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基于簇状网络的智能化变电站电气设备缺陷检测

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自动化应用 2022年第12期 144-146页

作者：李佳祺广东创成建设监理咨询有限公司广东广州510075

随着智能电网的发展,变电站在运行过程中面临的问题越来越多,如何准确检测电气设备的缺陷,是智能电网未来发展中必须面对的一个重要课题。本文基于簇状网络实现智能变电站电气设备的缺陷检测,通过簇状网络学习方法对智能变电站进行建模... 详细信息

随着智能电网的发展,变电站在运行过程中面临的问题越来越多,如何准确检测电气设备的缺陷,是智能电网未来发展中必须面对的一个重要课题。本文基于簇状网络实现智能变电站电气设备的缺陷检测,通过簇状网络学习方法对智能变电站进行建模和仿真试验,实验表明该方法可以有效提高变电站电气设备缺陷检测效率。文中介绍了基于簇状网络算法对变电站电气设备缺陷检测问题进行分类以及算法设计。该算法可以根据已有故障数据、目标数据之间生成一个训练集而形成自适应网络,最终获得检测结果。文中采用RBF网络、ZNN模型等实现算法研究和验证,在实际应用中效果良好!由于常规电气设备缺陷检测技术可靠性差且反应速度,研究基于簇状网络的智能化变电站电气设备缺陷检测方法。将降维后的节点数据与观测数据相融合,形成簇状网络数据收集模型;利用簇状网络处理划分后数据,通过簇的相似性确定异常度;利用智能化深度学习模式,检测电气设备缺陷情况。测试结果表明:缺陷检测方法优化后,当电气设备运行时间在2000~4000 s时,检测出最高温度为31℃、最低温度为5℃,均与初始温度相差13℃,可见所研究的方法可以快速检测设备缺陷。

关键词：簇状网络智能化变电站电气设备缺陷检测

基于密钥池的簇状传感器网络动态密钥分配协议

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西安交通大学学报 2006年第8期40卷 911-914页

作者：王换招罗东玮陈菲菲赵青苹李增智西安交通大学计算机科学与技术系西安710049

为了解决簇状传感器网络中的密钥分配问题,在分析传感器网络的基本密钥预分配机制的基础上,提出了基于密钥池的簇状网络动态密钥分配协议.在保证网络连通率相同的情况下,该协议与基本机制最大的区别在于,网络节点能逐层从基站随机选取... 详细信息

为了解决簇状传感器网络中的密钥分配问题,在分析传感器网络的基本密钥预分配机制的基础上,提出了基于密钥池的簇状网络动态密钥分配协议.在保证网络连通率相同的情况下,该协议与基本机制最大的区别在于,网络节点能逐层从基站随机选取不同大小的密钥环.动态分配协议经过初始化、密钥建立和路径密钥建立3个阶段,使整个传感器网络形成一个由安全链路构成的连通图,而簇内同层节点以及相邻层间节点可以通过安全链路进行通信,协同完成应用任务.通过分析和实验证明,所提协议可有效节省存储空间达50%以上,并能显著提高网络抵御攻击的能力.

关键词：传感器网络密钥分配簇状网络

基于NRF24L01的簇状农业环境信息采集网络设计

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数字技术与应用 2020年第1期38卷 124-126页

作者：杨林杰张斌陈婷婷桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004

针对农业物联网系统中环境信息检测采集的需求,设计了一种无线传感器网络。设计基于NRF24L01无线射频收发芯片,采用STM32C8T6单片机作为控制核心,实现了温湿度、光照度数据的采集和簇状多跳无线网络传输。描述了硬件电路的特点及实现,... 详细信息

针对农业物联网系统中环境信息检测采集的需求,设计了一种无线传感器网络。设计基于NRF24L01无线射频收发芯片,采用STM32C8T6单片机作为控制核心,实现了温湿度、光照度数据的采集和簇状多跳无线网络传输。描述了硬件电路的特点及实现,详细介绍了簇状网络的实现思路。相较于NRF24L01原有的一对六通信功能,通信距离更远、可实现的网络规模更大、能采集更大范围的农业环境信息。

