煤礦電網(wǎng)輸電線路故障檢測(cè)的WSN時(shí)間同步算法研究.pdf

1、煤礦電網(wǎng)輸電線為煤礦的安全生產(chǎn)提供動(dòng)力保障，在其故障檢測(cè)中，WSN技術(shù)相比傳統(tǒng)的有線檢測(cè)技術(shù)具有自組織、功耗低、靈活度高、傳輸延遲低等多方面的優(yōu)勢(shì)，但其前提是各WSN節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘能夠保持同步，從而協(xié)作的處理數(shù)據(jù)信息，使煤礦電網(wǎng)輸電線故障點(diǎn)的定位能夠準(zhǔn)確、快速、可靠。本文主要討論研究了煤礦電網(wǎng)輸電線路故障檢測(cè)的WSN時(shí)間同步問(wèn)題，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　(1)結(jié)合WSN的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及煤礦電網(wǎng)輸電線路的帶狀拓?fù)洌疚奶岢隽艘环N基于

2、WSN的樹狀分層時(shí)間同步算法RBTP。此算法分為層次發(fā)現(xiàn)及子節(jié)點(diǎn)收集和時(shí)間同步兩個(gè)階段。整個(gè)WSN節(jié)點(diǎn)分為參考節(jié)點(diǎn)、應(yīng)答節(jié)點(diǎn)以及非應(yīng)答節(jié)點(diǎn)。參考節(jié)點(diǎn)與應(yīng)答節(jié)點(diǎn)之間的同步數(shù)據(jù)包采用雙向報(bào)文交換，對(duì)采集的同步時(shí)間戳數(shù)據(jù)利用最大似然估計(jì)進(jìn)行處理以估算出時(shí)鐘相偏和頻偏。在參考節(jié)點(diǎn)與其它非應(yīng)答節(jié)點(diǎn)之間，采用最小二乘法對(duì)同步時(shí)間戳信息進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)兩者之間的同步。通過(guò) MATLAB仿真，該算法的能耗相比于傳統(tǒng)的 TPSN算法降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，比

3、RBS算法降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，且同步精度在仿真顯示的同步次數(shù)范圍內(nèi)能夠滿足煤礦電網(wǎng)輸電線路故障檢測(cè)對(duì)時(shí)間同步精度的要求。
　　(2)結(jié)合煤礦輸電線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在對(duì)RBTP算法仿真分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于WSN的簇狀分層時(shí)間同步算法CLLTP。該算法分為分簇分層和時(shí)間同步兩個(gè)階段，同步階段又可細(xì)分為簇頭節(jié)點(diǎn)以及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)同步。簇頭節(jié)點(diǎn)與基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)之間采用雙向組播同步機(jī)制，并利用最大似然估計(jì)計(jì)算時(shí)鐘偏差；簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)采用雙向廣播同步機(jī)制，