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基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案
來源：作者：日期：2018-02-07 17:44:44點(diǎn)擊：7842次
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器
通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時(shí)更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個(gè)
多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。
WSN的發(fā)展得益于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(tǒng)(System on Chip, SoC)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)
的飛速發(fā)展。
目錄
1、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介
2、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
3、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成
4、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)
5、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊
6、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介：
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用成熟的無線傳輸技術(shù)，在保持系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。無需長距離的復(fù)雜布線，每個(gè)無線局域網(wǎng)
絡(luò)模塊安裝靈活，改動(dòng)安裝位置無需重新布線；同時(shí)由于除電力電纜以外，無需其他線路的布線，所以也就更加安全、可靠。另外，將多個(gè)電
纜接頭連接成網(wǎng)絡(luò)后，便于統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)分三步：
2.1首先設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端采集設(shè)備，包括溫度傳感器選型和采集電路及處理算法實(shí)現(xiàn)；
2.2然后根據(jù)變電站特點(diǎn)設(shè)計(jì)無線傳感器終端設(shè)備的安裝；
2.3最后通過對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，將其應(yīng)用到電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)中，使得電纜故障的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、無線化、網(wǎng)絡(luò)化和安全化。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成：
系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度巡檢儀、無線傳輸設(shè)備、無線監(jiān)測(cè)服務(wù)器（接收設(shè)備）及其管理軟件組成。采用新興無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)的無
線測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站開關(guān)柜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，經(jīng)過與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在中心監(jiān)控室內(nèi)就可以監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，真正做到
了遠(yuǎn)距離遙測(cè)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)溫度超過預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)：
4.1實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、測(cè)量精度可達(dá)±0.5℃的準(zhǔn)確性；
4.2用戶可根據(jù)自己的需求設(shè)置參數(shù)的靈活性；
4.3不論是產(chǎn)品、還是工具及其維護(hù)，都具有系統(tǒng)安全性和可靠性；
4.4實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備間自動(dòng)組網(wǎng)形成MESH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?br />
4.5實(shí)現(xiàn)溫度定時(shí)采集方式。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊：
5.1傳感器部分
溫度探頭：采用外加金屬殼保護(hù)套的 Cu50 熱電阻，測(cè)量范圍-20℃ － +100℃，精度±0.2℃。由于外加金屬保護(hù)套，一方面可以在安裝的時(shí)
候保護(hù)溫度探頭；另一方面由于金屬具有較好的導(dǎo)熱特性，所以能夠起到傳導(dǎo)熱量的目的。
5.2無線網(wǎng)終端設(shè)備
無線網(wǎng)終端設(shè)備是本系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集及傳輸。本系統(tǒng)配置溫度傳感器接口，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。當(dāng)無線網(wǎng)終端設(shè)備去掉溫度檢測(cè)功能之后，并配置相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，就可以成為無線中繼接點(diǎn)和無線控制終端，所以無線網(wǎng)終端設(shè)備（測(cè)溫）、無線中繼接點(diǎn)、無線控
制終端設(shè)備硬件上具備通用性。
5.3溫度巡檢儀
溫度巡檢儀負(fù)責(zé)采集溫度，并通過RS485傳輸送出溫度值。該巡檢儀接口豐富，可適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境報(bào)警或其它報(bào)警要求。面板有四個(gè)LED
顯示?？膳渲脺囟葌鞲衅鲗?shí)現(xiàn)斷電超溫等聲光報(bào)警，超溫報(bào)警來電啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)?？刂剖侄呜S富：光電隔離方式2路繼電器輸出ITU（常開
型）；設(shè)置方式靈活、簡(jiǎn)潔：3個(gè)按鍵，分別是功能鍵、加1及減1鍵，用來設(shè)定溫濕度的上下限。
5.4數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳
無線網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)傳輸：由于采用最新的2.4G無線通訊方式，通訊距離可達(dá)100m，通過無線網(wǎng)絡(luò)路由，可以將傳輸距離增加到幾百米，甚至
更遠(yuǎn)；以太網(wǎng)方式數(shù)據(jù)傳輸。在具有以太網(wǎng)接口的機(jī)房，可通過10M/100M網(wǎng)口把從無線網(wǎng)采集到的溫度通過Web方式發(fā)布。
