基于无线传感网的变电站人员定位技术研究文献综述

 2022-11-18 05:11

文 献 综 述

1引言

作为“智能信息感知末梢”,物联网以其独特的优势,能在多种场合满足智能电网信息获取的实时性、准确性、全面性等需求,在智能电网的发、输、变、配、用以及调度等各大环节发挥巨大优势。无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSM)技术是物联网核心技术之一,作为一种新兴的技术手段,无线传感器网络综合楼传感器技术、自组织网络技术、数据融合技术、目标定位技术等,有效的实现了数据采集、传输及处理的高度智能化。针对变电站中的人工巡检不便于监督、外来人员误入非操作区域发生危险等问题,设计了基于WSN技术的变电站人员定位跟踪系统。

2 无线传感器网络

无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息并报告给用户。它具有可快速部署,无人值守,功耗低,成本低等优点。
无线传感器网络集传感器、执行器、控制器和通信装置于一体,集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身。由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息,并对这些信息进行处理,传送给需要这些信息的用户。

2.1无线传感器网络节点

无线传感器网络节点是无线传感器网络的基本组成单元。处理器模块、传感器模块、无线通信模块及电源管理模块为节点的基本组成部分。传感器网络节点的处理器集成度高,外形小,运行速度快,功耗低,足够的外部通用I/O接口和通信接口,使得在需要添加新的硬件部件时,不需要开发新的传感器节点,可以在现有节点上直接添加即可。同时成本低,有安全保证。无线通讯模块是无线传感器网络节点能量消耗比较集中的模块,所以不论是为了降低单个传感器节点的能耗,或是延长整个传感器网络的寿命,研究通信模块的工作模式和收发能耗都显得非常重要。不同类型的传感器及ADC转换等子模块构成了传感器模块。其中,传感器的类型由被检测的物理信号的类型决定,所以在实际应用中,使用不同类型的传感器对不同的物理信号进行数据采集,之后传给处理器模块进行处理。无线传感器网络节点正常工作所需的能源由电源模块提供,同时,要延长无线传感器网络的寿命,需要靠电源管理模块提供必要的电源管理机制实现。因此研究无线传感器网络节点具有重要的意义。

2.2 ZigBee技术概述

目前,发展较成熟的几大无线通信技术通常都比较复杂,不但耗费较多的资源,成本也较高,并不适于短距离无线通信的场合。而ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低数据速率的无线通信技术,它能够满足小型化的低成本设备的无线联网要求。

ZigBee技术的命名主要来源于蜜蜂在采蜜的过程中,跳Zigzag形状舞蹈来交流信息等,因蜜蜂自身体积小,所需能量少,又能传送花粉,因此人们用ZigBee技术代表体积小、成本低、能量消耗小及传输速率低的无线通信技术。ZigBee协议规范使用了IEEE 802.15.4定义的物理(PHY)层及媒体访问控制层(MAC),IEEE 802.15.4是正EE对低速率无线个人区域网制定的无线通信标准。另外,ZigBee协议的网络层(NWK)、应用层(APL)由ZigBee联盟制定。但应用层,用户可以根据自己的需要对其进行开发和利用。因此,通过该技术用户可以得到灵活、机动的组网方式。
ZigBee技术特别适合于数据吞吐量小、网络建设投资少、网络安全要求较高、不便频繁更换电池或充电的场合,预计将在消费类电子设备、家庭智能化、工控、医用设备控制、农业自动化等领域获得广泛应用。

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