塞,提出一种简单且易实现的动态优先级方法;另外,为了减小消息处理时的排队时延,采用融合队列路由的多队列消息处理方法;创新点在于将两种方法结合使用,能够保证高优先级消息及时传输,且对低优先级消息时延改善效果明显。(3)时间敏感网络的流量整形机制分析:对时间敏感网络协议中涉及到的关键技术进行分析,得出时间感知流量整形(TAS)可以保证控制、故障等关键消息及时传输,基于信用量的流量整形(CBS)可以使音视频消息有较小抖动;创新点在于通过实例分析两种整形机制相结合时的性能,并采用一种改进的分析方法分析其最坏时延,目的是评估TSN技术应用在监测系统的可行性,具有理论研究意义。(4)系统测试:通过仿真和实际应用对监测系统网络性能及应用情况进行测试。主要包括不同网络拓扑下的仿真测试、现场实际网络架构的仿真测试、实验室测试和现场应用情况等。测试结果表明,数据丢失问题得到有效解决。