5.5防緊急事件處理
機(jī)房內(nèi)部可安裝緊急按鈕，如遇緊急事件的發(fā)生，可人工啟動(dòng)報(bào)警裝置，通知監(jiān)控中心。
5.6控制中心的設(shè)備
控制中心設(shè)備提供兩種方案?jìng)溥x：
5.6.1第一種方案：配置一臺(tái)PC機(jī)，并開發(fā)Windows上的圖形化軟件及Web服務(wù)軟件
此種方案具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢，根據(jù)查詢結(jié)果及樣式打印報(bào)表；當(dāng)溫度超過規(guī)定值，發(fā)出報(bào)警信
息，提示操作人員檢查變電站是否出現(xiàn)故障；系統(tǒng)的溫度曲線和溫度報(bào)表均可以通過Web發(fā)布，遠(yuǎn)端用戶可以通過瀏覽器查詢溫度歷史記錄；系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用外掛式或嵌入式（留有接口）設(shè)計(jì)，軟件安裝容易，操作簡(jiǎn)單，功能齊全，維護(hù)方便。在具有和機(jī)房數(shù)據(jù)通訊的條件下，管
理人員可遠(yuǎn)程對(duì)每個(gè)環(huán)境傳感器進(jìn)行報(bào)警值的設(shè)置，定義不同級(jí)別的報(bào)警方式。如有異?？梢约皶r(shí)通過聲音等方式通知管理人員。報(bào)警時(shí)軟件
中報(bào)警項(xiàng)顯示為紅色。
5.6.2第二種方案：使用嵌入式Web服務(wù)器方案
傳統(tǒng)Web服務(wù)器以具有高運(yùn)算處理能力和海量存儲(chǔ)容量的工作站或PC機(jī)為硬件工作平臺(tái)，以非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件工作平臺(tái)，其上運(yùn)行的是
大型復(fù)雜的服務(wù)器程序，典型的如基于Windows NT的IIS（Internet Information Server）、基于Unix 的Apache Web Server 等。雖然功能強(qiáng)
大，但同時(shí)由于設(shè)備的軟硬件平臺(tái)過龐大而復(fù)雜，需專人維護(hù)，也限制了其的廣泛使用?；谇度胧郊夹g(shù)的嵌入式Web服務(wù)器的出現(xiàn)為解決以
上問題開辟了一條嶄新途徑。
本方案Web服務(wù)器以32位嵌入式處理器為硬件工作平臺(tái)，以嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)（linux）為軟件工作平臺(tái)，配以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁、CGI等技術(shù)，
在嵌入式服務(wù)器上運(yùn)行小型精簡(jiǎn)的服務(wù)器程序。而對(duì)于遠(yuǎn)端用戶來說，訪問嵌入式Web服務(wù)器和訪問大型的服務(wù)器幾乎沒有差別。嵌入式服務(wù)
器具備的小型化、設(shè)備功能專一而穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，可以作為Web服務(wù)器端的一個(gè)備選方案。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)：
6.1無線通信技術(shù)
6.2能量收集技術(shù)
6.3傳感器技術(shù)
6.4嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)
6.5低功耗技術(shù)
6.6多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議
6.7數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)管理技術(shù)
6.8信息安全技術(shù)
通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時(shí)更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個(gè)
多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。
WSN的發(fā)展得益于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(tǒng)(System on Chip, SoC)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)
的飛速發(fā)展。
| 中文名 | 外文名 | 簡(jiǎn)稱 | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
| 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) | Wireless Sensor Network | WSN | 軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等 |
目錄
1、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介
2、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
3、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成
4、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)
5、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊
6、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介：
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用成熟的無線傳輸技術(shù)，在保持系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。無需長距離的復(fù)雜布線，每個(gè)無線局域網(wǎng)
絡(luò)模塊安裝靈活，改動(dòng)安裝位置無需重新布線；同時(shí)由于除電力電纜以外，無需其他線路的布線，所以也就更加安全、可靠。另外，將多個(gè)電
纜接頭連接成網(wǎng)絡(luò)后，便于統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)分三步：
2.1首先設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端采集設(shè)備，包括溫度傳感器選型和采集電路及處理算法實(shí)現(xiàn)；
2.2然后根據(jù)變電站特點(diǎn)設(shè)計(jì)無線傳感器終端設(shè)備的安裝；
2.3最后通過對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，將其應(yīng)用到電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)中，使得電纜故障的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、無線化、網(wǎng)絡(luò)化和安全化。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成：
系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度巡檢儀、無線傳輸設(shè)備、無線監(jiān)測(cè)服務(wù)器（接收設(shè)備）及其管理軟件組成。采用新興無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)的無