关键词：农业物联网 NRF24L01无线通信传感器 STM32 簇状网络

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无线传感器网络中的消息认证技术

无线传感器网络中的消息认证技术

作者：吕琳南京航空航天大学

学位级别：硕士

无线传感器网络是由大量低成本、低功耗具有一定存储能力和计算能力的小型传感器节点通过自组织方式形成的网络。其节点一般部署在户外,通过无线信号进行数据传输,信号容易被截获和篡改,保障数据的完整性和正确性十分重要。另外... 详细信息

无线传感器网络是由大量低成本、低功耗具有一定存储能力和计算能力的小型传感器节点通过自组织方式形成的网络。其节点一般部署在户外,通过无线信号进行数据传输,信号容易被截获和篡改,保障数据的完整性和正确性十分重要。另外节点容易被敌方捕获,敌方将利用这些被捕获的节点发送一些虚假信息来欺骗观测方做出错误处理或者消耗网络资源。本文的研究工作就是如何高效滤除这些虚假消息和抵抗大规模节点被捕获发起的攻击。主要工作如下: 1.分析现有的无线传感器网络中消息认证技术,重点讨论了基于投票模式的多MAC值认证法IHA、SEF和LBRS方案,并分析了它们的优缺点。与其它两个方案相比,SEF方案对路径改变和节点的损坏具有鲁棒性,适合所有场景并且方案简单。故本文对SEF方案进行改进。 2.结合簇状网络,提出了SEF改进方案一以提高检测效率。该改进方案利用传感器节点广播的通信方式,簇头节点将接收到的数据包在簇内广播,簇内节点对接收到的数据包进行同时验证,将结果返回给簇头,如果簇头发现数据是虚假的就丢弃数据包,否则继续传递数据包。 3.由于改进方案一不能抵抗大规模节点被捕获发起的攻击,于是引入哈希链对簇内节点中的密钥进行计算,提出了改进方案二,将哈希链的深度和节点所属簇簇头的位置信息相结合,使得拥有同样密钥序号的密钥具有不同的哈希深度,而验证时又能通过一定的哈希计算获得相同密钥,该方案在一定程度上能抵抗大规模节点被捕获发起的攻击。本文针对传感器网络中的消息认证技术进行了研究,重点讨论了多MAC值认证法,对SEF方案进行了两次改进,使其具有较高的检测效率,并且在一定程度上能够抵抗大规模节点被捕获发起的攻击。

关键词：无线传感器网络消息认证虚假消息滤除簇状网络

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基于无线传感网络的煤矿综合监测系统

山西电子技术 2012年第3期 20-22页

作者：王建鹏山西省自动化研究所山西太原030012

从人员安全的角度出发,通过使用传感器对矿井温湿度、瓦斯气体浓度以及矿工位置的实时监测,并利用成熟的无线传感网络通信技术和工业无线通信设备,构成煤矿综合监测系统,实现对煤矿井下作业的安全保证。

关键词：无线传感网络温湿度传感器瓦斯传感器簇状网络

基于传感器网络的温湿度监测系统的研究与设计

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合肥学院学报（自然科学版） 2010年第1期20卷 30-33,46页

作者：郭昌建张林袁暋孙辉胡学友张元元合肥学院计算机科学与技术系合肥230601 合肥学院电子信息与电气工程系合肥230601

根据环境监测的需求,采用短距离无线传输的方法设计了基于无线数据传输芯片JN5139的温湿度监测系统.该系统不仅能对环境参数有效监测,而且具有较强的通用性.实验结果表明,在3V电池供电情况下,基于ZigBee协议的无线监测网络能够成功地进... 详细信息

根据环境监测的需求,采用短距离无线传输的方法设计了基于无线数据传输芯片JN5139的温湿度监测系统.该系统不仅能对环境参数有效监测,而且具有较强的通用性.实验结果表明,在3V电池供电情况下,基于ZigBee协议的无线监测网络能够成功地进行单跳或多跳通信,实现了节点组网功能,验证了系统设计方案的可行性和有效性.

