基于Zigbee的电力设备在线监测系统-本科毕业论文

毕业设计说明书(论文)作者：学号：学院：专业：题目：基于Zigbee的电力设备在线监测系统指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)2011年6月-Ⅰ-毕业设计说明书（论文）中文摘要现代社会，电力系统不断向高电压、大容量的方向发展，并且社会对电力系统的安全可靠性指标要求不断在提高，同时，在线监测技术能够提供可靠的设备状态信息。因此，开展在线监测技术，成为了电力系统发展的需求。本系统主要监测参数包括温度监测、湿度监测、烟雾监测和风力监测，并将Zigbee无线通信技术应用于电力设备环境在线监测过程，使监测数据及时高效的被接收观察，从而做出相应的处理。系统硬件方面实现了参数的采集、处理及无线传输，软件方面设计了各功能模块的系统流程。本次设计实现了电力设备的四种环境参数的在线监测，通过Zigbee无线通信方式使得参数信号可以进行实时发送、接收，工作人员可以随时获取温度、湿度以及烟雾和风力的大小变化信息，达到电力设备在线监测的目的。关键词：Zigbee；电力设备；在线监测-II-毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleTheelectricpowerequipmentonlinemonitoringsystembasedonZigbeeAbstractThemodernsociety,thepowersystemtokeepthehighvoltage,largecapacity,thedirectionofdevelopment,andthesocialsecurityofthepowersystemreliabilityrequirementsinimprovingcontinuously,andatthesametime,themonitoringonlinetechnologycanprovidereliableequipmentstatusinformation.Carryouttheonlinemonitoringtechnology,becametheneedsofthedevelopmentoftheelectricpowersystem.Thissystemmainlymonitoringparametersincludingtemperaturemonitoring,humiditymonitoring,smokemonitoringandwind,monitor,andZigbeewirelesscommunicationtechnologyusedinthepowerequipmentonlinemonitoringprocess,causestheenvironmentmonitoringdataisreceivingtimelyandefficient,andmakesthecorrespondingobservationoftheprocessing.Systemhardwaretoachievetheparametersofcollection,treatmentandwirelesstransmission,andthesoftwaredesignforthefunctionmodulesystemprocess.Thedesignandimplementationoftheelectricpowerequipmentfourenvironmentalparametersinon-linemonitoring,throughtheZigbeewirelesscommunicationmakestheparametersinrealtimesignalcanbesentandreceived,thestaffcanalwaysgettemperature,humidityandsmokeandthesizeofthewindchangeinformation,tothepowerequipmentmonitoringonlinepurposes.Keywords：Zigbee；electricalequipment；monitoringonline-Ⅲ-目录毕业设计说明书（论文）中文摘要.....................................I毕业设计说明书（论文）外文摘要....................................II第1章绪论........................................................11.1研究背景与意义.............................................11.1.1电力设备实时监控......................................11.1.2Zigbee无线通信.......................................11.2国内外现状.................................................21.2.1国内现状..............................................21.2.2国际现状..............................................41.3本文主要研究内容...........................................6第2章相关研究技术................................................72.1电力设备监测...............................................72.1.1电力设备监测技术......................................72.1.2电力设备在线监测技术..................................72.2无线传输技术的介绍.........................................82.2.1基础无线传输技术......................................82.2.2移动通信与Zigbee.....................................9第3章硬件系统设计...............................................113.1设计方案..................................................113.2节点监测模块设计..........................................113.2.1温度采集电路.........................................113.2.2湿度采集电路.........................................133.2.3烟雾采集电路.........................................143.2.4风力采集电路.........................................153.2.5AT89S52单片机.......................................163.2.6CC2430模块..........................................173.3数据终端设计..............................................213.4本章小结..................................................22第4章软件系统设计...............................................234.1采集节点系统流程图........................................234.1.1数字化传感器程序流程.................................234.1.2A/D转换传感电路流程.................................244.2发送端与接收端程序流图设计................................244.2.1发送端...............................................244.2.2接收端...............................................26第5章总结.......................................................27参考文献..........................................................29附录..............................................................31致谢..............................................................32第1章绪论-1-第1章绪论1.1研究背景与意义1.1.1电力设备实时监控“电力设备在线监测”就是利用传感、电子、计算机等技术，通过对运行中高压设备的信号采集和传输、数据处理以及逻辑判断，实现对电力设备运行状态的带电测试或不间断实时监测和诊断。至2002年，我国对电力设备的检修维护执行的是以预防性试验规程为基础的计划检修制度(TBM)。其主要依据是现行试验标准《电力设备预防性试验规程》，在我国已有50年的历史。现代社会，电力系统不断向高电压、大容量的方向发展，因此，开展在线监测技术，成为了电力系统发展的需求。随着通信技术、传感技术、电力电子技术、计算机软件技术的快速发展，使得电力设备在线监测技术取得较大的突破，步入实用化阶段[1]。电力设备在线监测系统，实际上就是实现电力设备的远程实时监控的实用型系统，以便监测人员随时观察系统异常，及时作出反应，减小或避免由于系统非常态运行可能造成的损失，提高系统运行效率，降低人力物力，节省成本，有利于提高国民经济水平。电力监控系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。1.1.2Zigbee无线通信十多年前，蓝牙热潮席卷世界，费用偏高、资金不足、实际应用传输效果不理想，是近年来蓝牙产业发展中遇到的不可避免的问题和阻碍。IEEE802.15.4技术标准是Zigbee技术的基础。该协议满足国际标准组织ISO开放系统互连OSI参考模式。它定义了物理层和单一的MAC层。IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915GHz物理层。Zigbee网络主要用于自动化控制数据传输，是一个由许多个无线模块-2-组成的一个数据传输网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络节点类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信。每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里。Zigbee网络节点本身不仅可以进行数据采集和监控，还具有路由功能，可以自动转发其他网络节点的数据。2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kbps的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。尽管Zigbee仅仅是一个局域网，