毕业论文基于zigbee的六氟化硫无线传感器节点设计说明书

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1、摘要ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它依据IEEE802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。SF6气体以其优异的绝缘和灭弧特性，在电力系统中获得了广泛的应用。但在电力设备运行过程中SF6气体泄漏会对人体造成伤害，因此准确检测SF6气体浓度是电力设备安全可靠运行的保障。本系统采用ZigBee无线网路技术、利用声学检测法不

2、仅成本低、精度高、易安装，而且适合变电站无值守的发展趋势。本系统利用CC2430无线单片机进行各种数据的采集、处理和ZigBee无线通信。它将一个增强型工业标准的8位8051微控制器内核和一个高性能2.4GHzDSSS(直接序列扩频)射频收发器核心结合在一起，不仅功能强大而且处理速度快。ZigBee网络可以根据实际需要组建为星形、树形及网状网络，不仅可维护性强而且安全可靠、生存周期长。本系统SF6浓度检测精度高达到100ppm；根据测试区域的不同可以组成树状或星形等网络。关键字：无线传感器，IEEE80

3、2.15.4，ZigBee，超声检测，六氟化硫，CC24303目录第一章绪论11.1研究背景11.2SF6检测系统的研究现状11.3无线传感器网络的研究现状21.4论文的主要工作31.5本章小结3第二章ZigBee技术及应用42.1ZigBee技术概述42.2IEEE802.15.4标准62.3ZigBee协议栈72.3.1ZigBee协议栈结构72.3.2ZigBee网络设备类型82.3.3ZigBee网络拓扑结构92.4Zigbee的应用前景102.5本章小结11第三章节点总体设计方案113.1节点

4、拓扑结构设计113.2节点框架设计123.3本章小结13第四章无线传感器节点的硬件设计134.1CC2430控制模块134.1.1CC2430片上系统134.1.2CC2430的8051内核134.2超声检测模块144.3ZigBee射频模块164.3.1CC2430射频工作方式164.3.2IEEE802.15.4调制方式184.4RS232串口通信模块194.5温度检测模块204.5.1CC2430片内温度传感器204.5.2误差补偿处理214.6电源模块设计214.7状态显示模块224.8本章小结

5、23第五章无线传感器节点的软件设计235.1ZigBee软件集成开发平台选择235.2ZigBee协议栈的选择2435.3硬件驱动程序设计255.4网络配置265.5节点软件流程265.6超声检测气体浓度程序设计285.6.1超声检测原理285.6.2温度补偿315.6.3静态误差补偿32第六章测试结果与分析336.1六氟化硫气体浓度检测336.2组网试验35第七章总结与展望36致谢37参考文献373第一章绪论1.1研究背景电力工业是国民经济的基础产业。近年来，随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，工

6、业、农业以及人们的生活工作中对电的需求越来越多。我国的电力工业同时也呈现出前所未有的快速发展的景象。电网设备将向超高压、大容量方向发展的同时，SF6气体以其优异的绝缘和灭弧特性，在电力系统中获得了广泛的应用。SF6气体几乎成了中压、高压和超高压断路器和GIS（GasInsulatedSwitchgear，空气绝缘开关）中唯一的绝缘和灭弧介质，被广泛应用于电导设备系列，如电源开关、封闭式电容器组、变压器等[1]。但在运行过程中，SF6的气体泄漏不可避免[2]，纯净的六氟化硫气体是无毒的，但在大电流开断时，

7、由于强烈的电弧放电会产生一些含硫的低氟化物。这些物质反应能力较强，当有水和氧气时又会与电极材料、水份进一步反应[3]，从而分解产生有毒或剧毒气体。这些有毒气体主要损害人体的呼吸系统，中毒后会出现类似于感冒、皮肤过敏、恶心呕吐、疲劳等不良反应，吸入剂量大时会出现更加严重的后果因。因此，对于运行中的设备，加强SF6气体检测，对于设备的安全运行和工作人员的人身安全均具有重要意义。《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》（GB/T8905-1996）规定，在电气设备充气前必须对SF6气体进行质量检测，而且对运行

8、中的SF6气体必须进行质量监督和管理[4]。其中7.3.3中讲到：在户内设备安装场所的地面层应安装带报警装置的氧量仪和六氟化硫浓度仪……六氟化硫浓度仪在空气中六氟化硫含量达到1000μV/V时发出报警……如发现不合格时应通风、换气。《电力安全工作规程》中做了特别规定：装有六氟化硫设备的配电装置室必须保证六氟化硫气体浓度小于1000μV/V，除须装设强力通风装置外还必须安装能报警的氧量仪和六氟化硫气体浓度监测报警仪等。1.2SF6检测系统的研