基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統方案
來源：作者：日期：2018-02-07 17:44:44點擊：7739次
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式傳感網絡，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，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個
多跳自組織網絡。
WSN的發展得益于微機電系統(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(System on Chip, SoC)、無線通信和低功耗嵌入式技術
的飛速發展。
目錄
1、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統方案簡介
2、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統設計目標
3、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統構成
4、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統特點
5、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統功能模塊
6、無線傳感器網絡的關鍵技術
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統方案簡介：
基于無線傳感器網絡，利用成熟的無線傳輸技術，在保持系統可靠性的同時，保證了系統的先進性。無需長距離的復雜布線，每個無線局域網
絡模塊安裝靈活，改動安裝位置無需重新布線；同時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，將多個電
纜接頭連接成網絡后，便于統一管理，實現管理的網絡化、自動化。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統設計目標：
本系統設計目標分三步：
2.1首先設計無線傳感器網絡的終端采集設備，包括溫度傳感器選型和采集電路及處理算法實現；
2.2然后根據變電站特點設計無線傳感器終端設備的安裝；
2.3最后通過對無線傳感器網絡的優化，將其應用到電力電纜接頭故障監測中，使得電纜故障的監測自動化、無線化、網絡化和安全化。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統構成：
系統由溫度傳感器、溫度巡檢儀、無線傳輸設備、無線監測服務器（接收設備）及其管理軟件組成。采用新興無線傳感器網絡的組網技術的無
線測溫系統，實現了對變電站開關柜的溫度進行實時在線檢測，經過與電力自動化系統連接，在中心監控室內就可以監視運行狀態，真正做到
了遠距離遙測，當被測點溫度超過預先設定的閥值時，就發出報警信號及時提醒有關人員采取措施。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統特點：
4.1實時在線監測、測量精度可達±0.5℃的準確性；
4.2用戶可根據自己的需求設置參數的靈活性；
4.3不論是產品、還是工具及其維護，都具有系統安全性和可靠性；
4.4實現無線設備間自動組網形成MESH網絡拓撲；
4.5實現溫度定時采集方式。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統功能模塊：
5.1傳感器部分
溫度探頭：采用外加金屬殼保護套的 Cu50 熱電阻，測量范圍-20℃ － +100℃，精度±0.2℃。由于外加金屬保護套，一方面可以在安裝的時
候保護溫度探頭；另一方面由于金屬具有較好的導熱特性，所以能夠起到傳導熱量的目的。
5.2無線網終端設備
無線網終端設備是本系統的核心，負責本系統的溫度數據采集及傳輸。本系統配置溫度傳感器接口，實現超溫報警。當無線網終端設備去掉溫度檢測功能之后，并配置相應的軟件系統，就可以成為無線中繼接點和無線控制終端，所以無線網終端設備（測溫）、無線中繼接點、無線控
制終端設備硬件上具備通用性。
5.3溫度巡檢儀
溫度巡檢儀負責采集溫度，并通過RS485傳輸送出溫度值。該巡檢儀接口豐富，可適應多種工業環境報警或其它報警要求。面板有四個LED
顯示。可配置溫度傳感器實現斷電超溫等聲光報警，超溫報警來電啟動空調系統。控制手段豐富：光電隔離方式2路繼電器輸出ITU（常開
