偏远地区无线网络技术论文提纲

论文题目：电网参数的异构无线传感器网络监测系统

摘要：随着经济的发展,我国电网规模不断扩大,电网工作环境日趋复杂。在海岛、高原等特殊区域以及沙漠、草原等偏远地区,如何对电网参数进行实时监测已成为电力行业面临的主要挑战。当前电网监测通常采用有线方式,将常规有线电网参数监测系统用于上述特殊区域,存在综合布线困难、工程建设周期长、成本高、监测范围受限、可扩展性差、设备维护困难等一系列问题。基于蜂窝移动通信的电网远程监测系统虽然可以实现无线监测,但费用十分昂贵;传统的人工巡线需要大量专业的技术人员,易受主观因素影响,在巡检人员无法到达的恶劣和危险环境中,难以实现电网监测,造成监测盲区;还有采用直升机巡检方式,巡线过程易受到自然环境的影响,难以达到理想状况,也存在费用昂贵的问题。由于缺乏有效的监测手段,目前偏远地区电网运行参数实时性差,信息量有限,管理人员难以及时、正确地调整电力资源,严重影响了电力网络灵活应变能力和自动化运行水平。针对上述问题,本文提出了基于异构无线传感器网络的电网参数监测系统。本文首先介绍了无线传感器网络的体系架构,并研究了 ZigBee组网和通信过程,在网络接入技术多样性的研究基础上,构建了异构无线传感器网络结构。其次,从电网参数采集层和异构网关层分别提出了系统设计要求和设计方案。电网参数采集层主要实现电网参数的无线采集,以CC2530无线通信模块为主控制器,外接电流互感器电路、分压电阻电压采集电路和预处理电路,分别实现参数采集和数据预处理;异构网关层主要实现多类型网络的无缝接入,以STM32构成最小系统,通过外围接口电路与以太网,GPRS模块连接,进而上传至上位机。再次,设计电网监测系统软件,包括数据采集、数据发送、GPRS数据传输、以太网通信和ZigBee与TCP/IP协议转换等。最后,对构建的电网参数监测系统及异构网关进行测试,完成了电网参数的采集测试,并对结果进行了分析。测试结果表明,本设计具有一定的可靠性和实用价值,可以为电网的合理调度、实时监测等提供技术和决策支持。

关键词：电网监测;无线数据采集;WSN接入技术;异构网关;协议转换

学科专业：电气工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容和结构安排

1.4.1 研究内容

1.4.2 结构安排

2 无线传感器网络系统

2.1 无线传感器网络概述

2.1.1 无线传感器网络系统

2.1.2 无线传感器网络所面临的挑战

2.2 ZigBee技术

2.2.1 ZigBee组网

2.2.2 ZigBee通信过程

2.3 异构无线传感器网络系统

2.3.1 异构无线传感器网络结构

2.3.2 无线传感器网络接入技术

2.3.3 多网络融合网关

2.3.4 异构无线传感器网络的数据传输

2.4 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 系统设计要求

3.1.1 电网参数采集层

3.1.2 异构网关层

3.1.3 上位机

3.2 系统方案

3.2.1 电网参数采集层方案

3.2.2 异构网关层方案

3.2.3 上位机方案

3.3 基于Zigbee的电网参数监测节点

3.3.1 数据采集模块

3.3.2 电源电路

3.3.3 无线收发电路

3.4 异构网关节点

3.4.1 STM32最小系统

3.4.2 以太网接口模块

3.4.3 GPRS模块

3.4.4 网关ZigBee射频模块

3.4.5 JTAG调试模块

3.5 本章小结

4 系统软件设计

4.1 ZigBee协议栈的软件开发平台

4.1.1 Z-Stack架构

4.1.2 Z-Stack运行机制

4.2 数据采集节点流程

4.3 数据发送流程

4.4 GPRS数据传输流程

4.5 以太网数据通信流程

4.6 ZigBee-TCP/IP协议转换流程

4.6.1 IP地址转换流程

4.6.2 数据格式转换流程

4.7 本章小结

5 系统测试与分析

5.1 无线采集节点测试与分析

5.1.1 采集节点测试

5.1.2 测试结果分析

5.2 网络通信测试与分析

5.2.1 异构网关组网测试

5.2.2 组网测试

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介和科研成果