【摘要】：母線槽已逐漸取代電纜廣泛應(yīng)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(lái)越大。母線槽的溫升直接涉及導(dǎo)體的載流能力和安全隱患問(wèn)題,其振動(dòng)則會(huì)引起連接固件松動(dòng)導(dǎo)致拉弧現(xiàn)象產(chǎn)生火災(zāi)隱患。如果缺乏長(zhǎng)期深入的監(jiān)測(cè)維護(hù),無(wú)法評(píng)估母線槽狀態(tài),容易造成難以控制的突發(fā)災(zāi)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(guò)安全指標(biāo)和劇烈振動(dòng)的現(xiàn)象,通過(guò)對(duì)母線槽溫升和振動(dòng)情況的監(jiān)測(cè),可以及時(shí)了解母線槽狀態(tài),為母線槽的維護(hù)和災(zāi)害預(yù)防提供依據(jù)。為了大規(guī)模監(jiān)測(cè)密集型母線溫升信號(hào)與振動(dòng)信號(hào),設(shè)計(jì)了一種基于Zigbee的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)。但隨之帶來(lái)三個(gè)問(wèn)題:第一,大規(guī)模的母線槽無(wú)線監(jiān)測(cè)會(huì)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)量,限制了監(jiān)測(cè)范圍;第二,當(dāng)多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)同時(shí)向路由器發(fā)送傳感數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)亂和丟失,導(dǎo)致錯(cuò)誤評(píng)估母線槽狀態(tài);第三,Zigbee的路由算法盲目選擇通訊延時(shí)最低的路徑,并且建立路由的過(guò)程伴隨著大量的報(bào)文廣播,兩者分別造成了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載不均和能量浪費(fèi),從而縮短網(wǎng)絡(luò)壽命。針對(duì)上述問(wèn)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(shè)計(jì)了一種基于時(shí)間相關(guān)性的動(dòng)態(tài)采樣策略,利用母線槽溫升信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間相關(guān)性,自適應(yīng)地調(diào)整采樣頻率捕獲異常信號(hào)并選擇性上傳數(shù)據(jù),通過(guò)仿真分析了采樣策略各項(xiàng)參數(shù)對(duì)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(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向路由器發(fā)送數(shù)據(jù)引起的數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和丟失,引入了狀態(tài)變量描述母線槽狀態(tài),設(shè)計(jì)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(guò)仿真證明了加權(quán)輪詢能夠緩和數(shù)據(jù)波動(dòng),減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(fù)載不均和能量浪費(fèi),根據(jù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)優(yōu)化了Zigbee路由算法,引入數(shù)據(jù)路由和鄰居表,引導(dǎo)了RREQ報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)方向。通過(guò)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(diǎn)的負(fù)載。(4)融合上述三種方法設(shè)計(jì)了基于Zigbee的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使用Java模擬了網(wǎng)絡(luò)中傳感數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程,以Matlab隨機(jī)生成的模擬傳感數(shù)據(jù),在特定參數(shù)設(shè)置下得到了單節(jié)點(diǎn)平均上傳速率為108bps,平均偏移2個(gè)單位長(zhǎng)度和負(fù)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(diǎn),實(shí)現(xiàn)了密集型母線槽溫升信號(hào)的采集,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了動(dòng)態(tài)采樣策略和加權(quán)輪詢的有效性,也簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)了密集型母線槽Zigbee傳感網(wǎng)絡(luò)的綜合實(shí)驗(yàn),為進(jìn)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(yùn)用于各個(gè)方面，比如大型建筑電力等方面�，F(xiàn)代化工程設(shè)施和裝備的涌現(xiàn)，各行各業(yè)的用電量迅增對(duì)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(lái)越高規(guī)模工廠配線的要求。然而，母線槽長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)會(huì)加快絕緣材料強(qiáng)烈振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致連接固件松動(dòng)進(jìn)而引發(fā)拉弧現(xiàn)象，從而造成線路故障甚如果對(duì)母線槽缺乏長(zhǎng)期深入穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)，容易造成難以控制的突發(fā)災(zāi)難

圖 1.2 燒毀的母線槽連接處Fig. 1.2 Burnt busway junction國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀用 Zigbee 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通訊的已是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，文獻(xiàn)[1-3]闡述了特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了基于 Zigbee 的溫度采集系統(tǒng)；文獻(xiàn)[5]將體溫?cái)?shù)據(jù)的傳輸；文獻(xiàn)[6]提出了利用 Zigbee 監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)設(shè)備溫度的方前國(guó)內(nèi)外對(duì)于母線槽的監(jiān)測(cè)處于初步的信號(hào)采集和傳輸階段，并沒(méi)有進(jìn)一據(jù)的精簡(jiǎn)和傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。文獻(xiàn)[7]使用現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸數(shù)據(jù)，布設(shè)難度大獻(xiàn)[8-13]均使用 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)母線槽的無(wú)線監(jiān)測(cè)，，擴(kuò)大帶來(lái)傳感數(shù)據(jù)量的激增并沒(méi)有提供應(yīng)對(duì)方法，也并未提出 Zigbee 傳感案。了減少無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量，文獻(xiàn)[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(hào)以形成一個(gè)系統(tǒng)，達(dá)到信息共享實(shí)現(xiàn)采整，但要求信號(hào)之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，且硬件成本較高；文獻(xiàn)[15]采用 Wright’s
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM645.11;TN92

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本文編號(hào)：2615325