一种输电线路微气象环境监测系统的研究

摘要

输电线路状态监测是智能电网框架中的关键环节，而高压输电线路所处的地理环境往往比较偏远，不便于管理。我国当前的输电线路管理状态比较粗放，无法满足智能电网对于输电线路的安全可靠的发展的需要。近年来越来越频繁的灾害性天气，比如台风、雷电、冰灾等，对电网的破坏非常严重，给社会来来巨大损失。因此，监测输电线路气象环境参数，并在恶劣天气到来时及时提供预警，可以帮助工作人员采取有效措施，有效降低电网的损失，输电线路微气象环境参数的采集非常必要。
　　本文介绍了一种基于无线传感器网络的输电线路微气象环境监测系统。这一系统融合了Zigbee和GPRS两种技术的优点，既能实现稳定工作和数据远距离传输，也充分考虑到了成本因素。由于Zigbee节点具有中继传输的功能，在没有移动通信网络的偏远地方可以依靠Zigbee网络正常工作。当在移动通信网络范围内时，可以借助GPRS业务进行远距离传输。
　　这套系统采用模块化设计，总体分为三部分：传感器节点、协调器节点和数据中心，每一部分又由各自的功能模块组成。微控制器与射频模块、传感器模块和电源模块集成到一起构成传感器节点，其主要功能是通过传感器采集各种气象数据，发送到协调器节点。协调器节点由微控制器与射频模块、串口模块、电源模块和GPRS模块组成，它负责接收来自传感器节点的数据再利用GPRS发送到互联网。数据中心由服务器主机、数据库和用户界面软件组成，其功能是访问互联网接收数据，实现参数的显示、存储、查询功能，当数据异常时提供预警。系统的模块化的设计非常便于采集参数的扩展，可以把这一系统应用到发电、配电、输电、用电等电网的各个环节。
　　实验结果表明，这套系统的温度传感器误差最大为2℃，湿度传感器最大误差为5.5％RH，风向风速传感器读数准确；室外通信距离达到400米；采用休眠模式后传感器节点工作一天功耗为33.660mAH，协调器节点工作一天功耗659.434mAH；系统连续稳定工作10小时并可以实现智能预警。这套系统够满足微气象环境监测的要求，此外还有成本低廉、安装方便、容易实现远距离监测等特点，符合智能电网的安全、可靠、节能、环保的要求。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景和选题意义

1.2国内外输电线路状态监测研究现状

1.3无线通信技术的现状

1.4本课题解决的主要问题和文章结构

第二章 系统的总体设计

2.1系统的主要功能和工作流程

2.2系统的结构

2.3系统的主要特性

2.4 小结

第三章 传感器节点的设计

3.1传感器节点的硬件设计

3.2传感器节点的软件设计

3.3小结

第四章 协调器节点的设计

4.1协调器节点的硬件设计

4.2协调器节点的软件设计

4.3小结

第五章 数据中心的设计

5.1数据库的设计

5.2数据中心用户软件的设计

5.3小结

第六章 系统实现及实验和数据分析

6.1系统的实现

6.2系统测试实验和数据分析

6.3小结

第七章 结论和展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间研究成果