基于无线传感网络的智能变电站环境监测系统设计

发布时间：2017-04-26 17:05

  本文关键词：基于无线传感网络的智能变电站环境监测系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能变电站作为智能电网中重要的一个环节,它是连接发电和用电侧的桥梁。其安全稳定可靠的运行,对整个电网来说至关重要。随着传统变电站的改造升级,传统变电站的诸多弊端凸显,不符合智能电网发展的大方向,未来的变电站发展方向应该是清洁、安全、经济、友好的。其中变电站内的环境因素复杂多变,如何及时准确的队变电站内的环境参数进行采集、传输、分析处理,直接影响着变电站的安全稳定运行。本文通过对智能变电站环境监测子系统的设计需求分析考量,分析对比传统变电站环境监测系统的弊端,结合现在无线传感器网络快速发展的大背景,提出以ZigBee网络组建变电站环境监测系统的方案。通过对系统各节点的软硬件设计实现,最终对系统进行测试仿真并讨论无线网络在智能变电站运用是数据传输实时性、可靠性和安全性,最终提出期望和不足。本文中的主要内容及创新点如下：1.简单介绍智能变电站的结构功能,通信标准等。智能变电站从逻辑上看可以分为站控层、间隔层、过程层三层结构。接着对智能变电站的各监测子系统进行分析,分析智能变电站环境监测系统的系统需求,得出该系统的必要性。2.对WSN网络进行介绍,分析比较常见的无线网络选择系统设计的无线方案；通过对比最终选择低功耗、低速率、易组网的ZigBee网络为系统设计的无线方案。3.在硬件方面,对系统的协调器节点、路由器节点、终端节点以及CC2591射频电路、电平转换电路电源、系统电源电路、RS232串口电路进行设计；在软件方面,利用IAR EW以及Z-Stack协议对系统节点以及登录界面、系统主界面进行设计。4.对系统进行测试,包括节点通讯距离的测试和系统功能测试；最后讨论系统运行的可靠性以及ZigBee通讯模块与变电站设备的电磁兼容性。通过对系统的测试分析,可以得出系统的可行性,是符合设计要求的。
【关键词】：智能变电站 ZigBee 环境监测系统 无线传感器监测 协调器节点 路由节点 传感器节点
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 论文选题的背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 变电站环境监测系统发展现状15-16
• 1.2.2 无线传感器网络的发展现状16
• 1.3 论文的结构与内容16-18
• 第二章 智能变电站和和无线传感器网络相关内容18-30
• 2.1 智能变电站简介18-20
• 2.1.1 智能变电站的概念18
• 2.1.2 智能变电站系统结构18-20
• 2.2 智能变电站监测子系统结构及算法介绍20-23
• 2.2.1 环境监测子系统介绍20-22
• 2.2.2 变电站自动化系统算法介绍22-23
• 2.3 无线传感器网络的相关介绍23-28
• 2.3.1 无线传感器网络的概念及其技术特点23-24
• 2.3.2 无线传感器的协议标准24-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 智能变电站监测系统总体设计方案30-34
• 3.1 智能变电站环境监控系统结构30
• 3.2 各部分的组成和功能30-31
• 3.3 系统设计的要求分析31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第四章 ZigBee拓扑结构及协议栈34-46
• 4.1 ZigBee的网络结构34-36
• 4.2 Zigbee协议栈36-42
• 4.3 Zigbee树路由算法的实现42-44
• 4.3.1 路由的选择42-43
• 4.3.2 路由发现43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 系统硬件的设计与实现46-58
• 5.1 系统主芯片的选择46-49
• 5.1.1 cc2530简介46-48
• 5.1.2 射频芯片CC2591简介48-49
• 5.2 系统节点的硬件设计49-53
• 5.2.1 协调器节点的硬件电路设计49-51
• 5.2.2 路由节点硬件电路的设计51-52
• 5.2.3 终端节点的硬件设计52-53
• 5.3 传感器电路的设计53-56
• 5.3.1 温湿度传感器电路设计53-55
• 5.3.2 SF_6浓度检测硬件电路设计55-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第六章 系统的软件设计58-74
• 6.1 ZigBee系统开发平台介绍58-59
• 6.2 协调器节点的软件设计59-60
• 6.3 路由节点的软件设计60-62
• 6.4 终端节点的软件设计62-66
• 6.5 上位机监测界面设计66-71
• 6.5.1 串口通讯的设计67
• 6.5.2 登录界面设计67-69
• 6.5.3 监测界面程序设计69-71
• 6.6 本章小结71-74
• 第七章 系统的测试与运行分析74-80
• 7.1 系统测试74-77
• 7.1.1 节点通讯距离的测试74
• 7.1.2 系统功能部分测试74-77
• 7.2 系统运行分析77-78
• 7.2.1 电磁环境对ZigBee通信的影响77-78
• 7.2.2 ZigBee射频模块对站内设备影响78
• 7.3 本章小结78-80
• 总结与展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者简介及读研期间主要科研成果88

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