电力塔无线传感器网络监测系统关键技术研究

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1、l●ti0·’～”匕分类号UDC密级单位代码!Q151电力塔无线传感器网络监测系统关键技术研究陈少华指导教师郑紫微职称学位授予单位教授大连海事大学申请学位级别工学博士学科(专业)通信与信息系统论文完成日期2011年4月答辩日期2011年6月30日答辩委员会主席翘瘁考’√。▲，ffLl-●，每二r孚TheStudyofKeyCommunicationTechnologiesforWirelessSensorNetworksBasedElectricityTowerMonitoringSystemDissertationSubmittedtoDalianMari

2、timeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringbyChenShaohua(CommunicationandInformationSystems)DissertationSupervisor：ProfessorZhengZiweiApril2011咖7㈣9洲6⋯6㈣9㈣8Ⅲ川Ⅲ●l啪Y一“田●0．，』，，_◆一}J’’』{◆1气；大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取

3、得的成果，撰写成博士学位论文==电袭搭歪线堡壁墨圈终监迩4丕统差毽撞苤婴宜==。除论文中已经注明引用的内容外，对论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。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事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

4、进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密口(请在以上方框内打“4’’)论文作者签名：^；Ⅶr-’冉i叠火旧彦以目削"岢∥签川蜊如翮心簸了-T‘)“”fJ吩f◆1。j●f伶"多6募j、’{蕾创新点摘要无线传感器网络技术应用是近年来热门研究课题之一，本文分

5、别从电力塔无线传感器网络的体系结构、MAC层与路由层协议、节点数据采集传输协议和能耗控制几个网络系统的通信可靠性、信息传输有效性等角度展开理论分析与应用研究。主要创新点如下：1根据电力塔监测系统的网络工作环境、数据采集传输的需求特性进行对比分析，提出电力塔无线传感器网络线性组网模型的构建方法，即在整体上电力塔监测网络呈现线性特点，采用网状网体系结构组网，而在以单个或几个电力塔为监测单位的监测区域内，采用星型网体系机构组网。2分析比较了节点数据传输的实际需求，提出根据网络通信流量变化采用动态唤醒周期的MAC协议算法，该算法降低了因节点分布密度较小、采集数据变化

6、相对缓慢的无数据传输活动状态时的节点能耗损失。3针对电力塔监测环境区域跨度大、相邻塔基直线距离大于一般传感器节点通信模块的特点，提出结合节点功率控制进行簇头选择的轮换路由算法；该算法在节点无线模块加大功率延长通信距离的基础上，通过节点握手协议进行功率控制，减小了簇头长期工作在大功率导致能量消耗过快失效退网的可能。4考虑电力塔监测信息传输的需求，提出了一种在汇聚节点上的分层嵌套式数据包封装协议设计方法，将各局部监测区域的传感器节点数据融合到标准IP协议的因特网。嵌套式数据帧封装协议简化了数据处理过程，提高了节点软件代码运行效率。hl‘'◆．隅≥t，．．I，中文

7、摘要摘要无线传感器网络通过部署在现场的微型传感器节点，将数据采集、处理后通过自组织无线网络技术把信息传输给汇聚节点，实现对节点部署区域信息的监测，它尤其适合在一些地形自然条件差、需要长期或大量数据采集的场合应用。本文结合无线传感器网络的优势特点，以高压输电线路和电力塔环境信息监测网络为研究对象，重点在监测网络的网络结构、通信协议、节点硬件实现、MAC协议和路由协议算法、电路能耗控制、差错控制传输能效与可靠性几个关键技术方面进行相关理论和应用研究。论文主要完成了以下几方面的工作：首先根据电力系统目前通信技术应用情况和无线传感器网络技术相关应用研究，分析了电力塔

8、监测网络的实际现状，提出了电力塔无线传感器网络的线性