电力现场作业可穿戴设备无线传感网组网技术研究

发布时间：2020-08-21 15:47

【摘要】：随着变电等多类作业现场运维工作量的激增,以可穿戴设备为核心依托无线传感网络采集人体和作业环境信息,构建电力现场作业智能巡检系统对提高巡检效率及安全水平具有重要意义。基于此,本文结合课题组参与的南方电网科研项目在智能可穿戴设备方面的研究情况,针对作业现场可穿戴设备在定位、电气装置信息采集等领域的微功无线组网需求,研究面向电力作业现场可穿戴设备无线传感网协同组网优化技术,保障可穿戴设备在作业现场的精确定位和多源信息的有效采集。首先,为确保电力现场巡检人员的安全,本文设计了一种面向电力可穿戴设备的GPS/UWB组合定位方案,基于Helmert方差分量估计算法的GPS与UWB定位数据的融合机制,并通过仿真验证了其平均定位误差由米级较少到了厘米级,满足电力作业现场定位高精度要求。然后,结合作业现场环境特点、测试节点的安装部署情况及其对无线传感网组网生存性的需求,分析了传统LEACH组网算法的不足之处,本文提出了一种改进的LEACH组网算法,此算法为对各节点负载进行均衡,设计了基于能量级数的通信半径自适应方法。通过仿真表明,该算法有效均衡了网络负载,提高了网络寿命,满足电力作业现场可穿戴设备组网低功耗的要求。最后,针对东莞供电局500kV纵江变电站的现场实际环境,研究设计了包含可穿戴头盔、手环、监控传感器、4G公网与后台管理系统在内的智能巡检系统架构,同时还设计了安全作业区域内UWB现场部署及组网定位、巡检系统数据采集方案,为电网作业现场智能巡检的推广创造有利条件。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM7;TN929.5;TP212.9
【图文】：

２．２电力巡检作业智能可穿戴设备的系统架构逡逑２．２．１电力巡检作业智能可穿戴系统整体架构逡逑电力现场作业可穿戴系统的架构如图２－２所示，主要包括计算机系统、网络逡逑系统、现场可穿戴设备，由于电力巡检作业系统业务量和数据量很大，所以通常逡逑设计时分开应用服务器与数据库服务器，但工作时两者互为备份，互相补充，使逡逑得一旦发生突发事故，业务仍能不间断运行，保障实际应用时的稳定可靠性，智逡逑能可穿戴设备通过有线和无线的通信手段与远端计算机系统相连，保障整个巡检逡逑过程数据采集自动运转。其中，有线通信系统是指将采集的数据信息经本地局域逡逑７逡逑

放、数据管理和报警功能，作业人员佩戴可穿戴样机开展智能化作业，有利于提逡逑高电网现场作业效率和作业安全水平，为变电站巡检人员提供故障诊断、状态监逡逑控、生产管理和统计分析等方面的技术支撑，如图２－３所示。逡逑电力智能运检平台逡逑Ｉ逦￣￣逡逑￣Ｚ￣＼邋｜邋１丨丨１丨丨１丨｜邋‘逡逑程逦实历邋＾逡逑安定邋时史：Ｊ邋故逡逑全逦位数轨逦＾逦障逡逑视逦导据迹逦２逦报逡逑频逦航监回逦ｆ逦警逡逑监逦测邋放逦＾逡逑护逦仡逡逑Ｖ邋＿邋＿＿邋＿＿邋｜＿Ｓｊ邋＿＿逡逑图２－３电力智能运检平台功能设计框图逡逑根据用户需求，变电设备状态可视化智能管理平台总体涉及以下几个方面：逡逑（丨）远程安全视频监护。电力现场作业巡检人员通过佩戴安装有微型无线逡逑传输摄像头的头盔，可以很方便地将现场图像信息传输给后台监控中心，以便于逡逑后台监控中心能够掌握现场实际状态同时也能够方便于对现场工作进行指导和逡逑指挥，遇到问题时能够快速响应。逡逑（２）

可穿戴设备与变电站现场部署的众多传感器节点组成了一种新型的无线传逡逑感网，其底层为数据采集、处理、传输阶段，主要采用例如蓝牙、Ｗｉｎ等短距逡逑离无线通信技术，电力可穿戴无线传感网络的结构如图２－４所示。其中，一部分逡逑传感器部署在可穿戴设备内部，实现对巡检人员的各种运动状态信息与生理参数逡逑的实时监测，另一部分部署在变电站现场，采集变电站设备信息及周围环境信息，逡逑进而这些数据信息的结果通过无线自组织网络协议汇总到智能可穿戴设备的无逡逑线通信模块，最后，再将收集汇总的数据信息传送到系统后台，后台服务器处理逡逑后的信息以各种形式呈现在主机上，供监视人员查看。逡逑传感ｊＳ节点逡逑汇聚节点逦ｕ邋ｕ邋Ｑ逡逑（智能可穿戴设备）＾＾逡逑电力＾域逡逑图２－４无线传感网组网结构逡逑１１逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 潘伟;;计算机无线传感网数据传输研究[J];信息与电脑(理论版);2019年01期

