无线传感器网络拓扑控制技术在核电站中的应用研究

发布时间：2020-06-20 19:13

【摘要】：无线传感器网络在核电站运行工况与检修期间能提供有效通信手段,为数据传输与人员通信提供有力保障,能有效提高核电站运行的可靠性与可用性。拓扑控制作为无线传感器网络关键技术,它不仅可以改善网络拓扑结构,同时能够提高路由协议和MAC协议的效率,改善整个网络的生存时间。较传统无线传感器网络而言,由于核电站特有的厂房布置方式、电磁兼容环境、网络能量受到限制等特点。核电站的无线传感器的无线传感器网络拓扑控制算法较传统网络拓扑控制有诸如物理分隔、存在功率严格限制区域等不同。这些特殊情况对核电站无线传感器网络拓扑设计提出了更高的要求。本文针对核电站反应堆厂房特有的物理模型同时结合核电站数据传输实际情况。针对不同工况的需求给出一种适用于正常工况下基于Dijkstra与节点能量及触发阈值的最短路径拓扑构造算法,同时给出一种适用于检修期间基于虚拟骨干网集中式算法。通过MATLAB软件进行仿真,给出了核电站正常工况下无线传感器网络的生存时间、传输半径等参数的最优解,同时讨论了核电站检修期间无线传感器网络传输半径及关键节点能量对点对点数据周期数的影响并给出了最优解。上述研究对核电站无线传感器网络拓扑控制技术的应用有较好的指导意义。为无线传感器网络在核电站中的应用打下了良好的基础。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5;TP212.9;TM623
【图文】：

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与 McWill 技术主要应用在二代核电站中，未来一段时以 WiFi 技术为主，故本文主要介绍应用在三代核电的三代核电中，WiFi (Wireless Fidelity)技术已经成功]，WiFi 是无限传输技术的重要分支，主要应用于短程距离内通过无线信号接入网络。根据规定，WiFi 设族建立的无线局域网(WLAN)中相互进行通信。最初是 IEEE 制定的一个无线局域网标准。由于 802需求，所以 IEEE 陆续制定了 802.11b 和 802.11a 等新更高速率和更新技术要求的协议也相继问世。其中包 MESH 组网技术相关的 802.11s 等。线通信网一般由无线接入点(AP, Access Point)，网络端等设备构成，一个典型的 WiFi 无线通信网系统架汇聚交换机无互联网、电

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图 2-1秦山核电基地卫星图Fig. 2-1 satellite map of Qinshan nuclear power base2.2 核电站无线传感器网络环境与需求分析除前所述福岛核事故之后对核电站在应急工况下需要提供可靠的数据传输功能之外，核电站对无线系统还有很多其他需求与限制。美国电力研究院[13]、橡树岭国家实验室及其他科研人员的众多研究，核电站无线传感器网络如要考虑的需求总结如下：1. 在核电厂中，必须考虑无线传感器网络与已有仪控系统的电磁兼容性，特别是安全级的仪控系统。为了避免对安全级仪控系统的干扰，核电站对无线设备的发射功率做了严格的限制。2. 在核电站中，由于高压设备以及放射性物质的电离辐射，会产生强电磁干扰，无线传感器网络必须具有较强的抗干扰能力及容错能力。3. 为了防止放射性物质扩散，保护公众免遭放射性物质伤害，在核电站内设置了安全壳等构筑物。安全壳及其内部结构都是由钢筋混凝土浇筑而成，其对无线传感器网络的信号传输有严重的衰落作用，必须考虑合理可靠的中继机制。

【参考文献】