输电线路状态监测中的无线传感器网络时延研究

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1、学校代号：10532学号：S11092112密级：公开湖南大学硕士学位论文输电线路状态监测中的无线传感器网络时延研究堂僮由遁厶姓名；星态昱垣丝名丞驱签!萱=塞塾援墙差望焦!皇氢皇擅息王猩堂院童些刍签；电氢王猩迨窒握童旦塑；2Q!垒生垒旦兰Q旦诠塞筌趱旦塑；2Q!垒生三月22旦签避委虽金圭廑!奎丛然熬援ResearchondelayofwirelesssensornetworkintransmissionlineconditionmonitoringbyLU0JieB．E。(HunanUniVersity)

2、2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsformedegreeofMasterofEngineeringlnElectricalEngineeringintheGraduatesch001ofHunanUniVersitySupen，isOrProfessorCAOY巧iaApril，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论

3、文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：加fP年，月2，，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在

4、——年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：吁岛八日期：”(f年，月必日导师签名：彳宅／I篡门／日期：汐忡年夕月21日输电线路状态监测中的无线传感器网络时延研究摘要输电线路是电力系统的重要组成部分，对输电线路进行状态监测具有十分重要的意义。无线传感器网络作为物联网关键技术之一，在国际上备受关注。将无线传感器网络应用于输电线路状态监测能够显著提高其智能化水平，但目前无线传感器网络的应用中，许多关键性技术问题尚未得到解决。本文从体系架构、网络拓扑和网络部署等几个方面研究输电

5、线路状态监测中的无线传感器网络性能，主要工作如下：首先，分析了无线传感器网络的研究现状，介绍了无线传感器网络的基本结构和特点，然后结合输电线路状态监测的应用背景，提出了基于无线传感器网络的输电线路状态监测体系的总体架构，描述了各层次的构成与功能，并研究了监测体系的通信接口和通信网络组网方案。其次，深入研究了应用于输电线路状态监测的无线传感器网络拓扑结构，提出了带状平面型网络、长链层次型网络和异构层次型网络3种拓扑，并从可靠性、端到端时延、丢包率、吞吐量等方面对3种网络进行了对比。以实时性最好的异构层次型网

6、络为对象，基于网络演算理论，采用整体分析法建立了网络时延上界模型，作为评价网络实时性的指标，并考虑基于信道竞争的MAC层协议，对模型进行了修正。然后，对影响异构层次型网络的网络时延上界的因素进行了分析，将异构层次型网络的实时性优化问题转化为以网络时延上界最小为目标的组合优化问题。考虑本文组合优化问题的特征，提出了基于局部搜索算法的优化部署方法，对初始解生成方法、邻域的生成方法和邻域搜索策略进行详细设计，并通过反证法证明了所提出的优化算法具备全局最优性。针对网络优化部署无法解决的单层链状网络局部负载过大问题

7、，提出多层次组网策略，通过信道划分将网络分为多个独立的层次，以分散网络中存在的局部大负载。最后，参考云南电网大镇线的地理环境特征建立仿真场景，对提出的优化部署方法以及多层次组网策略进行了仿真验证，仿真结果表明本文提出的两种实时性优化方法能够实现互补，有效优化异构层次型网络的实时性。关键字：无线传感器网络；输电线路状态监测；体系架构；网络拓扑；网络时延上界；局部搜索算法；优化部署；多层次组网II硕士学位论文Abstract1协lsmission1inesareimponantpansofpowersyste

8、m．Itmakessignjfic肌tsensetOmonitoringtlleconditionoftransmissionlines．AsoneofthekeytecIm0109yofintemetofthings，谢relesssensornet、Ⅳork(WSN)haLsdraWnworldwideattemion．The印pIicationofWSNinconditionmomtoring仃ansmissionlin