2 郑义;;移动无线传感网的关键技术研究[J];数字技术与应用;2016年11期

3 李欣;;基于ZigBee无线传感网系统设计与实现的研究[J];信息通信;2017年02期

4 王海涛;宋丽华;胡华;张国敏;;智能家居无线传感网的设计和分析[J];电信快报;2016年06期

5 管荣强;;无线传感网教学设计中翻转课堂的运用[J];数码世界;2018年07期

6 张建强;王帅;;无线传感网数据传输[J];环球市场信息导报;2016年41期

7 王亚芳;蔡畅;刘俊杰;;基于改进DV-Hop算法的无线传感网节点定位算法研究[J];科学家;2017年04期

8 李武;崔惠杰;黄有为;;无线传感网中数据融合算法研究[J];中国新通信;2014年07期

9 ;中欧合作研发成功无线传感网关[J];今日科技;2013年11期

10 陈钰;王捷;刘仲明;;无线传感网在智慧医疗护理中的应用[J];医疗卫生装备;2011年05期

相关会议论文 前10条

1 张景乔;胡文;戴一冕;;基于分布式压缩感知算法的无线传感网能耗分析[A];第十七届全国青年通信学术年会论文集[C];2012年

2 王莹;陈辉;徐曼玉;熊木地;乌旭;;基于无线传感网的落水集装箱探测定位系统研制[A];第十二届中国智能交通年会大会论文集[C];2017年

3 吕亮;郦苏丹;卢泽新;;基于力学模型的无线传感网层次化拓扑生成算法[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（上册）[C];2008年

4 田世伟;戴卫恒;李广侠;吕晶;徐荣;程佳亮;;协同定位研究综述[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2013年

5 苏清波;张在琛;;S-MAC协议为上层提供接口的解决方案[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

6 沈佳栋;唐明浩;章力;;无线传感网在智能楼宇系统中的应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年

7 杨峰;孙玲玲;汪大卓;;一种基于无线传感网的呼叫服务系统设计[A];浙江省电子学会2009学术年会论文集[C];2009年

8 胡灏;罗军;江荣;钟进;;一种基于信誉评价的无线传感网安全路由算法[A];2010年全国通信安全学术会议论文集[C];2010年

9 罗俊;蒋铃鸽;何晨;郑春雷;;线型无线传感网中能量有效的节点配置方案[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年

10 缪倩雯;程康;苏川;;基于RFID的老年人活动监测系统[A];物联网与无线通信-2017年全国物联网技术与应用大会和2017年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2017年

相关重要报纸文章 前10条

1 李杰;用无线传感网“把脉”大型桥梁[N];科技日报;2017年

2 郑欣;福建移动“无线传感网”助海西农业节能增效[N];人民邮电;2010年

3 武文权;节能减排新触角—无线传感网[N];计算机世界;2008年

4 本报记者 彭东;无线传感网开创“物联”新纪元[N];科技日报;2007年

5 一文;国内首枚无线传感网核心协议芯片研制成功[N];中国冶金报;2006年

6 记者 陈雪峰　通讯员 冯成 尚晓天;无线传感网打造“智能”城市[N];嘉兴日报;2009年

7 记者　 徐瑞哲;“第二大网”无线传感网布设长三角[N];解放日报;2006年

8 沈建苗　编译;理智部署无线传感网[N];计算机世界;2010年

9 许琦敏;坚韧不拔孕育原创实力[N];文汇报;2008年

10 本报记者 许琦敏;小小实验室闯出无线传感大市场[N];文汇报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋婵;低占空比无线传感网中数据采集关键技术研究[D];华南理工大学;2019年

2 吴琼;有害气体检测的无线传感网空洞修补及数据传输技术研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

3 马小平;轨道交通系统状态监测专用无线传感网资源优化配置方法研究[D];北京交通大学;2018年

4 徐高卫;超级计算机子系统的热管理与无线传感网3D-MCM的设计制造及热机械可靠性研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2007年

5 类春阳;无线传感网MAC层关键技术研究[D];北京邮电大学;2016年

6 赵博;适用于无线传感网的射频收发机的关键技术[D];清华大学;2011年

7 周黎鸣;无线传感网中节点位置和数据的隐私保护研究[D];北京邮电大学;2015年

8 马奎;无线传感网移动接入与信息获取优化策略研究[D];中国科学技术大学;2008年

9 刘晨;无线传感网中设备无关的目标定位与定位数据可靠传输方法研究[D];西北大学;2016年

10 Muhammad Haneef（穆罕穆德·哈尼夫）;[D];北京邮电大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 周承伟;无线传感网定位技术在游客监测中的研究与应用[D];辽宁大学;2019年

2 宋蕾;无线传感网电低能耗与高精确度的数据融合算法研究[D];辽宁大学;2019年

3 袁岳义;基于骨干可信节点的无线传感网层级化安全模型研究[D];重庆邮电大学;2018年

4 胡润;IPv6无线传感网信息隐藏技术的研究与实现[D];重庆邮电大学;2018年

5 张艳玲;电力现场作业可穿戴设备无线传感网组网技术研究[D];华北电力大学(北京);2019年

6 韩琪;基于大数据的智慧农林园区信息平台的设计与实现[D];河北科技大学;2019年

7 刘延林;基于节点损伤的无线信息能量同传网络的研究[D];吉林大学;2019年

8 王何浚;无线传感网MPPSK脉冲通信系统研究[D];东南大学;2016年

9 高翔宇;无线传感网定位技术在林区火险监测中的研究与应用[D];辽宁大学;2018年

10 季欢;无线传感网中基于移动sink节点数据收集的设计与实现[D];扬州大学;2018年

本文编号：2799566