【摘要】：母線槽已逐漸取代電纜廣泛應用于室內(nèi)變電站、高層建筑和工廠廠房,安裝數(shù)量規(guī)模越來越大。母線槽的溫升直接涉及導體的載流能力和安全隱患問題,其振動則會引起連接固件松動導致拉弧現(xiàn)象產(chǎn)生火災隱患。如果缺乏長期深入的監(jiān)測維護,無法評估母線槽狀態(tài),容易造成難以控制的突發(fā)災難。母線槽的異常狀態(tài)往往伴隨著溫升迅速升高、溫升超過安全指標和劇烈振動的現(xiàn)象,通過對母線槽溫升和振動情況的監(jiān)測,可以及時了解母線槽狀態(tài),為母線槽的維護和災害預防提供依據(jù)。為了大規(guī)模監(jiān)測密集型母線溫升信號與振動信號,設計了一種基于Zigbee的無線傳感節(jié)點。但隨之帶來三個問題:第一,大規(guī)模的母線槽無線監(jiān)測會生成大量傳感數(shù)據(jù),而Zigbee的傳輸速率為250Kbps左右,制約了Zigbee無線網(wǎng)絡中傳感節(jié)點的數(shù)量,限制了監(jiān)測范圍;第二,當多個傳感節(jié)點同時向路由器發(fā)送傳感數(shù)據(jù)時,會造成數(shù)據(jù)的錯亂和丟失,導致錯誤評估母線槽狀態(tài);第三,Zigbee的路由算法盲目選擇通訊延時最低的路徑,并且建立路由的過程伴隨著大量的報文廣播,兩者分別造成了網(wǎng)絡節(jié)點負載不均和能量浪費,從而縮短網(wǎng)絡壽命。針對上述問題做了以下工作:(1)為了在Zigbee低傳輸速率的限制下盡量降低傳感數(shù)據(jù)的冗余,設計了一種基于時間相關(guān)性的動態(tài)采樣策略,利用母線槽溫升信號及振動信號的時間相關(guān)性,自適應地調(diào)整采樣頻率捕獲異常信號并選擇性上傳數(shù)據(jù),通過仿真分析了采樣策略各項參數(shù)對采樣結(jié)果的影響,證明了該策略能夠有效減少冗余數(shù)據(jù),縮減數(shù)據(jù)量。(2)為了決解多個節(jié)點同時向路由器發(fā)送數(shù)據(jù)引起的數(shù)據(jù)錯亂和丟失,引入了狀態(tài)變量描述母線槽狀態(tài),設計了一種以狀態(tài)變量為依據(jù)的加權(quán)輪詢,使路由器按一定順序依次接收傳感數(shù)據(jù),通過仿真證明了加權(quán)輪詢能夠緩和數(shù)據(jù)波動,減少對網(wǎng)絡的沖擊。(3)為了限制Zigbee的AODVir路由算法中路由路徑選擇的盲目性造成的負載不均和能量浪費,根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)分布特點優(yōu)化了Zigbee路由算法,引入數(shù)據(jù)路由和鄰居表,引導了RREQ報文的轉(zhuǎn)發(fā)方向。通過仿真證明了優(yōu)化后的路由算法能夠減少平均跳數(shù)和RREQ轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù),平衡路由節(jié)點的負載。(4)融合上述三種方法設計了基于Zigbee的無線傳感網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),使用Java模擬了網(wǎng)絡中傳感數(shù)據(jù)的傳輸過程,以Matlab隨機生成的模擬傳感數(shù)據(jù),在特定參數(shù)設置下得到了單節(jié)點平均上傳速率為108bps,平均偏移2個單位長度和負載平衡率為0.14的結(jié)果,在理論上證明了方案的可行性。最后制作調(diào)試了傳感節(jié)點,實現(xiàn)了密集型母線槽溫升信號的采集,并通過實驗證明了動態(tài)采樣策略和加權(quán)輪詢的有效性,也簡要設計了密集型母線槽Zigbee傳感網(wǎng)絡的綜合實驗,為進一步研究提供參考。
【圖文】：

究背景及意義槽作為高效輸送電流的配電裝置，已廣泛運用于各個方面，比如大型建筑電力等方面�，F(xiàn)代化工程設施和裝備的涌現(xiàn)，各行各業(yè)的用電量迅增對電出了更高的要求，母線槽作為高效輸送電流的配電裝置，滿足了越來越高規(guī)模工廠配線的要求。然而，母線槽長期處于高溫狀態(tài)會加快絕緣材料強烈振動則會導致連接固件松動進而引發(fā)拉弧現(xiàn)象，從而造成線路故障甚如果對母線槽缺乏長期深入穩(wěn)定的監(jiān)測，容易造成難以控制的突發(fā)災難

圖 1.2 燒毀的母線槽連接處Fig. 1.2 Burnt busway junction國內(nèi)外研究現(xiàn)狀用 Zigbee 實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通訊的已是一項成熟的技術(shù)，文獻[1-3]闡述了特點和應用范圍；文獻[4]設計了基于 Zigbee 的溫度采集系統(tǒng)；文獻[5]將體溫數(shù)據(jù)的傳輸；文獻[6]提出了利用 Zigbee 監(jiān)測電力系統(tǒng)設備溫度的方前國內(nèi)外對于母線槽的監(jiān)測處于初步的信號采集和傳輸階段，并沒有進一據(jù)的精簡和傳感網(wǎng)絡的優(yōu)化。文獻[7]使用現(xiàn)場總線傳輸數(shù)據(jù)，布設難度大獻[8-13]均使用 Zigbee 網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對單個母線槽的無線監(jiān)測，，擴大帶來傳感數(shù)據(jù)量的激增并沒有提供應對方法，也并未提出 Zigbee 傳感案。了減少無線傳感網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)量，文獻[14]提出了環(huán)境感知采樣策略，利集某種環(huán)境里相互關(guān)聯(lián)的不同信號以形成一個系統(tǒng)，達到信息共享實現(xiàn)采整，但要求信號之間關(guān)聯(lián)性強，且硬件成本較高；文獻[15]采用 Wright’s
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM645.11;TN92

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本文編號：2615325