電氣設(shè)備在線監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及通信協(xié)議研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國對電能的需求不斷增加，對于電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求也不斷提高。電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測是預(yù)防電力系統(tǒng)故障的一個重要手段。目前，電氣設(shè)備在線監(jiān)測以有線通信為主，由此引發(fā)的接線多，方式復(fù)雜，增加了系統(tǒng)隱患，也給故障的排查與維修帶來不便。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合了傳感技術(shù)、嵌入式計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式智能信息處理技術(shù)，是解決上述問題的極佳選擇。其網(wǎng)絡(luò)的多跳功能和拓?fù)潇`活

2、性可有效避免各種建筑和設(shè)備對無線信號的衰減作用。其網(wǎng)絡(luò)的自組織、自適應(yīng)性可大大提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。因此，本文設(shè)計了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信方案，其主要工作如下：
　　 首先，對無線傳感器在電氣設(shè)備監(jiān)測中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了初步分析，總結(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計的原則，并提出了面向電氣設(shè)備在線監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計要求。
　　 其次，在熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件框架，分析現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)硬件組成和最新的節(jié)點(diǎn)相關(guān)技

3、術(shù)，以及所存在的不足的基礎(chǔ)上，提出了節(jié)點(diǎn)硬件的具體實現(xiàn)方案。然后，通過熟悉TinyOS結(jié)構(gòu)體系及其編程語言nesC使用方法，以及了解已有硬件平臺的TinyOS移植方法，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件資源，編寫了TinyOS移植所須的硬件抽象層和硬件表達(dá)層組件，從而成功將TinyOS嵌入到節(jié)點(diǎn)硬件中。
　　 最后，通過了解搭建節(jié)點(diǎn)運(yùn)行協(xié)議棧所需的各種協(xié)議，選擇了較適合本網(wǎng)絡(luò)使用的協(xié)議，并用nesC語言實現(xiàn)了該協(xié)議。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個適合

4、于電氣設(shè)備在線監(jiān)測的跨層路由協(xié)議。該協(xié)議以適用于大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簇路由協(xié)議為基礎(chǔ)，跨越網(wǎng)絡(luò)層和媒體接入層。針對現(xiàn)在簇路由協(xié)議存在的簇間干擾，分析了現(xiàn)有消除簇間干擾的方法，并提出了一種消除簇間干擾的新方法，并用nesC語言實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上連接了組織網(wǎng)絡(luò)所必須的其他協(xié)議，完成了一個比較完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。并通過此協(xié)議棧，驗證了本文所設(shè)計的跨層路由協(xié)議。實驗表明：該協(xié)議確實可以一定程度上消除基于簇路由的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇間干