远距离无线传感器网络节点设计及在农网低压剩余电流在线监测中应用

发布时间：2022-10-27 20:51

　　在我国农村地区,因剩余电流故障而引发的触电和火灾事故触目惊心,利用农网低压剩余电流在线监测系统可以实时监测供电台区剩余电流和末端电压,以便及时发现故障,避免事故发生。而目前的无线传感器网络难以满足农网低压剩余电流在线监测系统中节点距离远、节点之间障碍物复杂多变、节点采用电池供电且更换电池不易及低功耗的需求。本文设计一种远距离、低功耗的无线传感器网络节点,并将该节点应用于农网低压剩余电流在线监测系统,能够大幅度减少该系统中路由节点数量,有效提高数据传输的稳定性和延长网络的寿命;同时本文设计了农网低压剩余电流在线监测系统的后台监控服务器,用户可以通过浏览器访问该服务器以实时监控供电台区的剩余电流和末端电压,及时进行故障排查和检修。首先本文介绍了课题的研究背景和意义,对剩余电流在线监测技术和无线传感器网络的国内外研究现状进行阐述。设计远距离、低功耗的无线传感器网络节点的射频部分和电源模块。接着介绍ZigBee协议栈标准,根据农网低压剩余电流在线监测系统需求,分析并实现ZStack协议栈。分析并改进传统路由算法:Cluster-Tree和AODVjr,设计一种将改进的Cluster-Tree和... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的目的和意义
    1.2 国内外剩余电流监测和无线传感器网络的研究现状
        1.2.1 剩余电流在线监测技术研究现状
        1.2.2 无线传感器网络研究现状
    1.3 本文主要研究内容和安排
        1.3.1 本文研究内容
        1.3.2 本文章节安排
第二章 远距离无线传感器节点设计
    2.1 远距离无线传感器节点结构
    2.2 射频模块
        2.2.1 CC2530芯片及其外围电路
        2.2.2 阻抗匹配电路
        2.2.3 功率放大模块
        2.2.4 射频模块PCB设计
    2.3 电源模块
        2.3.1 锂电池充电管理电路
        2.3.2 锂电池输出稳压电路
        2.3.3 调试电路
        2.3.4 电源模块PCB设计
    2.4 本章小结
第三章 ZStack协议栈的分析与实现
    3.1 ZigBee标准和ZStack协议栈简介
        3.1.1 ZigBee标准简介
        3.1.2 ZStack协议栈简介
        3.1.3 ZStack协议栈开发环境
    3.2 ZStack协议栈工作流程
    3.3 数据处理流程
    3.4 节点能量管理
    3.5 节点参数配置
    3.6 本章小结
第四章 路由算法的分析改进和仿真
    4.1 Cluster-Tree路由算法的分析和改进
    4.2 AODVjr路由算法的分析和改进
    4.3 IMixed混合路由算法
        4.3.1 IMixed混合算法路由发现机制
        4.3.2 IMixed混合路由算法路由维护
        4.3.3 IMixed混合路由算法数据帧处理流程
    4.4 NS2仿真IMixed算法
        4.4.1 仿真性能指标
        4.4.2 仿真方案
        4.4.3 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第五章 后台服务器的设计与实现
    5.1 服务器搭建
    5.2 前端界面设计
    5.3 后台功能实现
        5.3.1 后台程序总体设计
        5.3.2 与协调器通信
        5.3.3 与PHP脚本通信
    5.4 数据库设计
    5.5 本章小结
第六章 系统测试
    6.1 节点性能测试
        6.1.1 单节点传输距离测试
        6.1.2 路由节点功能测试
    6.2 网络性能测试
        6.2.1 节点组网测试
        6.2.2 分组递交率测试
    6.3 后台服务器功能测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]低功耗远距离无线通信技术及其军事应用分析[J]. 刘磊,孙超山.  通信技术. 2018(02)
[2]无线传感器网络在环境监测中的应用[J]. 苗春雷.  环境与发展. 2017(10)
[3]基于NS的无线传感器网络地理信息路由协议的仿真与研究[J]. 赵湘宁,梁忠.  计算机与数字工程. 2017(12)
[4]基于PHP＆MYSQL的创客实验室网站的设计与实现[J]. 孙畅,张超.  蚌埠学院学报. 2017(05)
[5]基于PHP的Web查询系统的实现[J]. 王玉凡.  河北软件职业技术学院学报. 2016(04)
[6]CentOS YUM源服务器搭建方式分析比较与搭建[J]. 杨明.  电子技术与软件工程. 2016(23)
[7]无线传感器网络传输加密机制[J]. 包荣鑫,温靖程,黎子熠,张思萌.  中国新通信. 2015(18)
[8]农村低压电网剩余电流在线监测[J]. 袁莉,任文劼.  农村电气化. 2014(02)
[9]基于GSM的剩余电流动作保护器远程监测系统设计[J]. 田立武,沈晓萍,党中华.  电子测试. 2013(10)
[10]基于能量均衡的ZigBee路由算法优化[J]. 李予东,黄宏光,向西西.  计算机工程与设计. 2011(02)

博士论文
[1]无线传感器网络中定位算法及其性能优化问题研究[D]. 张丹.吉林大学 2017
[2]无线传感器网络性能优化研究[D]. 乔俊峰.西安电子科技大学 2015
[3]基于无线传感器网络的农田环境监测系统研究与实现[D]. 孙玉文.南京农业大学 2013

硕士论文
[1]无线传感器网络中路由攻击的研究[D]. 朱志伟.南京邮电大学 2017
[2]基于能量优化ZigBee路由算法的研究[D]. 李倩文.东北石油大学 2017
[3]基于ZigBee无线网络路由协议研究与优化[D]. 邓宇.西华大学 2017
[4]ZStack协议栈研究及应用开发[D]. 邵晓琳.北方工业大学 2015
[5]基于嵌入式技术的剩余电流防火报警远程监控系统设计[D]. 陶曾杰.湖南大学 2007



本文编号：3697190