无人值守微波站多场景无线传感技术研究

无人值守微波站多场景无线传感技术研究

胡美慧 李志刚 冯磊 陈淑婷 郭江涛

国网新疆电力有限公司信息通信公司，乌鲁木齐 830000

摘要：新疆地区的维稳安保形势严峻，各单位需对所辖区域建立无盲区的维稳安保覆盖，但新疆电力公司大部分变电站、通信站处于偏远、少人地区，且处于无人值守状态，本文通过对无人值守微波站特点及多场景无线传感技术相关研究，为微波站传感器组网提出相关方案，从而为保障无人值守站点的安全可靠运行提供必要支撑。

关键词：无人值守、微波站、多场景、无线传感技术

0引言

无线传感器网络在过去几十年取得了飞速的发展，是Internet技术在无线移动通信技术的扩展和延伸，其特殊的应用领域也决定了它较传统网络技术有着自身的特点。无线传感器网络并非现有的Internet技术和无线移动通信技术的简单叠加，它是对传统计算机网络的计算模式和设计模式全面革新。针对无线传感器网络分布式、自组织、以数据为中心、拓扑动态变化等特点，将该技术与无人值守微波站这种复杂应用场景相结合，为低成本、大范围、能量源受限、需多种监测技术的微波站提供可行的方案。

1无人值守微波站特点

（1）微波站内可能出现断电情况，为保证安防监测系统的正常稳定运行需保证电力的正常供应，因此，需要研究长时间稳定的供电方案。

（2）微波站所处环境复杂，传感采集装置需安装方便，能适应复杂运行环境（极端天气），因此，需要研制适用于微波站恶劣环境中稳定运行的传感装置。

（3）微波站附近只有2G/3G无线信号覆盖，信息传输困难，因此需设计数据压缩算法和回传技术解决关键数据的回传问题。

2多场景传感技术研究

微波站的多场景传感技术可以从门禁传感监测装置、图像采集传感装置和温度传感装置三个方面进行研究和设计。

2.1门禁传感装置

微波站门禁监测可以通过加速度传感器来实现，采用ADXL335模块来实现对加速度数据的获取，ADXL335是一款完整的3轴加速度测量系统，测量范围为±3g(最小值)。它包含多晶硅表面微加工传感器和信号调理电路，具有开环加速度测量架构。输出信号为模拟电压，与加速度成比例。该加速度计可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运动、冲击或振动导致的动态加速度。将加速度传感器作为终端节点部署于微波站的门上，当微波站的门被打开时，随之产生一个加速度，加速度传感器会自动采集相应的数据，通过JN5168传感器芯片传递至汇聚节点。

2.2图像采集传感装置

在微波站内安装微型摄像机，对微波站进行实时的监控。当检测到异物侵入监控区域时，采集现场图像，通过GPRS通信模块将现场图像处理后传递给微波站自动化安防监测平台。由于目前微波站只有3G或2G无线信号覆盖，需要设计合适的图像数据压缩算法和图像数据回传技术，从而解决图像数据的回传问题。因此，所选取的图像采集传感装置中图像压缩处理单元将模拟视频信号转换为数字视频，并压缩为标准的JPG图像文件，支持自动压缩发送和重复发送图像。图像数据压缩在不影响或少影响图像质量的前提下，应尽量设法减少图像数据中的数据量，其首要任务是设法去掉各种冗余的数据。

2.3温度传感装置

温度传感器采用SHT10型温度传感器，读取或写入SHT10的信息仅需一根数据总线。芯片体积小，价格低廉，抗干扰能力强，精度高，适用于各种狭小空间数字测温需求。

将温度传感器部署于微波站内可以实时监测设备所处环境温度，同时将采集到的温度数据通过JN5168传感器芯片传递至汇聚节点。 3无线传感技术的组成原理及在线监测技术  　　3.1 无线传感技术的具体设计原理  　　在平时的工作中我们所认为的无线传感网络技术的具体设计原理，主要包括了对收集到的数据进行完善的初始化整理与监测，首先把收集到的主要数据通过无线传感网络进行过滤留用，再将这些有效的数据整理出来与原来的那些数据进行一个对比，而设备中的具体状态可以由无线网传感网络设备做再次的判断，然后对实时监测的具体过程做详细的分析。在这一个过程中，比如电力变压器这些都成为我们所要监测的设备对象，用户可以随时进行对这些信息的查阅。  　　3.2 无线传感的组成原理  　　我们通常采用的无线传感器网络具体分为以下几个方面，分别是处理数据的任务节点方面，收集数据的整体汇聚节点方面，传输数据的传感器节点方面。在进行具体的工作时，可以先通过传感器节点部分接收所需要的有效数据，再把这些数据进行有效的整理然后在数据汇聚节点方面进行有效接收，最后到达任务节点方面配合着网络技术进行处理，这一系列的工作过程相互联系相互支配着完成，最终实现对能量的供应。  　　3.3 对于无线传感网络监测系统的硬件具体设计工作  　　无线传感网络监测系统的硬件设计工作在整个无线传感网络中起着重要的作用，只有对于相关的硬件进行完善设计，才能有效的利用先进技术做后续工作，对需要的数据进行收集和有效处理工作，以及对硬件设备进行开关状态的监控等；主要包含GPS模块部分、射频模块部分和接插件模块部分以及CPU的模块部分，GPS部分采用的是非常先进的摩托罗拉授时模块，而相应的射频部分主要的组成模块是JN5139，中央处理器的主要组成部分是ATgISAM7S64和它的辅助电路设备；设计者可以选择在现代科技中比较先进的光电位移传感器和加速度传感器，以及常用的温度传感器和压力传感器进行具体的选择和应用。  　

　3.4 关于对无线传感网络监测系统的具体软件设计工作  　　无线传感网络监测系统软件主要采用IAR EW设计语言对程序进行编写工作，依照WSN的具体结构进行对监测系统进行具体软件设计工作；用户可以通过在数据处理模块系统实现对数据的实时控制和实时查询工作，通过串口发送过来的数据采集信息然后被ARM服务器接收，然后将这些具体的信息显示在网页上，实时掌握信息的变化过程可以方便地提供给用户做有效查询。

4微波站传感器组网研究

微波站中部署各种类型传感器，设计传感器网络组网的方案，将各种类型传感器监测的数据进行收集、汇总、压缩和传输至自动化安防监测平台，实现对微波站环境的实时监测。网络无控制中心，在无线传感器网络中所有节点都是平等的，没有预先设置的中心节点，各节点通过分布式算法来协调，在没有人工干预的情况下节点自动组织起一个无线网络，是对等式网络。节点可以随时加入或者离开网络，网络也不会因为单个节点的失效而崩绩。

微波站中装置温度传感器，门禁上装置加速度传感器，其中温度传感器和加速度传感器之间采用Zigbee协议互联，并采用无线供能技术对其进行供电。汇聚节点采集温度传感器和加速度传感器的数据，并通过GPRS通信方式上传至云服务器。

4结束语

本文针对无人值守微波站特点，分别从门禁传感装置、图像采集传感装置、温度传感装置三个方面对无线传感技术进行了相关研究，同时对微波站传感器组网提供了方案，从而为保障无人值守站点的安全可靠运行提供必要支撑。