線測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站開關(guān)柜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，經(jīng)過與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在中心監(jiān)控室內(nèi)就可以監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，真正做到
了遠(yuǎn)距離遙測(cè)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)溫度超過預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)：
4.1實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、測(cè)量精度可達(dá)±0.5℃的準(zhǔn)確性；
4.2用戶可根據(jù)自己的需求設(shè)置參數(shù)的靈活性；
4.3不論是產(chǎn)品、還是工具及其維護(hù)，都具有系統(tǒng)安全性和可靠性；
4.4實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備間自動(dòng)組網(wǎng)形成MESH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?br />
4.5實(shí)現(xiàn)溫度定時(shí)采集方式。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊：
5.1傳感器部分
溫度探頭：采用外加金屬殼保護(hù)套的 Cu50 熱電阻，測(cè)量范圍-20℃ － +100℃，精度±0.2℃。由于外加金屬保護(hù)套，一方面可以在安裝的時(shí)
候保護(hù)溫度探頭；另一方面由于金屬具有較好的導(dǎo)熱特性，所以能夠起到傳導(dǎo)熱量的目的。
5.2無線網(wǎng)終端設(shè)備
無線網(wǎng)終端設(shè)備是本系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集及傳輸。本系統(tǒng)配置溫度傳感器接口，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。當(dāng)無線網(wǎng)終端設(shè)備去掉溫度檢測(cè)功能之后，并配置相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，就可以成為無線中繼接點(diǎn)和無線控制終端，所以無線網(wǎng)終端設(shè)備（測(cè)溫）、無線中繼接點(diǎn)、無線控
制終端設(shè)備硬件上具備通用性。
5.3溫度巡檢儀
溫度巡檢儀負(fù)責(zé)采集溫度，并通過RS485傳輸送出溫度值。該巡檢儀接口豐富，可適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境報(bào)警或其它報(bào)警要求。面板有四個(gè)LED
顯示?？膳渲脺囟葌鞲衅鲗?shí)現(xiàn)斷電超溫等聲光報(bào)警，超溫報(bào)警來電啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)?？刂剖侄呜S富：光電隔離方式2路繼電器輸出ITU（常開
型）；設(shè)置方式靈活、簡(jiǎn)潔：3個(gè)按鍵，分別是功能鍵、加1及減1鍵，用來設(shè)定溫濕度的上下限。
5.4數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳
無線網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)傳輸：由于采用最新的2.4G無線通訊方式，通訊距離可達(dá)100m，通過無線網(wǎng)絡(luò)路由，可以將傳輸距離增加到幾百米，甚至
更遠(yuǎn)；以太網(wǎng)方式數(shù)據(jù)傳輸。在具有以太網(wǎng)接口的機(jī)房，可通過10M/100M網(wǎng)口把從無線網(wǎng)采集到的溫度通過Web方式發(fā)布。
5.5防緊急事件處理
機(jī)房內(nèi)部可安裝緊急按鈕，如遇緊急事件的發(fā)生，可人工啟動(dòng)報(bào)警裝置，通知監(jiān)控中心。
5.6控制中心的設(shè)備
控制中心設(shè)備提供兩種方案?jìng)溥x：
5.6.1第一種方案：配置一臺(tái)PC機(jī)，并開發(fā)Windows上的圖形化軟件及Web服務(wù)軟件
此種方案具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢，根據(jù)查詢結(jié)果及樣式打印報(bào)表；當(dāng)溫度超過規(guī)定值，發(fā)出報(bào)警信
息，提示操作人員檢查變電站是否出現(xiàn)故障；系統(tǒng)的溫度曲線和溫度報(bào)表均可以通過Web發(fā)布，遠(yuǎn)端用戶可以通過瀏覽器查詢溫度歷史記錄；系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用外掛式或嵌入式（留有接口）設(shè)計(jì)，軟件安裝容易，操作簡(jiǎn)單，功能齊全，維護(hù)方便。在具有和機(jī)房數(shù)據(jù)通訊的條件下，管
理人員可遠(yuǎn)程對(duì)每個(gè)環(huán)境傳感器進(jìn)行報(bào)警值的設(shè)置，定義不同級(jí)別的報(bào)警方式。如有異?？梢约皶r(shí)通過聲音等方式通知管理人員。報(bào)警時(shí)軟件
中報(bào)警項(xiàng)顯示為紅色。
5.6.2第二種方案：使用嵌入式Web服務(wù)器方案
傳統(tǒng)Web服務(wù)器以具有高運(yùn)算處理能力和海量存儲(chǔ)容量的工作站或PC機(jī)為硬件工作平臺(tái)，以非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件工作平臺(tái)，其上運(yùn)行的是
大型復(fù)雜的服務(wù)器程序，典型的如基于Windows NT的IIS（Internet Information Server）、基于Unix 的Apache Web Server 等。雖然功能強(qiáng)
大，但同時(shí)由于設(shè)備的軟硬件平臺(tái)過龐大而復(fù)雜，需專人維護(hù)，也限制了其的廣泛使用?；谇度胧郊夹g(shù)的嵌入式Web服務(wù)器的出現(xiàn)為解決以
上問題開辟了一條嶄新途徑。
本方案Web服務(wù)器以32位嵌入式處理器為硬件工作平臺(tái)，以嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)（linux）為軟件工作平臺(tái)，配以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁、CGI等技術(shù)，
在嵌入式服務(wù)器上運(yùn)行小型精簡(jiǎn)的服務(wù)器程序。而對(duì)于遠(yuǎn)端用戶來說，訪問嵌入式Web服務(wù)器和訪問大型的服務(wù)器幾乎沒有差別。嵌入式服務(wù)
器具備的小型化、設(shè)備功能專一而穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，可以作為Web服務(wù)器端的一個(gè)備選方案。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)：
6.1無線通信技術(shù)
6.2能量收集技術(shù)
6.3傳感器技術(shù)
6.4嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)
6.5低功耗技術(shù)
6.6多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議
6.7數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)管理技術(shù)
6.8信息安全技術(shù)