关键词：温湿度监测系统簇状网络 ZigBee JN5139 无线传感器网络

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基于6LoWPAN的工业物联网网关的设计

基于6LoWPAN的工业物联网网关的设计

作者：郑皓远海南大学

学位级别：硕士

6LoWPAN网络具有IP地址资源丰富、功耗低和可兼容性强等特点,被广泛应用于工业物联网中,但经典的6LoWPAN网络是树状拓扑结构,网络中无线节点较多时,会导致整个网络负载不均衡,链路状态不稳定。本文基于6LoWPAN网络设计了一种工业物联网... 详细信息

6LoWPAN网络具有IP地址资源丰富、功耗低和可兼容性强等特点,被广泛应用于工业物联网中,但经典的6LoWPAN网络是树状拓扑结构,网络中无线节点较多时,会导致整个网络负载不均衡,链路状态不稳定。本文基于6LoWPAN网络设计了一种工业物联网网关,提出了一种RPL分簇路由协议实现了6LoWPAN的簇状组网结构,进行了物联网网关和终端节点的软件设计,并在所搭建的硬件平台上验证了该簇状网络的可行性。本文结合6LoWPAN协议栈模型,对原RPL路由协议进行改进,提出一种基于非均匀分簇的RPL路由协议,为该协议制定了簇首竞争和簇首轮换机制。各终端节点通过竞争选择合适的簇首,簇首剩余能量一旦到达阈值,该簇内就进行簇首轮换。工业物联网内部各节点之间最终形成簇状网络拓扑,各簇首节点降低了网关根节点的数据流量和能量损耗,整个网络负载更加均衡。针对6LoWPAN簇状自组织网络建立和保证网络链路状态稳定等问题,本文提出了该簇状自组织网络的软件设计方案。该方案通过移植Contiki嵌入式操作系统串联各部分组件,制定了该网络通信数据帧格式,簇首与节点之间以服务器和客户端关系搭建自组织网络,设计了嵌入式WEB服务器用于响应客户端浏览器请求。本文设计了网络连通性、多节点组网和节点数据采集并显示三组实验,用于测试该自组织网的网络负载和链路状态。本次设计的工业物联网实现了网关与各节点之前的6LoWPAN网络通信、形成非均匀的簇状网络拓扑结构和节点数据采集与显示功能。

关键词：工业物联网 6LoWPAN RPL路由协议簇状网络

装备制造关键设备效能无线监测系统前置机设计

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装备制造关键设备效能无线监测系统前置机设计

作者：徐娜大连交通大学

学位级别：硕士

随着装备制造业的快速发展,企业生产规模日益扩大,关键设备的投资不断增加,如何提高设备利用率和生产效率、降低设备能耗,从而增加设备投资经费回报率成为各大企业管理者近年来关注的热点。本论文根据企业的实际需求,以装备制造业关键... 详细信息