型）；設置方式靈活、簡潔：3個按鍵，分別是功能鍵、加1及減1鍵，用來設定溫濕度的上下限。
5.4數據遠傳
無線網絡接口數據傳輸：由于采用最新的2.4G無線通訊方式，通訊距離可達100m，通過無線網絡路由，可以將傳輸距離增加到幾百米，甚至
更遠；以太網方式數據傳輸。在具有以太網接口的機房，可通過10M/100M網口把從無線網采集到的溫度通過Web方式發布。
5.5防緊急事件處理
機房內部可安裝緊急按鈕，如遇緊急事件的發生，可人工啟動報警裝置，通知監控中心。
5.6控制中心的設備
控制中心設備提供兩種方案備選：
5.6.1第一種方案：配置一臺PC機，并開發Windows上的圖形化軟件及Web服務軟件
此種方案具有多項優點：實現溫度數據的存儲和管理。能實現歷史數據查詢，根據查詢結果及樣式打印報表；當溫度超過規定值，發出報警信
息，提示操作人員檢查變電站是否出現故障；系統的溫度曲線和溫度報表均可以通過Web發布，遠端用戶可以通過瀏覽器查詢溫度歷史記錄；系統應用軟件采用外掛式或嵌入式（留有接口）設計，軟件安裝容易，操作簡單，功能齊全，維護方便。在具有和機房數據通訊的條件下，管
理人員可遠程對每個環境傳感器進行報警值的設置，定義不同級別的報警方式。如有異常可以及時通過聲音等方式通知管理人員。報警時軟件
中報警項顯示為紅色。
5.6.2第二種方案：使用嵌入式Web服務器方案
傳統Web服務器以具有高運算處理能力和海量存儲容量的工作站或PC機為硬件工作平臺，以非實時操作系統為軟件工作平臺，其上運行的是
大型復雜的服務器程序，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
大，但同時由于設備的軟硬件平臺過龐大而復雜，需專人維護，也限制了其的廣泛使用。基于嵌入式技術的嵌入式Web服務器的出現為解決以
上問題開辟了一條嶄新途徑。
本方案Web服務器以32位嵌入式處理器為硬件工作平臺，以嵌入式多任務操作系統（linux）為軟件工作平臺，配以動態網頁、CGI等技術，
在嵌入式服務器上運行小型精簡的服務器程序。而對于遠端用戶來說，訪問嵌入式Web服務器和訪問大型的服務器幾乎沒有差別。嵌入式服務
器具備的小型化、設備功能專一而穩定等優勢，可以作為Web服務器端的一個備選方案。
無線傳感器網絡的關鍵技術：
6.1無線通信技術
6.2能量收集技術
6.3傳感器技術
6.4嵌入式操作系統技術
6.5低功耗技術
6.6多跳自組織網絡的路由協議
6.7數據融合和數據管理技術
6.8信息安全技術
通過無線方式通信，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個
多跳自組織網絡。
WSN的發展得益于微機電系統(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(System on Chip, SoC)、無線通信和低功耗嵌入式技術
的飛速發展。
| 中文名 | 外文名 | 簡稱 | 應用領域 |
| 無線傳感器網絡 | Wireless Sensor Network | WSN | 軍事、智能交通、環境監控、醫療衛生等 |
目錄
1、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統方案簡介
2、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統設計目標
3、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統構成
4、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統特點
5、基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統功能模塊
6、無線傳感器網絡的關鍵技術
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統方案簡介：
基于無線傳感器網絡，利用成熟的無線傳輸技術，在保持系統可靠性的同時，保證了系統的先進性。無需長距離的復雜布線，每個無線局域網
絡模塊安裝靈活，改動安裝位置無需重新布線；同時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，將多個電
纜接頭連接成網絡后，便于統一管理，實現管理的網絡化、自動化。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統設計目標：
本系統設計目標分三步：
2.1首先設計無線傳感器網絡的終端采集設備，包括溫度傳感器選型和采集電路及處理算法實現；
