CN108174361A - 一种融合rfid传感与wsn技术的杆塔健康监测无线传感网络 - Google Patents

一种融合rfid传感与wsn技术的杆塔健康监测无线传感网络 Download PDF

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Abstract

一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，依次由自下而上的塔基‑塔身传感通信层、塔身传感通信层和杆塔‑变电站传感通信层构成。塔基‑塔身传感通信层由RFID传感标签、融合RFID阅读器和WSN节点功能的RFSN节点构成，负责将地下塔基健康信息无线传输至地上塔身节点；塔身传感通信层由RFSN节点、WSN节点和杆塔汇聚节点构成，负责将杆塔健康信息无线传输至杆塔汇聚节点；杆塔‑变电站传感通信层由杆塔汇聚节点和变电站终端构成，负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站。本发明将无源RFID传感标签应用于杆塔塔基监测，能全面有效的监测杆塔健康状态。

Description

一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络
技术领域
本发明涉及一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，属无线传感网络技术领域。
背景技术
作为智能电网技术的一个重要组成部分，电力系统状态监测能够对输变电设备的状态进行实时监测，通过数据通信及对相关数据的进行全局分析，及时在输变电设备发生故障之前做出预测并采取相关的补救办法。通过这样的措施，以尽量减少甚至避免输变电设备发生故障，减少维修输变电设备的费用及由于设备故障所带来的更大的损失。
传统的电力系统状态监测主要采用有线监测技术，这种监测技术成本高，投资大，而且受限于电力系统所处地理环境影响。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。因此，自无线传感器网络出现起，其应用于电力系统状态监测的应用就引起了国内外研究者的广泛兴趣。
杆塔是电力系统输变电设备的重要组成部分。现有的应用于杆塔健康监测的无线传感器网络研究主要集中在塔身健康状态的监测，然而对于杆塔塔基的健康状态监测至今仍未涉及。现有的无线传感器网络节点大多基于电池供电，工作寿命约为1-3年，因此不适合埋入塔基中进行长期监测。本专利提出一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感器网络，将无源RFID传感标签埋入塔基中，能全面对杆塔塔身和塔基健康进行监测，能有效保障现有输变电设备的健康运行。
发明内容
本发明的目的是，为了解决现有无线传感器网络技术在杆塔塔基健康状态监测上长期性的不足，提出一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络。
实现本发明的技术方案如下：一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，由塔基-塔身传感通信层、塔身传感通信层和杆塔-变电站传感通信层三个通信层依次由下而上构成。
所述塔基-塔身传感通信层负责将地下塔基健康信息无线传输至地上塔身节点；所述塔基-塔身传感通信层由RFID传感标签、融合RFID阅读器和WSN节点功能的RFSN节点构成，相互间通信基于相关RFID通信协议。
所述塔身传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站；所述塔身传感通信层由RFSN节点、WSN节点和杆塔汇聚节点构成，相互间通信基于相关WSN协议。
所述杆塔-变电站传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站，所述杆塔-变电站传感通信层由杆塔汇聚节点和变电站终端构成，相互间通信基于相关WSN协议。
所述RFID传感标签工作于无源模式，无需电池供电。
所述RFSN节点融合了RFID阅读器和WSN节点功能，其与RFID传感标签之间通信基于RFID协议；与WSN节点和杆塔汇聚节点间通信基于WSN协议。
所述WSN节点融合了用于杆塔健康监测的传感器功能。
所述杆塔汇聚节点与变电站终端间通信采用线性通信网络，最远端汇聚节点信息传输至相邻下一汇聚节点，并依次传输至变电站终端。
所述变电站终端收集所有杆塔健康状态信息并进行实时诊断。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明提出的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，将无源RFID传感标签应用于杆塔塔基监测，能全面有效的监测杆塔健康状态。尤其适合构建成本低、寿命长的杆塔健康监测网络。
附图说明
图1是本发明的系统架构图；
图2是本发明的具体实施例图；
图3是本发明实例的RFSN节点结构图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图2所示。
图1所示为本实施例的系统架构图。
如图2所示，本实例一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测网络，由塔基-塔身传感通信层、塔身传感通信层和杆塔-变电站传感通信层三个通信层依次由下而上构成。
本实施例中塔基-塔身传感通信层负责将地下塔基健康信息无线传输至地上塔身节点，它由RFID传感标签、融合RFID阅读器和WSN节点功能的RFSN节点构成，相互间通信基于超高频ISO18000-6C RFID通信协议；RFID传感标签设置在塔基，RFSN节点设置在塔身下部，WSN节点设置在塔身中部。
本实施例中塔身传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站，它由RFSN节点、WSN节点和杆塔汇聚节点构成，相互间通信基于ZigBee通信协议；RFSN节点设置在塔身下部，WSN节点设置在塔身中部，杆塔汇聚节点设置在杆塔顶。
本实施例中杆塔-变电站传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站，它由杆塔汇聚节点和变电站终端构成，相互间通信基于ZigBee通信协议；杆塔汇聚节点设置在杆塔顶。
本实施例中RFID传感标签基于ISO18000-6C协议，工作于无源模式，无需电池供电，融合了温度传感器、湿度传感器和氯离子传感器以监测塔基混凝土健康状态。
如图3所示，本实施例中RFSN节点包括微控制器、Zigbee通信模块、RFID阅读器模块、温湿度传感器、存储器、太阳能电源、Zigbee天线和RFID天线；微控制器分别与Zigbee通信模块、RFID阅读器模块、温湿度传感器、存储器、太阳能电源互联；Zigbee通信模块连接Zigbee天线；RFID阅读器模块连接RFID天线。
RFSN节点融合了ISO18000-6C RFID阅读器和ZigBee节点功能，其与RFID传感标签之间通信基于ISO18000-6C协议，与WSN节点和杆塔汇聚节点间通信基于ZigBee协议；融合了温湿度传感器以监测外部环境，供电采用太阳能电源，适合长期监测。
本实施例中WSN节点融合了电流传感器、振动传感器、风速传感器等杆塔健康监测所需的传感器。
本实施例中杆塔汇聚节点通信基于ZigBee协议，相比于WSN节点，拥有更强更快的信号处理能力和更大的存储空间。

