本文關鍵詞：基于WSN與RFID融合技術的輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 智能電網 物聯(lián)網 輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng) WSN與RFID融合技術 智能電子裝置

【摘要】：物聯(lián)網技術與智能電網存在許多共性技術,將物聯(lián)網技術應用于智能電網,有助于提高電網的信息化程度、能源利用率以及運行可靠性,面向物聯(lián)網技術的智能電網是未來發(fā)展的一個重要方向。輸變電設備作為電網的基本組成部分,其運行狀態(tài)直接影響智能電網的整體運行。因此,對輸變電設備進行在線監(jiān)測是保證電網可靠運行的基礎。本文充分利用物聯(lián)網技術的優(yōu)勢,對基于WSN(Wireless Sensor Networks)與RFID(Radio Frequency Identification)融合技術的輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了深入的研究,主要研究內容包括以下幾個方面。針對傳統(tǒng)輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)難以滿足故障定位精確、多參數集中監(jiān)測的現(xiàn)狀,提出一種新型輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)架構,分為信息感知層、數據通信層、信息融合層與綜合應用層。對各層的功能進行了詳細介紹,實現(xiàn)了輸變電設備集中監(jiān)測多種類型參數以及準確定位故障設備�；趯SN與RFID融合技術四種常用架構方案的討論,本文提出一種新型多傳輸方式監(jiān)測通信網絡。多傳輸方式監(jiān)測通信網絡主要由狀態(tài)監(jiān)測智能電子裝置(IED)與主IED構成。狀態(tài)監(jiān)測IED是融合RFID標簽的WSN節(jié)點,主IED是融合閱讀器的匯聚節(jié)點。在多傳輸方式監(jiān)測通信網絡中,狀態(tài)監(jiān)測IED與主IED之間可以采用ZigBee技術與RFID技術進行通訊�；赗FID技術通信協(xié)議簡單、能耗低的優(yōu)勢,狀態(tài)監(jiān)測IED與主IED優(yōu)先采用RFID技術通信,從而降低監(jiān)測通信網絡的整體能耗。當RFID通信條件無法滿足時,狀態(tài)監(jiān)測IED與主IED再通過ZigBee技術通信。另外,為多傳輸方式監(jiān)測通信網絡設計了一種RFID優(yōu)先策略以及通信方式切換算法,使得狀態(tài)監(jiān)測IED與主IED能夠智能切換通信方式。重點研究了狀態(tài)監(jiān)測IED的設計。詳細闡述了狀態(tài)監(jiān)測IED的硬件選型。狀態(tài)監(jiān)測IED的設計采用了模塊化的思想,對狀態(tài)監(jiān)測IED的傳感標簽進行了一系列測試。仿真及測試結果表明,傳感器標簽的天線回波損耗約為-13.1dB,載波頻率為865.8MHz時,傳感標簽最大讀寫距離為18m,傳感標簽驅動電流和工作電流分別為520μA和210μA,性能優(yōu)于SL900A。為了降低狀態(tài)監(jiān)測IED的能耗,為狀態(tài)監(jiān)測IED設計了一種RFID射頻喚醒機制。當狀態(tài)監(jiān)測IED無數據包需要發(fā)送時,RFID喚醒機制使狀態(tài)監(jiān)測IED的微處理器與無線通信模塊始終處于休眠狀態(tài)。當狀態(tài)監(jiān)測IED有傳輸任務時,主IED向狀態(tài)監(jiān)測IED發(fā)送射頻喚醒信號,觸發(fā)狀態(tài)監(jiān)測IED的RFID標簽,RFID標簽產生外部中斷激活MCU,從而使狀態(tài)監(jiān)測IED進入正常工作狀態(tài)。通過MATLAB仿真實驗可得,RFID射頻喚醒機制優(yōu)于IEEE802.15.4 MAC協(xié)議與B-MAC協(xié)議的性能,RFID射頻喚醒機制的能耗最低。
【關鍵詞】：智能電網 物聯(lián)網 輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng) WSN與RFID融合技術 智能電子裝置
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM76;TM507
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 緒論17-24
• 1.1 課題背景與研究意義17-21
• 1.1.1 選題背景17-19
• 1.1.2 課題研究意義19-21
• 1.2 相關研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.1 輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.2 WSN與RFID融合技術的現(xiàn)狀22
• 1.3 本文的主要工作及相關內容安排22-24
• 第二章 WSN與RFID融合技術研究24-36
• 2.1 無線傳感器網絡技術24-28
• 2.1.1 無線傳感器網絡的結構24
• 2.1.2 無線傳感器網絡的通信技術24-26
• 2.1.3 ZigBee技術26-28
• 2.2 射頻識別技術28-30
• 2.2.1 RFID的系統(tǒng)構成28-30
• 2.2.2 RFID系統(tǒng)的分類30
• 2.3 WSN與RFID融合技術分析30-35
• 2.3.1 集成WSN和RFID的原因31
• 2.3.2 RFID與WSN的一體化架構31-35
• 2.4 本章小結35-36
• 第三章 輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計36-45
• 3.1 輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)架構36-39
• 3.1.1 信息感知層37
• 3.1.2 數據通信層37-38
• 3.1.3 信息融合層38
• 3.1.4 綜合應用層38-39
• 3.2 監(jiān)測通信網絡的設計39
• 3.3 多傳輸方式監(jiān)測通信網絡39-44
• 3.3.1 多傳輸方式監(jiān)測通信網絡與其他融合網絡的比較40
• 3.3.2 監(jiān)測通信網絡的拓撲結構40-41
• 3.3.3 監(jiān)測通信網絡的路由協(xié)議41-42
• 3.3.4 監(jiān)測通信網絡傳輸方式的切換策略與算法設計42-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第四章 狀態(tài)監(jiān)測IED的設計45-65
• 4.1 狀態(tài)監(jiān)測IED的設計45-54
• 4.1.1 狀態(tài)監(jiān)測IED的結構45
• 4.1.2 狀態(tài)監(jiān)測IED的器件選型45-47
• 4.1.3 無線通信模塊設計47-48
• 4.1.4 電源電路設計48
• 4.1.5 狀態(tài)監(jiān)測IED的測試與實驗結果48-54
• 4.2 狀態(tài)監(jiān)測IED的低能耗策略54-55
• 4.2.1 輪流休眠機制55
• 4.2.2 射頻喚醒機制55
• 4.3 狀態(tài)監(jiān)測IED的休眠喚醒機制設計55-64
• 4.3.1 RFID喚醒機制56-58
• 4.3.2 RFID喚醒機制的主要特點58-59
• 4.3.3 RFID喚醒機制的退避算法59-61
• 4.3.4 RFID喚醒機制的能耗分析61-63
• 4.3.5 仿真與實驗結果63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 第五章 總結與展望65-67
• 5.1 總結65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況72

【參考文獻】

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本文編號：663666