2.2然后根據變電站特點設計無線傳感器終端設備的安裝；
2.3最后通過對無線傳感器網絡的優化，將其應用到電力電纜接頭故障監測中，使得電纜故障的監測自動化、無線化、網絡化和安全化。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統構成：
系統由溫度傳感器、溫度巡檢儀、無線傳輸設備、無線監測服務器（接收設備）及其管理軟件組成。采用新興無線傳感器網絡的組網技術的無
線測溫系統，實現了對變電站開關柜的溫度進行實時在線檢測，經過與電力自動化系統連接，在中心監控室內就可以監視運行狀態，真正做到
了遠距離遙測，當被測點溫度超過預先設定的閥值時，就發出報警信號及時提醒有關人員采取措施。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統特點：
4.1實時在線監測、測量精度可達±0.5℃的準確性；
4.2用戶可根據自己的需求設置參數的靈活性；
4.3不論是產品、還是工具及其維護，都具有系統安全性和可靠性；
4.4實現無線設備間自動組網形成MESH網絡拓撲；
4.5實現溫度定時采集方式。
基于無線傳感器網絡的開關柜溫度監測系統功能模塊：
5.1傳感器部分
溫度探頭：采用外加金屬殼保護套的 Cu50 熱電阻，測量范圍-20℃ － +100℃，精度±0.2℃。由于外加金屬保護套，一方面可以在安裝的時
候保護溫度探頭；另一方面由于金屬具有較好的導熱特性，所以能夠起到傳導熱量的目的。
5.2無線網終端設備
無線網終端設備是本系統的核心，負責本系統的溫度數據采集及傳輸。本系統配置溫度傳感器接口，實現超溫報警。當無線網終端設備去掉溫度檢測功能之后，并配置相應的軟件系統，就可以成為無線中繼接點和無線控制終端，所以無線網終端設備（測溫）、無線中繼接點、無線控
制終端設備硬件上具備通用性。
5.3溫度巡檢儀
溫度巡檢儀負責采集溫度，并通過RS485傳輸送出溫度值。該巡檢儀接口豐富，可適應多種工業環境報警或其它報警要求。面板有四個LED
顯示。可配置溫度傳感器實現斷電超溫等聲光報警，超溫報警來電啟動空調系統。控制手段豐富：光電隔離方式2路繼電器輸出ITU（常開
型）；設置方式靈活、簡潔：3個按鍵，分別是功能鍵、加1及減1鍵，用來設定溫濕度的上下限。
5.4數據遠傳
無線網絡接口數據傳輸：由于采用最新的2.4G無線通訊方式，通訊距離可達100m，通過無線網絡路由，可以將傳輸距離增加到幾百米，甚至
更遠；以太網方式數據傳輸。在具有以太網接口的機房，可通過10M/100M網口把從無線網采集到的溫度通過Web方式發布。
5.5防緊急事件處理
機房內部可安裝緊急按鈕，如遇緊急事件的發生，可人工啟動報警裝置，通知監控中心。
5.6控制中心的設備
控制中心設備提供兩種方案備選：
5.6.1第一種方案：配置一臺PC機，并開發Windows上的圖形化軟件及Web服務軟件
此種方案具有多項優點：實現溫度數據的存儲和管理。能實現歷史數據查詢，根據查詢結果及樣式打印報表；當溫度超過規定值，發出報警信
息，提示操作人員檢查變電站是否出現故障；系統的溫度曲線和溫度報表均可以通過Web發布，遠端用戶可以通過瀏覽器查詢溫度歷史記錄；系統應用軟件采用外掛式或嵌入式（留有接口）設計，軟件安裝容易，操作簡單，功能齊全，維護方便。在具有和機房數據通訊的條件下，管
理人員可遠程對每個環境傳感器進行報警值的設置，定義不同級別的報警方式。如有異常可以及時通過聲音等方式通知管理人員。報警時軟件
中報警項顯示為紅色。
5.6.2第二種方案：使用嵌入式Web服務器方案
傳統Web服務器以具有高運算處理能力和海量存儲容量的工作站或PC機為硬件工作平臺，以非實時操作系統為軟件工作平臺，其上運行的是
大型復雜的服務器程序，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
大，但同時由于設備的軟硬件平臺過龐大而復雜，需專人維護，也限制了其的廣泛使用。基于嵌入式技術的嵌入式Web服務器的出現為解決以
上問題開辟了一條嶄新途徑。
本方案Web服務器以32位嵌入式處理器為硬件工作平臺，以嵌入式多任務操作系統（linux）為軟件工作平臺，配以動態網頁、CGI等技術，
在嵌入式服務器上運行小型精簡的服務器程序。而對于遠端用戶來說，訪問嵌入式Web服務器和訪問大型的服務器幾乎沒有差別。嵌入式服務
器具備的小型化、設備功能專一而穩定等優勢，可以作為Web服務器端的一個備選方案。
無線傳感器網絡的關鍵技術：
6.1無線通信技術
6.2能量收集技術
6.3傳感器技術
6.4嵌入式操作系統技術
6.5低功耗技術
6.6多跳自組織網絡的路由協議
6.7數據融合和數據管理技術
6.8信息安全技術