随着装备制造业的快速发展,企业生产规模日益扩大,关键设备的投资不断增加,如何提高设备利用率和生产效率、降低设备能耗,从而增加设备投资经费回报率成为各大企业管理者近年来关注的热点。本论文根据企业的实际需求,以装备制造业关键设备为研究主体,以提供设备效能计算数据为目的,重点对设备效能无线监测系统中间设备——前置机进行设计。本文主要完成了以下几方面工作:1.搭建监测系统整体架构。通过对装备制造关键设备生产工艺流程、无线通信技术以及典型网络拓扑结构的分析,选取能够体现设备效能的电压、电流以及按键状态为监测参数,明确了前置机功能需求,确定了监测网络内采用无线通信与以太网传输相结合的方式实现数据信息的传输。2.提出前置机硬件设计方案。重点设计了主控制器单元、电参量信息采集单元、设备故障报修单元以及数据信息通信单元,实现监测参数的采集、处理以及传输,从而为设备效能的计算和检修策略的制定提供数据依据。除此之外,还设计了显示单元、存储单元以及接口调试单元,并完成了各个单元电路原理图和PCB板图的绘制。3.设计监测网络通信协议。结合厂区车间分布特点,从网络扩展性和稳定性两方面综合考虑,小规模车间采用星型网络拓扑结构,大规模车间采用簇状网络拓扑结构。针对无线信道存在数据冲突的问题,展开介质访问控制机制的研究,确定了无线节点间数据传输方式、监测网络组建过程以及数据传输帧格式。4.完成前置机软件设计与系统测试。介绍系统软件开发环境,并重点设计电参量采集程序、设备故障报修程序和数据通信程序。分别进行硬件调试和软件调试,进行数据采集与传输功能测试以及系统整体测试,证明前置机功能稳定、可靠,满足设计需求。设备效能监测系统的设计不仅能提高设备生产效率和利用率,进行设备能耗的计算,判断设备是否故障,统计设备投资回报率等,还能实现设备的信息化、智能化管理,进而优化装备制造流程,提高企业经济效益。

关键词：电能计量故障报修簇状网络通信协议

Zigbee无线通信技术在智能家居中的应用研究

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Zigbee无线通信技术在智能家居中的应用研究

作者：马菁菁武汉理工大学

学位级别：硕士

随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，实现家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势。智能家居系统能够为人类提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。因此，智能家居系统逐渐成为一个... 详细信息

随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，实现家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势。智能家居系统能够为人类提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。因此，智能家居系统逐渐成为一个新兴的研究领域。本文在分析了国内外智能家居系统技术现状的基础上，针对智能家居系统存在的布线难、造价高、结构复杂等问题，将Zigbec无线通信技术应用于智能家居中，并提出一种采用Zigbee无线通信技术的智能家居系统设计方案。与传统智能家居系统相比，具有免布线，维护方便，运行费用低，实时在线监控，对家居内部各种数据进行无线采集和传输等特点。针对智能家居网络特点，本文通过对智能家居网络分析、对比和研究，采用簇状网络组建智能家居内部网，并提出一种自适应智能家居网络协调器选择策略，可克服因意外导致网络瘫痪的弊端;对智能家居网络进行了设计与实现，利用CC2420 Zigbee模块和PIC18F4620单片机设计并实现了一种低成本，高灵活性、通用的Zigbee无线智能家居网络控制器。该控制器同时具有GPRS远程访问接口，用户可以通过GPRS网络远程对家居进行远程监控。论文总共分为7章，各章具体介绍如下：第1章首先给出了智能家居的定义以及国内外发展现状，接着对智能家居网络技术进行了详细介绍，最后给出了本文研究的主要内容和主要创新点;第2章对Zigbee技术及其协议进行了介绍;第3章首先给出了系统总体设计方案，对系统组成和设计原则进行了介绍。接着对基于Zigbee的智能家居网络进行了研究，介绍了Zigbee网络设备类型以及目前三种网络拓扑结构。针对智能家居网络特点，采用簇状网络组建智能家居内部网，并提出一种自适应智能家居网络协调器选择策略;第4章主要介绍了智能家居网络控制器的硬件设计。首先给出了硬件总体设计，再分别具体介绍了硬件处理器部分、zjgbee无线收发模块部分和GPRS模块电路实现;第5章为智能家居网络控制器软件设计实现。首先对zigbee协议栈的实现进行了阐述，接着介绍了GPRS软件设计，为系统调试方便，开发了上位机软件。第6章是工作总结，并给出了未来展望。

关键词：智能家居 Zigbee 簇状网络网络控制器 CC2420