年度计划执行况 汇报 116 x.doc

附件1 山西省科技重大专项 项目年度计划执行情况 项目名称: 3MW风力发电机组载荷测试与远程诊断监测系统 项目编号： 20111101048 所属专项： 新能源关键技术 承担单位: 山西大学工程学院 项目负责人: 王灵梅 填表日期 2014年1月 山西省科学技术厅 二〇一三年四月 主要内容 （一）项目计划执行总体情况 1、无线部分 考核指标 1) 无线传输网络数据通信协议分析统计数据记录，安全性分析结论 2) 完成用例图、类图、行为图、数据流图等 完成情况:全部完成 具体如下： 无线传输网络数据通信协议分析 本阶段根据项目计划任务书的要求，针对无线传输网络数据通信部分的任务完成了以下工作：设计并开发了无线传输网络数据采集与通信软硬件系统，并进行了数据通信性能测试（可靠性、吞吐量、安全性等）。 无线传感器数据采集系统的设计开发是计划任务规定任务以外新增加的任务。计划任务书要求只在数据通信部分采用无线通信协议，但本项目组额外开发设计了独立的无线传感器数据采集系统，其目的是建立从采集到数据通信全程无线网络，用zigbee技术解决有线网络大量连接线形成的组网难度大、线缆自身引起测量误差、采集仪对生产设备运行可能造成的干扰等问题。 Zigbee具有大规模灵活自组织、高可靠性、高安全性、长期低功耗运行特性可以根据现场复杂环境采取网状结构组网，避免障碍物阻断网络、消除检测盲点，实现全覆盖、且具有强大的系统容错和远程交互能力。 无线传感器数据采集系统组成原理如图1、图2所示。 图1 无线数据通信模块组成原理 图2 无线传感器硬件结构设计图 无线数据通信系统拓扑结构如图3所示。 图3 无线数据通信拓扑结构 无线通信协议分析 （1）兼容性ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调（Coordinator）自动建立网络，采用载波侦听/冲突检测（CSMA-CA）方式进行信道接入为了可靠传递，还提供全握手协议 网络容量大对比：一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是主控（Master）设备，其余则是从属（Slave）设备。若是通过网络协调（NetworkCoordinator），整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，整个ZigBee网络节点的数目将十分可观安全性Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制清单（ACL）来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准（AES）的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件数据传输可靠ZigBee的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短 图4 协调器数据通信测试图 在射频收发模块的设计方面，项目组根据现场不同类型的工况，供电条件等比如变频器干扰源的位置等研究制定了wifi补充方案，并进行了并发多路信号采集通信的软硬件系统联合测试，从数据采集通信的逐级转发处理能力方面进行了验证，具有准确性、可靠性和安全稳定性。Wifi技术在供电条件具备的环境下成为可选方案。 远程系统详细设计 TCP/IP协议(Transfer Control ProtocolInternet Protocol) 即数据传输协议，是网络中的基本通信协议。 TCP/IP协议因其体系结构简单、易于实现跨平台的应用程序开发和异构网络之间的程序兼容，被越来越广泛应用到变电站自动化系统中。作为网络通信协议，TCP 可以为高层应用提供高效、可靠的端到端通信服务，并提供了通用的传输接口以屏蔽具体通信细节。TCP/IP通信协议接口，可以变电站内的数据通信TCP/IP模式传输，变电站。，本地监控室就可以利用TCP/IP协