面向电力信息物理系统的时间同步装置设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着科学的发展与现实的需要，电力系统已不再满足于传统的运行模式，由信息化逐步走向智能化将是未来的发展趋势。电力的智能化需要各项先进技术的支持与应用，需要检测技术、通信技术、自动化控制技术、集成电路技术及计算机控制技术的支持。在这些关键组成部分中，通信技术扮演着中流砥柱的角色。电力信息物理系统（cyber-physical system，cps）。这一概念最早是由美国国家基金委在2006年提出的，研究两年后即被选定为国家战略性发展方向，并在2014年成立电力信息物理系统公共工作小组（pwgcps）。随后，cps技术引起了世界的关注，日本、新加坡、欧盟都对新技术进行关注与研究，德国更是把它作为工业4.0的支撑技术，而且已经创立了世界首个cps实验室。我国划也结合国内的发展情况，在电力电网领域，国家高技术研究发展计划“863”计划及国家自然科学基金都有对cps相关技术的研究。

近年来，对于信息物理系统的时间同步技术研究也百花齐放。时间同步在集散控制、运行安全以及无线传感网等是不可或缺的。而无线传感网现在已成为信息物理系统的一个重要研究方向。无线传感网（wireless sensor networks，wsn）是由传感器和若干节点构成，其组成大致分为通信模块、数据采集模块、处理模块以及能源模块。

2. 研究内容和预期目标

本课题从实际应用角度出发，面向电力cps系统设计一种时间同步算法装置，装置包括：时间基准信号接收模块、时钟模块、同步信号输出模块等。

研究内容一：针对面向信息物理系统的时间同步装置设计，理解无线传感器网络的体系结构和无线传感器网络时间同步协议。

研究内容二：分析无线传感器网络时间同步算法的基本原理，给出了时间同步的设计要点，并且按照设计要点的要求，对现有的几种典型的时间同步算法的工作流程、适用范围、优缺点进行了研究论证。

3. 研究的方法与步骤

面向电力信息物理系统设计时间同步装置，将进行了以下几项研究步骤：

研究步骤一：查阅以下几方面的资料：电力信息物理系统的原理和基本组成；时间同步的原理及发展现状；基于无线传感网的时间同步装置；

基于无线通信技术进行时间戳信息交换的原理：zigbee2530的硬件原理及模块功能

4. 参考文献

[1] 彭海波;电力信息物理系统若干关键技术研究[d];天津大学;2017.

[2] 周春阳;面向信息物理系统的实时数据对象调度关键技术研究[d];华中科技大学；2019.

[3] 郭安;智能车间信息物理系统关键技术研究[d];中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所);2018.

5. 计划与进度安排

（1）2022-03-01～2022-03-19 查阅技术资料，确定研究内容和系统架构，撰写开题报告；

（2）2022-03-20～2022-03-27 结合总体架构，完成传感器选型、系统硬件功能分析和设计；

（3）2022-03-28～2022-04-19 设计系统硬件电路，编写系统软件程序；