【摘要】：隨著變電等多類作業(yè)現(xiàn)場運維工作量的激增,以可穿戴設(shè)備為核心依托無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集人體和作業(yè)環(huán)境信息,構(gòu)建電力現(xiàn)場作業(yè)智能巡檢系統(tǒng)對提高巡檢效率及安全水平具有重要意義�；诖�,本文結(jié)合課題組參與的南方電網(wǎng)科研項目在智能可穿戴設(shè)備方面的研究情況,針對作業(yè)現(xiàn)場可穿戴設(shè)備在定位、電氣裝置信息采集等領(lǐng)域的微功無線組網(wǎng)需求,研究面向電力作業(yè)現(xiàn)場可穿戴設(shè)備無線傳感網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)優(yōu)化技術(shù),保障可穿戴設(shè)備在作業(yè)現(xiàn)場的精確定位和多源信息的有效采集。首先,為確保電力現(xiàn)場巡檢人員的安全,本文設(shè)計了一種面向電力可穿戴設(shè)備的GPS/UWB組合定位方案,基于Helmert方差分量估計算法的GPS與UWB定位數(shù)據(jù)的融合機制,并通過仿真驗證了其平均定位誤差由米級較少到了厘米級,滿足電力作業(yè)現(xiàn)場定位高精度要求。然后,結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境特點、測試節(jié)點的安裝部署情況及其對無線傳感網(wǎng)組網(wǎng)生存性的需求,分析了傳統(tǒng)LEACH組網(wǎng)算法的不足之處,本文提出了一種改進的LEACH組網(wǎng)算法,此算法為對各節(jié)點負載進行均衡,設(shè)計了基于能量級數(shù)的通信半徑自適應(yīng)方法。通過仿真表明,該算法有效均衡了網(wǎng)絡(luò)負載,提高了網(wǎng)絡(luò)壽命,滿足電力作業(yè)現(xiàn)場可穿戴設(shè)備組網(wǎng)低功耗的要求。最后,針對東莞供電局500kV縱江變電站的現(xiàn)場實際環(huán)境,研究設(shè)計了包含可穿戴頭盔、手環(huán)、監(jiān)控傳感器、4G公網(wǎng)與后臺管理系統(tǒng)在內(nèi)的智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu),同時還設(shè)計了安全作業(yè)區(qū)域內(nèi)UWB現(xiàn)場部署及組網(wǎng)定位、巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方案,為電網(wǎng)作業(yè)現(xiàn)場智能巡檢的推廣創(chuàng)造有利條件。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM7;TN929.5;TP212.9
【圖文】：

２．２電力巡檢作業(yè)智能可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)架構(gòu)逡逑２．２．１電力巡檢作業(yè)智能可穿戴系統(tǒng)整體架構(gòu)逡逑電力現(xiàn)場作業(yè)可穿戴系統(tǒng)的架構(gòu)如圖２－２所示，主要包括計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)逡逑系統(tǒng)、現(xiàn)場可穿戴設(shè)備，由于電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)量和數(shù)據(jù)量很大，所以通常逡逑設(shè)計時分開應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，但工作時兩者互為備份，互相補充，使逡逑得一旦發(fā)生突發(fā)事故，業(yè)務(wù)仍能不間斷運行，保障實際應(yīng)用時的穩(wěn)定可靠性，智逡逑能可穿戴設(shè)備通過有線和無線的通信手段與遠端計算機系統(tǒng)相連，保障整個巡檢逡逑過程數(shù)據(jù)采集自動運轉(zhuǎn)。其中，有線通信系統(tǒng)是指將采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)本地局域逡逑７逡逑

放、數(shù)據(jù)管理和報警功能，作業(yè)人員佩戴可穿戴樣機開展智能化作業(yè)，有利于提逡逑高電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)效率和作業(yè)安全水平，為變電站巡檢人員提供故障診斷、狀態(tài)監(jiān)逡逑控、生產(chǎn)管理和統(tǒng)計分析等方面的技術(shù)支撐，如圖２－３所示。逡逑電力智能運檢平臺逡逑Ｉ邐￣￣逡逑￣Ｚ￣＼邋｜邋１丨丨１丨丨１丨｜邋‘逡逑程邐實歷邋＾逡逑安定邋時史：Ｊ邋故逡逑全邐位數(shù)軌邐＾邐障逡逑視邐導(dǎo)據(jù)跡邐２邐報逡逑頻邐航監(jiān)回邐ｆ邐警逡逑監(jiān)邐測邋放邐＾逡逑護邐仡逡逑Ｖ邋＿邋＿＿邋＿＿邋｜＿Ｓｊ邋＿＿逡逑圖２－３電力智能運檢平臺功能設(shè)計框圖逡逑根據(jù)用戶需求，變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管理平臺總體涉及以下幾個方面：逡逑（丨）遠程安全視頻監(jiān)護。電力現(xiàn)場作業(yè)巡檢人員通過佩戴安裝有微型無線逡逑傳輸攝像頭的頭盔，可以很方便地將現(xiàn)場圖像信息傳輸給后臺監(jiān)控中心，以便于逡逑后臺監(jiān)控中心能夠掌握現(xiàn)場實際狀態(tài)同時也能夠方便于對現(xiàn)場工作進行指導(dǎo)和逡逑指揮，遇到問題時能夠快速響應(yīng)。逡逑（２）

可穿戴設(shè)備與變電站現(xiàn)場部署的眾多傳感器節(jié)點組成了一種新型的無線傳逡逑感網(wǎng)，其底層為數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸階段，主要采用例如藍牙、Ｗｉｎ等短距逡逑離無線通信技術(shù)，電力可穿戴無線傳感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖２－４所示。其中，一部分逡逑傳感器部署在可穿戴設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)對巡檢人員的各種運動狀態(tài)信息與生理參數(shù)逡逑的實時監(jiān)測，另一部分部署在變電站現(xiàn)場，采集變電站設(shè)備信息及周圍環(huán)境信息，逡逑進而這些數(shù)據(jù)信息的結(jié)果通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議匯總到智能可穿戴設(shè)備的無逡逑線通信模塊，最后，再將收集匯總的數(shù)據(jù)信息傳送到系統(tǒng)后臺，后臺服務(wù)器處理逡逑后的信息以各種形式呈現(xiàn)在主機上，供監(jiān)視人員查看。逡逑傳感ｊＳ節(jié)點逡逑匯聚節(jié)點邐ｕ邋ｕ邋Ｑ逡逑（智能可穿戴設(shè)備）＾＾逡逑電力＾域逡逑圖２－４無線傳感網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)逡逑１１逡逑

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本文編號：2799566