面向电力CPS的无线传感器网络关键技术研究
发布时间：2021-05-27 15:49
为了应对电网日益复杂的应用,需要将各种测量、控制等技术高度集成并与物理电网融合形成新型智能电网。信息物理融合系统（Cyber Physical System,CPS）是解决智能电网需求的重要途径。作为实现电力CPS的重要方式,电网现场的复杂性往往使得无线传感器网络应用面临各种问题,因此研究电力CPS无线传感器网络对实现电网各个环节重要运行参数的实时信息采集和在线监控具有重大意义和应用价值。论文针对电力CPS无线传感器网络的特性,以电力系统为应用背景,研究了电力CPS现场底层传感器数据采集、无线传感器网络的网络负载最大化、延长网络生命周期和利用网络节点进行地理信息定位等问题。针对电力设备监测信号采集数据量大的特点,解决电力CPS中无线传感器网络底层传感器数据采集速率问题,探究了现行的数据采集协议和数据采集方法。以核电厂涡轮探伤断层扫描系统为具体应用对象,分析了在系统扫描分辨率从10mm提高到2mm需求下的数据采集速率要求,应用了时钟脉冲的上升沿和下降沿复用的双边读取方法,并以此构建了新的数据采集系统。该方法能缩短扫描周期,有效提高传感器数据采集速率,具有普遍应用价值。为解决电力CPS中无...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 电力CPS研究现状
1.3 电力CPS中的无线传感器网
1.3.1 无线传感器网络及其关键技术
1.3.2 电力CPS中无线传感器网络的应用与研究现状
1.3.3 面向电力CPS的无线传感器网络的应用需求
1.4 本文的主要工作及章节安排
第2章 面向电力CPS的 WSN数据采集研究
2.1 引言
2.1.1 电力CPS数据采集研究的重点
2.1.2 电力CPS数据采集的应用
2.2 在线检测系统
2.2.1 在线检测系统结构
2.2.2 无损检测数据采集目标分析
2.3 无损检测数据采集目标的实现
2.3.1 系统设计
2.3.2 系统调试及优化
2.4 本章小结
第3章 基于最大流的EHWSN路由算法
3.1 引言
3.2 图论在无线传感器网中的应用
3.3 电力CPS中无线传感器网络(WSN)的复杂网络特征
3.3.1 复杂网络基本概念
3.3.2 复杂网络拓扑模型
3.4 算法理论基础
3.4.1 广度优先搜索算法
3.4.2 最大流算法
3.5 路由算法
3.5.1 网络模型
3.5.2 PMFR算法
3.5.3 PEAMFR算法
3.6 仿真分析
3.6.1 仿真参数及仿真场景
3.6.2 仿真结果分析
3.7 本章小结
第4章 面向电力CPS的 WSN分簇算法
4.1 引言
4.2 微电网控制结构
4.2.1 微电网监控网络
4.2.2 无线传感器网络拓扑结构
4.3 分簇算法
4.3.1 LEACH算法
4.3.2 EEUC算法
4.3.3 REBUCA算法
4.4 实验分析
4.4.1 实验场景
4.4.2 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 DV-Hop的改进定位算法
5.1 引言
5.2 基于WSN的 DV-Hop定位算法
5.3 PA iDV-Hop定位算法
5.3.1 锚节点间平均跳距
5.3.2 未知节点到锚节点间估算距离
5.3.3 未知节点坐标及更新
5.4 实验验证
5.4.1 构建实验模型
5.4.2 锚节点比例对定位误差的影响
5.4.3 节点通信半径对定位误差的影响
5.4.4 节点总数对定位误差的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电网中无线传感器网络通信链路可靠性置信区间预测[J]. 孙伟,陆伟,李奇越,陈良锋,穆道明,王建平. 电力系统自动化. 2017(04)
[2]基于EHWSN的能量均衡动态最大流路由算法[J]. 毛善丽,李晓卉,蔡彬,丁月民. 传感技术学报. 2017(02)
[3]基于小波分析的分能段计算机断层扫描成像[J]. 孙春霞,潘晋孝,陈平. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[4]基于Q学习的多基站分簇拓扑控制算法[J]. 阎新芳,冯岩,王晓晓. 传感技术学报. 2016(04)
[5]基于Gamma全吸收型BaF2探测装置的数据获取系统[J]. 张奇玮,贺国珠,黄兴,程品晶,阮锡超,朱兴华. 原子能科学技术. 2016(03)
[6]核电厂操纵员支持系统实现技术研究[J]. 周健文,郑明光,刘凯. 自动化仪表. 2015(11)
[7]改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法[J]. 陈万志,张洋. 计算机工程与应用. 2016(10)
