電氣設(shè)備在線監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步及通信程序研究.pdf

1、電氣設(shè)備運行狀態(tài)的在線監(jiān)測是用來預(yù)防電力系統(tǒng)故障的重要手段。目前，電氣設(shè)備在線監(jiān)測的通信方式主要為有線通信，由此引發(fā)接線多，方式復(fù)雜，增加了整個系統(tǒng)隱患，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)，是解決上述問題的理想選擇，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。而準確的時間同步是實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自身協(xié)議運行、數(shù)據(jù)融合、TDMA調(diào)度、協(xié)同睡眠、定位等的基礎(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)通信程序是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)、路

2、由、數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域不需要很高的帶寬，只要求低延遲、低功耗，而ZigBee協(xié)議恰好滿足這種要求。本文基于此進行了相關(guān)的探究，主要進行了以下的工作:
　　 首先，初步分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電氣設(shè)備在線監(jiān)測中應(yīng)用的可行性，總結(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，提出了電氣設(shè)備在線監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于分簇算法的監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)，并進行了實驗測試。
　　 其次，在剖析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步原理的基

3、礎(chǔ)之上比較性地分析了已有典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議、機制和算法，提出了一種適用于電氣設(shè)備在線監(jiān)測的時間同步方案，此方案結(jié)合外同步和內(nèi)同步，在進行同步的過程當(dāng)中采用單向廣播同步和線性回歸結(jié)合的方法，最后在仿真軟件NS中與常用算法TPSN進行了仿真對比分析，結(jié)果證明該算法滿足監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的要求。
　　 然后，在TinyOS2.x操作系統(tǒng)下針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通信程序進行了系統(tǒng)性的開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)通信程序是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)、路由、

4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，深刻剖析了TinyOS2.x操作系統(tǒng)的硬件抽象體系結(jié)構(gòu)以及通信機制，在此基礎(chǔ)之上給出了網(wǎng)絡(luò)通信程序的開發(fā)實現(xiàn)過程。同時在TinyOS2.x操作系統(tǒng)下對設(shè)計的時間同步算法進行了部分的實現(xiàn)。
　　 最后，針對ZigBee協(xié)議應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行了實驗性的研究。首先對ZigBee協(xié)議規(guī)范進行了概述，深刻剖析了TinyOS操作系統(tǒng)的硬件抽象體系結(jié)構(gòu)；比較性地分析了ZigBee協(xié)議相對于傳統(tǒng)無線電技術(shù)所具有的優(yōu)勢，同時