基于自适应提升小波变换的电能质量检测节点

3.3 无线收发模块设计
ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4 GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。目前市场上支持2.4 GHz的无线射频芯片的种类和数量比较多,主要有AP1110、nRF24L01、CC1100、CC2420、CC2430等芯片。CC2430芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR工业标准为支持，得到嵌入式机构的高度认可。本文选择高集成、低功耗、支持ZigBee协议的芯片CC2430完成无线收发电路的设计。
4 系统软件设计
4.1 嵌入式操作系统TinyOS
无线传感网络节点具有能量有限、计算能力有限、分布范围广、网络动态性能强以及网络中数据量大等特点[7]，决定了网络节点的操作系统应满足小代码量、模块化、低功耗、并发操作性和健壮性等要求，这是传统的操作系统无法满足的，如μCOS-II、Vx-Works等。
本文选用美国加州大学伯克利分校专为无线嵌入式传感网络定制的嵌入式操作系统TinyOS，力图用最少的硬件支持网络传感器的并发密集型操作。TinyOS在任务调度上采用了非剥夺的先来先服务FCFS(First Come First Served)调度策略，一个任务一旦获得CPU使用权就不会被除了中断之外的其他任务打断。这样在建立任务时，就不用为每个任务都分配一个堆栈空间，所有的任务共用一个堆栈空间，节约了操作系统的内存空间，且在任务上下文切换时也节约了切换时间。
4.2 系统软件流程
在系统软件设计中，无线传感网络节点间的通信机制是重点，如何合理设计节点间的收发数据机制是整个设计方案必须要解决的关键问题。软件功能主要包括数据采集和去噪、路由算法的实施以及无线传输。
现以无线通信为例说明系统软件流程，见图4。传感器网络采用广播通信方式，每一个节点都被分配一个唯一ID，当节点收到一个数据包时，先取出该数据包包头的ID与自己的ID相比较 ，若一致，则接收数据，否则丢弃。

5 PQD识别结果
针对淮南某用电企业重要电力设备的布局以及本系统节点的通信距离，完成了WSN的网络节点的部署。每一个网络节点都被分配一个唯一的ID。用信号发生器模拟各检测节点的实际PQD信号，检测节点完成电力参数的采集、PQD类型的识别和发送，并进行类型的LCD显示，节点识别结果如表1所示。

针对国内电能质量检测装置的现状，提出了基于ZigBee技术的电能质量检测节点的设计方案，为维护电网的稳定性、保证电网的经济运行和用电企业的节能减排提供了可靠的依据，具有一定的实用价值。本文创新点：
(1)利用自适应提升小波变换对PQD信号去噪和特征向量的提取，能够更准确地提取扰动特征向量，提高了扰动识别的速度和精度;
(2)基于ZigBee技术设计电能质量检测节点，很好地解决了有线通信的缺点，实现了电能质量的无线远程监控。
本文后续将进行以下工作：(1)为提高系统的实用性，需要到电力系统运行现场去采集样本数据以缩短理论和实际之间的差距。(2)改进传感器网络的数据融合算法，减少数据传输过程中WSN网络的能量损耗，提高WSN的使用寿命。
参考文献
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