基于异构无线传感器网络的变电站热点温度检测系统

时间：2020-01-05

目前国内中小型变电站一般是使用红外测温仪进行人工逐点测温，此方法效率低、易受环境影响、无法实现温度实时在线监测功能，且无法测量开关柜的温度；部分较大型变电站则采用分布式光纤或红外热像仪测温，此方法精度高，不易受干扰，但其成本高，结构或布线复杂，维修更换不便，而无线监测技术正好弥补了这些不足。无线传感器网络集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术等*科技，底层传感器节点尺寸小、成本低、能耗低，且能进行信息的采集、处理和通信，便于电气隔离和检测封闭设备内部温度，可实现实时在线监测功能。目前常用的无线传感器网络多为星形拓扑结构，结构简单，但节点传输距离有限且信号无法穿越障碍物，又因汇聚节点待处理信息量大、功耗高等问题，分散的汇聚节点之间仍采用有限方式连接，布线繁琐，因此仍无法充分体现无线网络的优势。

异构网络的优势是：普通节点功耗低，不易产生能量消耗不均的现象；增加了信息的传输距离；便于加入适量的节点，防止因节点退出、数据包丢失而造成的监测故障，增强了网络容错能力及网络修复能力。通信网络应用了的CAN技术与GPRS技术，系统整体综合的通信技术体现了变电站监控系统的发展方向。异构节点被固定在方便维修查看的位置，不易于查看处则放置普通节点，异构节点负责汇集普通节点采集的温度数据及转发给汇聚节点，汇聚节点间应用CAN技术，将温度信息汇集处理，实现信息实时传送至站内检测计算机。无线传感器节点分为普通节点和异构节点，主要由以下五个主要部分构成：传感单元、处理单元、通信单元、报警单元、以及电源部分。汇聚节点结构组成上与传感器节点类似，主要由信息处理单元、存储器、网络接入模块、射频单元、电源电路等部分组成，比传感器节点功能更为强大，因能量消耗大，一般采用固定电源供电。系统软件主要包括三个部分：传感器节点软件、汇聚节点软件、用户监控软件。传感器节点软件，主要是对监测点温度数据的采集和处理，并将数据通过串口传输给射频模块。汇聚节点软件主要实现数据的汇总、分析、显示、报警、传输到用户，还要对控制平台发出的命令进行处理，并将指令传动到传感器节点，实现工作人员的监控要求。汇聚节点是传感器节点与控制中心的纽带，起着关键的作用。上电后初始化串口，并扫描信道，当有空闲信道时建立网络，并不断扫描是否有节点请求加入网络或者退出网络，接受请求后，建立连接，允许其上传信息，要对异构结点上传的数据汇总并显示在设备的液晶显示屏上，方便工作人员查看。

无线传感器网络监测系统实现了彻底的电气隔离，并且不需要繁琐的布线，成本低，抗干扰性好，实时性强，适合工业控制场，减小了工作人员的巡检次数，已成为智能变电站自动化建设的发展方向。

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