[8]电网信息物理系统的关键技术及其进展[J]. 刘东,盛万兴,王云,陆一鸣,孙辰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[9]面向城市配电网的延长网络寿命路由算法[J]. 郭经红,姚继明,刘淼,胡静,宋铁成. 电力系统自动化. 2015(12)
[10]智能电网信息物理融合系统建模与仿真研究[J]. 王海柱,蔡泽祥,何瑞文. 机电工程技术. 2014(12)
本文编号：3207787
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 电力CPS研究现状
1.3 电力CPS中的无线传感器网
1.3.1 无线传感器网络及其关键技术
1.3.2 电力CPS中无线传感器网络的应用与研究现状
1.3.3 面向电力CPS的无线传感器网络的应用需求
1.4 本文的主要工作及章节安排
第2章 面向电力CPS的 WSN数据采集研究
2.1 引言
2.1.1 电力CPS数据采集研究的重点
2.1.2 电力CPS数据采集的应用
2.2 在线检测系统
2.2.1 在线检测系统结构
2.2.2 无损检测数据采集目标分析
2.3 无损检测数据采集目标的实现
2.3.1 系统设计
2.3.2 系统调试及优化
2.4 本章小结
第3章 基于最大流的EHWSN路由算法
3.1 引言
3.2 图论在无线传感器网中的应用
3.3 电力CPS中无线传感器网络(WSN)的复杂网络特征
3.3.1 复杂网络基本概念
3.3.2 复杂网络拓扑模型
3.4 算法理论基础
3.4.1 广度优先搜索算法
3.4.2 最大流算法
3.5 路由算法
3.5.1 网络模型
3.5.2 PMFR算法
3.5.3 PEAMFR算法
3.6 仿真分析
3.6.1 仿真参数及仿真场景
3.6.2 仿真结果分析
3.7 本章小结
第4章 面向电力CPS的 WSN分簇算法
4.1 引言
4.2 微电网控制结构
4.2.1 微电网监控网络
4.2.2 无线传感器网络拓扑结构
4.3 分簇算法
4.3.1 LEACH算法
4.3.2 EEUC算法
4.3.3 REBUCA算法
4.4 实验分析
4.4.1 实验场景
4.4.2 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 DV-Hop的改进定位算法
5.1 引言
5.2 基于WSN的 DV-Hop定位算法
5.3 PA iDV-Hop定位算法
5.3.1 锚节点间平均跳距
5.3.2 未知节点到锚节点间估算距离
5.3.3 未知节点坐标及更新
5.4 实验验证
5.4.1 构建实验模型
5.4.2 锚节点比例对定位误差的影响
5.4.3 节点通信半径对定位误差的影响
5.4.4 节点总数对定位误差的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电网中无线传感器网络通信链路可靠性置信区间预测[J]. 孙伟,陆伟,李奇越,陈良锋,穆道明,王建平. 电力系统自动化. 2017(04)
[2]基于EHWSN的能量均衡动态最大流路由算法[J]. 毛善丽,李晓卉,蔡彬,丁月民. 传感技术学报. 2017(02)
[3]基于小波分析的分能段计算机断层扫描成像[J]. 孙春霞,潘晋孝,陈平. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[4]基于Q学习的多基站分簇拓扑控制算法[J]. 阎新芳,冯岩,王晓晓. 传感技术学报. 2016(04)
[5]基于Gamma全吸收型BaF2探测装置的数据获取系统[J]. 张奇玮,贺国珠,黄兴,程品晶,阮锡超,朱兴华. 原子能科学技术. 2016(03)
[6]核电厂操纵员支持系统实现技术研究[J]. 周健文,郑明光,刘凯. 自动化仪表. 2015(11)
[7]改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法[J]. 陈万志,张洋. 计算机工程与应用. 2016(10)
[8]电网信息物理系统的关键技术及其进展[J]. 刘东,盛万兴,王云,陆一鸣,孙辰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[9]面向城市配电网的延长网络寿命路由算法[J]. 郭经红,姚继明,刘淼,胡静,宋铁成. 电力系统自动化. 2015(12)
[10]智能电网信息物理融合系统建模与仿真研究[J]. 王海柱,蔡泽祥,何瑞文. 机电工程技术. 2014(12)
本文编号：3207787
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