电厂应用ZigBee技术的前期研究

电厂应用ZigBee技术的前期研究

论文摘要

电厂要实现信息化,设备的监测和监控系统需要获取大量的设备信息。随着现代短距、低功耗的无线通信技术,特别是ZigBee技术的研发和应用,传感器信息获取技术从单一的有线技术到有线和无线相结合的技术,从单一化到集成化、微型化,进而智能化、网络化,成为信息获取的新手段,从而出现ZigBee传感器网络技术及应用。本论文的主要任务:完成电厂应用ZigBee传感器技术的前期研究,包括必要性、可行性、安全可靠性、成本等的研究,为ZigBee传感器网络技术下一步研发和应用做好前期技术储备。本论文主要内容包括:①阐述了短距无线通信技术。分别对现代主流短距无线通信标准:Bluetooth技术、ZigBee技术和Wi-Fi技术进行了分析和比较,证明基于ZigBee技术的传感器网络是理想的方案之一。②阐述ZigBee技术的内容和技术性能,并介绍了IEEE802.15.4技术标准,分析了传感器及传感器网络技术。详细研究了ZigBee传感器网络的协议和网络拓扑,重点研究了网络节点的构成和网络软件技术,研究了ZigBee传感器网络的中间件技术、网关、桥和路由协议和原理,以及路由算法基本流程,分析了ZigBee网络研发须考虑的因素和设计原则,给出了ZigBee传感器网络的性能评价标准。③本论文的重点首先给出了电力系统应用ZigBee技术的现状和优势,分析和论证了ZigBee传感器网络技术的安全可靠性。接着给出了电厂设备内的ZigBee技术的射频信号,即谐波的测试结果。从论证结果看:射频信号没有影响一次设备的安全稳定运行。重点详细地分析论证了:ZigBee技术的射频信号对电厂二次设备的影响和对策。结合电厂二次设备特点,我们研发和应用了许多抗击(诸如射频信号的)干扰的新技术,提高了二次设备的鲁棒性。实践证明;新技术应用的成效是显著的,电厂二次设备抗干扰能力越来越强,电厂二次设备已经做好了研发和应用ZigBee传感器技术的准备。论文给出了ZigBee技术适合电厂应用的场合、条件和传输的数据类型。研究出了未来电厂监测和监控系统层次结构和电厂应用ZigBee传感器网络的三种基本模型。ZigBee传感器技术完全可以满足未来电厂设备的监视和监控系统的要求,ZigBee技术应用在电厂中是必要的可行的安全的。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题的研究现状
  • 1.3 课题的目的及意义
  • 1.4 论文的主要工作
  • 2 短距无线通信技术
  • 2.1 无线通信系统模型
  • 2.2 无线通信的拓扑结构
  • 2.3 扩频跳频通信原理
  • 2.4 现代主流短距无线标准
  • 2.4.1 Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)和ZigBee 网络结构比较
  • 2.4.2 Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)和ZigBee 参数比较见表2.1
  • 2.5 小结
  • 3 基于 ZigBee 技术的无线传感器网络
  • 3.1 ZigBee 技术
  • 3.1.1 技术内容
  • 3.1.2 ZigBee 的主要参数和特点
  • 3.2 IEEEE 802.15.4
  • 3.3 ZigBee 传感器网络技术研究
  • 3.3.1 传感器及传感器网络技术
  • 3.3.2 ZigBee 传感器网络协议
  • 3.3.3 网络拓扑
  • 3.3.4 无线传感器网络的关键技术研究
  • 3.3.5 传感器网络的性能评价
  • 3.4 小结
  • 4 电厂应用 ZigBee 传感器技术的研究
  • 4.1 电厂应用现状及优势
  • 4.1.1 现状
  • 4.1.2 优势
  • 4.2 ZigBee 技术安全可靠性分析
  • 4.2.1 ZigBee 技术安全结构
  • 4.2.2 安全密钥
  • 4.2.3 数据的加密和解密
  • 4.3 电厂应用 ZigBee 传感器技术可行性研究
  • 4.3.1 Zigbee 技术安全性论证
  • 4.3.2 论证结论
  • 4.4 电厂应用场合和条件以及传输的数据类型
  • 4.4.1 电厂应用场合
  • 4.4.2 Zigbee 技术可应用对象(application object)及数据特性研究
  • 4.5 未来电厂WSN 模型
  • 4.5.1 未来电厂监测和控制系统层次结构
  • 4.5.2 电厂WSN 模型设计
  • 4.6 小结
  • 5 全文总结及下步工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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