基于ZigBee无线传输的牵引变电所线路夹件无线测温系统设计

摘要

牵引变电所是电气化铁道供电系统的重要组成，起着电能传输与电压转换的作用。牵引变电所内部设备众多，线路连接复杂。线路夹件由于接触面不够洁净、触点氧化等原因造成接触电阻的增大，或者在检修过程中导致的机械变形松动，线路夹件内部导体的触头烧蚀，以及运行时的短路和超负荷，都会引起线路夹件温度的波动，产生电火花以及电弧放电的现象，如果不及时发现排除，会严重影响设备的运行，影响电气化铁路的安全稳定。，因此，为了及时发现设备故障，排除系统潜在隐患，实时监测牵引变电所各设备线路夹件处的温度信息极为重要。 本文以牵引变电所线路夹件无线测温技术为研究对象，首先，针对牵引变电所线夹测温的必要性、存在的问题以及国内外研究现状进行了综合研究，进行了测温系统和通信方案的设计。其次，对系统进行了总体构架和组网设计，测温系统主要由温度采集节点、协调器及上位机温度管理系统三部分组成。温度采集节点是系统的终端节点，节点体积小、功耗低，可以安装于各个线夹处，实现对牵引变电所线路夹件处温度信息的测量和无线发送；协调器主要完成温度信息的接收，并将其传给上位机；上位机温度管理系统搭载在PC机上，负责对协调器传来的数据进行处理，实现湿度显示、存储及报警。本设计采用ZigBee无线传输技术，选用CC2530核心芯片、数字式温度传感器DS18820，主要进行了温度采集节点与协调器的硬件设计与软件设计，建立了上位机温度管理系统。最后，对整个系统进行调试，验证了本文所设计的基于Zigbee无线传输的牵引变电所线路夹件无线测温系统的有效性。

目录

1 绪论

1.1 牵引变电所线路夹件测温系统研究背景和意义

1.2 国内研究现状

1.3 国外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 测温系统及通信方案设计

2.1 系统设计需求

2.2 系统设计思想

2.3 上位机温度管理系统设计要求

2.4 测温系统通信方案选择

2.4.1电力载波通信技术

2.4.2光纤通信技术

2.4.4 GSM技术

2.4.5蓝牙技术

2.4.6 ZigBee无线通信技术

2.5 系统的总体结构

2.6 ZigBee系统的组网

2.6.1ZigBee系统的组网模式

2.6.2 ZigBee系统的组网方案设计

2.7 本章小结

3 线夹测温装置硬件设计

3.1 硬件设计需求

3.2 传感器节点控制器设计

3.3 电源设计与电源管理

3.4 温度传感器的选取

3.5 传感器与控制器的通信设计

3.6 协调器模块设计

3.7 协调器与PC通信

3.8 本章小结

4 牵引变电所线路夹件测温系统的软件

4.1 节点的测温与发送软件

4.2 协调器节点的软件实现

4.3 终端节点软件设计

4.4 上位机软件设计

4.5 系统性能调试

4.6 本章小结

5 总结

致谢

参考文献