无线传感节点低功耗技术及其在智能配电网中的应用研究

发布时间：2023-07-24 22:12

　　随着“互联网+”时代的到来,信息的采集与传输将无处不在,很多应用场景需要将待采集的信息通过无线的方式传送至中继节点,然后以TCP/IP协议的方式上传至后台中心,再由后台集中处理。但这些场景中信息采集点的无线传感节点供电要么采用电池要么采用无源组合供电,另外有些场合不易更换电池,这对传感节点能耗提出了更高的要求,因此研究无线传感节点低功耗技术具有十分重要的现实意义。本文基于传感节点低功耗和智能配电网(Smart Distribution Grid,SDG)配电柜温度监测的需求,对传感节点低功耗技术和开关柜温度监测展开研究。论文介绍了无线传感网的概况和开关柜温度监测概况,规划了配电网开关柜温度监测与传输方案。从策略上分析传感节点低功耗技术,重点从传感节点核心芯片低功耗选型、电源管理和低功耗无线通信协议方面研究无线传感节点的低功耗技术,并分析了传感节点睡眠时间、发射功率等对功耗的影响。以传感节点的低功耗为目标,重点对无线通信协议的参数进行了优化和设计,提出了传感节点发射功率控制方法、准同步轮询策略和基于准正交的防碰撞设计,并进行了核心参数优化分析和测试验证。最后设计智能配电网中高低压配电柜母...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
    1.2 无线传感网技术概况
        1.2.1 无线传感网特点
        1.2.2 基于无线传感网的应用概况
        1.2.3 无线传感节点低功耗技术概况
    1.3 本文主要工作及安排
第二章 开关柜温度无线监测系统架构设计
    2.1 现有开关柜温度无线监测研究现状
        2.1.1 基于UHFRFID温度标签的开关柜温度监测
        2.1.2 基于光纤光栅传感器的开关柜温度监测
        2.1.3 基于声表面波技术开关柜温度监测
    2.2 开关柜温度监测系统分析
        2.2.1 开关柜温度监测传输系统框架设计
        2.2.2 传感节点硬件框架设计
        2.2.3 无线中继节点硬件框架设计
    2.3 本章小结
第三章 无线监测系统平台设计与实现
    3.1 主控芯片选型
    3.2 电源管理芯片选型
    3.3 温度传感器选型
    3.4 无线通信协议分析
    3.5 传感节点硬件设计
        3.5.1 最小系统电路
        3.5.2 传感器电路设计
        3.5.3 射频阻抗匹配电路
        3.5.4 PCB版图设计和实物制作
    3.6 中继节点硬件设计
        3.6.1 电源设计
        3.6.2 组网设计
        3.6.3 PCB版图设计与实物制作
    3.7 射频驱动编写
        3.7.1 单片机C语言及开发工具简介
        3.7.2 温度采集程序设计
        3.7.3 射频收发程序设计
    3.8 本章小结
第四章 低功耗无线通信协议参数优化及应用研究
    4.1 无线传感节点与中继节点的一般工作流程介绍
        4.1.1 节点工作流程
        4.1.2 中继工作流程
    4.2 无线传感节点功耗因素分析
        4.2.1 传感器信息采集功耗
        4.2.2 传感节点睡眠时间与功耗的关系
        4.2.3 无线传感节点发射功率与功耗的关系
        4.2.4 数据碰撞重传与功耗的关系
    4.3 低功耗无线传感节点协议规划与设计
        4.3.1 传感节点工作时间的确定
        4.3.2 传感节点功率控制策略
        4.3.3 基于准同步技术的传感节点轮询策略
        4.3.4 防碰撞和退避策略
    4.4 用户监测软件
        4.4.1 C#简介
        4.4.2 监测软件总体设计
        4.4.3 界面设计
        4.4.4 上位机与单片机通信
    4.5 智能配电网应用测试
        4.5.1 系统集成
        4.5.2 功能测试
        4.5.3 联网运行测试
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3836622