一种实时智能的架空输电线路监测系统的制作方法

本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种实时智能的架空输电线路监测系统。

背景技术：

随着工业化、城镇化进程不断加快，电力需求持续增长，一个坚强、可靠的现代化大电网对于保障国家能源安全，在更大范围内优化能源配置，具有不可替代的作用。建设具有信息化、数字化、自动化特征的智能电网是安全、可靠、高效输电的保障，是电力科学发展的方向，对电网的监测也尤其重要。作为电力输送纽带的输电线路具有分散性大、距离长、难以巡视及维护等特点，因此对输电线路的远程监测成为一项迫切工作。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种实时智能的架空输电线路监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种实时智能的架空输电线路监测系统，包括数据采集子系统和数据异常分析子系统。

数据采集子系统包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，其中传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的架空输电线路参数发送至汇聚节点；汇聚节点汇聚各传感器节点发送的架空输电线路参数，进行处理后转发至数据异常分析子系统。

数据异常分析子系统用于对汇聚节点发送的架空输电线路参数进行分析处理和显示，并在架空输电线路参数异常时进行报警。

优选地，所述数据异常分析子系统包括数据处理器和显示器，该数据处理器将收到的架空输电线路参数与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。

本发明的有益效果为：可实时远程监测输电线路的温度，电压，电流，张力等相关物理参数值，避免了布线的麻烦且监测精度高。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明一个实施例一种实时智能的架空输电线路监测系统的结构示意框图；

图2是本发明一个实施例的数据异常分析子系统的框图示意图。

附图标记：

数据采集子系统1、数据异常分析子系统2、报警子系统3、数据处理器10、显示器20。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供的一种实时智能的架空输电线路监测系统，包括数据采集子系统1、和数据异常分析子系统2。

数据采集子系统1包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的架空输电线路参数发送至汇聚节点；预先设定各传感器节点的通信距离，网络初始化时，传感器节点通过分簇路由协议分成多个簇，每个簇包括一个簇头以及多个传感器节点；簇头收集簇内各传感器节点采集的架空输电线路参数并发送至汇聚节点。

汇聚节点汇聚各传感器节点发送的架空输电线路参数，进行处理后转发至数据异常分析子系统2。

数据异常分析子系统2用于对汇聚节点发送的架空输电线路参数进行分析处理和显示，并在架空输电线路参数异常时进行报警。

其中，所述架空输电线路参数包括当前线路的张力、温度、电压和电流。

在一个实施例中，如图2所示，数据异常分析子系统2包括数据处理器10和显示器20，该数据处理器10将收到的架空输电线路参数与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器20进行比较结果显示。显示器20还用于实时显示架空输电线路参数，从而供监测人员实时查看输电线路的状态信息。

可选地，一种实时智能的架空输电线路监测系统还包括与数据处理器10连接的报警子系统3，当架空输电线路参数超出对应设定的安全阈值时，所述数据处理器10驱动报警子系统3进行报警。

其中，所述的报警子系统30包括蜂鸣报警子系统或者声光报警子系统，本实施例对此不作限定。

本发明上述实施例可实时远程监测输电线路的温度，电压，电流，张力等相关物理参数值，避免了布线的麻烦且监测精度高。

在一个实施例中，所述簇头收集簇内各传感器节点采集的架空输电线路参数并发送至汇聚节点，具体包括：

(1)初始时簇头通过与其他簇头的信息交互，获取邻居簇头信息，并根据所述邻居簇头信息选取一个邻居簇头作为中继节点；

(2)在架空输电线路参数传输阶段，簇头根据自身能量计算发送距离并进行定期更新，当簇头到汇聚节点的距离未超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的架空输电线路参数发送至汇聚节点，当簇头到汇聚节点的距离超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的架空输电线路参数发送至所选取的中继节点，

其中，所述发送距离的计算公式为：

式中，xi为簇头i的发送距离，ui为簇头i的当前剩余能量，ui0为簇头i的初始能量，di为簇头i的通信距离，p为预设的基于能量的衰减因子，p的取值范围为[0.7,0.8]。

