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《大庆石油学院》 2008年
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基于ARM和WLAN的油田配电网终端数据远传关键技术研究

王秀芳  
【摘要】: 油田配电系统结构复杂、位置分散、可变负荷多、吨油耗电量大、配电网终端数据采集实时性差。为了加强油田配电系统的信息化管理,优化系统的运行,开展了基于ARM和WLAN的油田配电网终端数据远传关键技术研究。主要内容包括: 1.针对油田配电网终端数据采集实时性差的现状,开展嵌入式数据采集的研究。以ARM7处理器LPC2210为硬件平台,扩展了基于WLAN的无线通信芯片BWG200和RS232接口,使采集系统可以通过WLAN传输数据,解决了油田配电网终端用电计量难题,提高了数据采集的实时性和安全性。 2.针对目前油田数据远程无线传输速度慢、费用高的问题,从网路协议、拓扑结构、传输方式、接入点(AP)的位置和数量优化等方面对油田配电网终端数据无线传输系统进行分析。提出了基于遗传模拟退火算法的AP优化算法,克服了退火算法速度慢的缺点,防止了遗传算法易“早熟”收敛的问题。采用OPNET网络仿真平台对传输系统进行了建模和仿真,优化传输网络的性能。 3.为了提高油田配电网终端数据传输系统的吞吐量,减少网络延迟,对WLAN MAC层信道分配机制进行了研究,分析了DCF协议的自适应算法和PCF协议实时业务优先的调度算法。通过分析DCF和PCF的性能,对各站点发送数据帧时的竞争窗口值、发生碰撞时采取的退避机制进行改进,研究了DCF、PCF、DCF/PCF机制下WLAN的吞吐量、延迟服务性能,优化了系统的竞争窗口和退避指数参数。 4.为了提高油田配电网终端数据的传输质量,将3G移动通信系统的Turbo码作为信道编码。通过分析Turbo码的最优译码算法——MAP算法及其在对数域中的相关改进算法,提出了一种应用了衰减因子的改进译码算法,仿真结果表明,该算法可以改善Turbo码的译码性能。从帧长、码率、译码算法、交织器等方面对Turbo码进行适合于WLAN的改进,通过仿真分析了相关参数的变化对Turbo码性能的影响,与WLAN中广泛应用的卷积码进行比较,能够较大地提高WLAN传输质量。 5.针对现有无线传输网络的安全问题,将TNC超混沌系统用于油田配电网终端数据传输系统进行保密通信,提出了一种改进的超混沌序列加密算法,它具有有效的抵抗穷举法攻击的能力;采用了欠采样间隔来增加密钥空间,它具有抗非线性重组攻击的能力。通过仿真实现了该算法的加密和解密,结果表明本算法有加密速度快、易于软件实现、密钥空间大等优点。 通过对基于ARM和WLAN的油田配电网终端数据远传关键技术的研究,有效地解决了油田移动变电所的数据采集与无线传输问题,与现有方法相比,提高了采集数据的实时性和传输质量,为油田配电系统节能减耗提供了可靠依据。
【学位授予单位】:大庆石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP29-A2

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【参考文献】
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