Claims (10)

1.一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述无线传感网络由塔基-塔身传感通信层、塔身传感通信层和杆塔-变电站传感通信层三个通信层依次由下而上构成；
所述塔基-塔身传感通信层负责将地下塔基健康信息无线传输至地上塔身节点；
所述塔身传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站；
所述杆塔-变电站传感通信层负责将各杆塔健康信息无线传输至变电站。
2.根据权利要求1所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述塔基-塔身传感通信层由RFID传感标签、融合RFID阅读器和WSN节点功能的RFSN节点构成；相互间通信基于相关RFID通信协议。
3.根据权利要求1所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述塔身传感通信层由RFSN节点、WSN节点和杆塔汇聚节点构成，相互间通信基于相关WSN协议。
4.根据权利要求1所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述杆塔-变电站传感通信层由杆塔汇聚节点和变电站终端构成，相互间通信基于相关WSN协议。
5.根据权利要求2所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述RFID传感标签工作于无源模式，无需电池供电。
6.根据权利要求2所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述RFSN节点包括微控制器、Zigbee通信模块、RFID阅读器模块、温湿度传感器、存储器、太阳能电源、Zigbee天线和RFID天线；微控制器分别与Zigbee通信模块、RFID阅读器模块、温湿度传感器、存储器、太阳能电源互联；Zigbee通信模块连接Zigbee天线；RFID阅读器模块连接RFID天线。
7.根据权利要求2所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述RFSN节点融合了RFID阅读器和WSN节点功能，其与RFID传感标签之间通信基于RFID协议；与WSN节点和杆塔汇聚节点间通信基于WSN协议。
8.根据权利要求2所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述WSN节点融合了用于杆塔健康监测的传感器功能。
9.根据权利要求3所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述杆塔汇聚节点与变电站终端间通信采用线性通信网络，最远端汇聚节点信息传输至相邻下一汇聚节点，并依次传输至变电站终端。
10.根据权利要求4所述的一种融合RFID传感与WSN技术的杆塔健康监测无线传感网络，其特征在于，所述变电站终端收集所有杆塔健康状态信息并进行实时诊断。
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