本实施例基于簇头的能量设定了发送距离的计算公式，创新性地为簇头发送架空输电线路参数的路由方式选择给出了较好的衡量标准，即当簇头到汇聚节点的距离未超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的架空输电线路参数发送至汇聚节点，当簇头到汇聚节点的距离超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的架空输电线路参数发送至所选取的中继节点。簇头基于发送距离选择合适的路由方式，有利于减少簇头发送架空输电线路参数的能量消耗，避免簇头因能量快速消耗而失效，保障无线传感器网络中路由的稳定性。

优选地，所述的分簇路由协议为基于leach的路由协议。

在一种能够实现的方式中，所述的根据所述邻居簇头信息选取一个邻居簇头作为中继节点，包括：

(1)簇头将满足备选条件的邻居簇头作为备选中继节点，构建备选中继节点集：

(2)簇头在备选中继节点集中选取距离最近的备选中继节点作为中继节点；

所述备选条件为：

式中，qij表示簇头i对其邻居簇头j的信任度，初始时，簇头对各邻居簇头的信任度皆为1；qil表示簇头i对其第l个邻居簇头的信任度，ni为簇头i的邻居簇头数量，x(i,o)为簇头i到汇聚节点的距离，x(j,o)为所述邻居簇头j到汇聚节点的距离，f[x(i,o)-x(j,o)]为判断取值函数，当x(i,o)-x(j,o)≥0时，f[x(i,o)-x(j,o)]＝1，当x(i,o)-x(j,o)＜0时，f[x(i,o)-x(j,o)]＝0。

本实施例基于簇头对其各邻居簇头的信任度情况，选择距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选中继节点，并进一步在备选中继节点集中选择距离最近的备选中继节点作为中继节点，来负责转发簇头所采集的架空输电线路参数。本实施例相应地设置了备选中继节点的选取备选条件，为备选中继节点的选取提供了一个合适的标准，一方面保证了架空输电线路参数不会向汇聚节点相反的方向传输，另一方面保障了架空输电线路参数转发的可靠性。

本实施例通过在备选中继节点集中选取距离最近的备选中继节点作为中继节点，有利于尽可能地节省架空输电线路参数转发的能量，降低能量消耗成本。

在一个实施例中，簇头每隔一个时间段δt获取中继节点的能量信息，当中继节点的当前剩余能量低于预设的能量下限时，簇头将该中继节点从备选中继节点集中剔除，并更新备选中继节点集，在更新后的备选中继节点集中选择距离最近的备选中继节点作为新的中继节点。

本实施例进行中继节点的实时更新，有利于均衡各簇头的能耗。

在一种实施方式中，所述更新备选中继节点集，包括：

(1)簇头更新其对当前备选中继节点集中各备选中继节点的信任度：

式中，qic(z+1)表示簇头i在第z+1次更新的对其备选中继节点c的信任度，qi7(z)为簇头i在第z次更新的对其备选中继节点c的信任度，uic为所述备选中继节点c的当前剩余能量，uic0为所述备选中继节点c的初始能量，ric为所述备选中继节点c的缓存列表中的架空输电线路参数包数量，uq为预设的转发一个架空输电线路参数包所消耗的能量，umin为预设的能量下限，e^-k为信任度衰减因子，e为欧拉常数，k∈(0,0.2]；

(2)簇头根据更新的信任度，判断当前备选中继节点集中各备选中继节点是是否满足所述备选条件，将不满足所述备选条件的备选中继节点从当前备选中继节点集中剔除，完成备选中继节点集的更新。

本实施例创新性地设定了信任度的更新公式，该更新公式根据能量以及转发缓存数据可能导致的能量消耗情况来评判备选中继节点相对于簇头的信任度，并基于更新的信任度重新判断当前备选中继节点集中各备选中继节点是否满足备选条件，从而筛除不合适的备选中继节点。

本实施例使得备选中继节点的选取具有一定的鲁棒性，有利于提高相对能量充足、架空输电线路参数转发任务量少的邻居簇头成功担任中继节点的概率，从而进一步均衡网络内各簇头的能耗，延长无线传感器网络的寿命。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。