架空送电线路在线监测系统的制作方法

本发明涉及电力监测技术领域，具体涉及架空送电线路在线监测系统。

背景技术：

架空送电线路特别是超高压、远距离、大容量的送电线路，在运行过程中受气象条件和外界环境等的影响经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等。其中导地线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题，严重时需要将全线路更换为新导线。目前微风振动已经严重威胁着电网架空送电线路的安全运行。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供架空送电线路在线监测系统。

本发明的目的采集以下技术方案来实现：

提供了架空送电线路在线监测系统，包括无线传感器网络监测模块、监控平台和智能终端，所述无线传感器网络监测模块基于无线传感器网络采集架空送电线路参数数据，并将采集到的架空送电线路参数数据发送到所述监控平台，所述监控平台用于接收、存储、显示架空送电线路参数数据，并将架空送电线路参数数据与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与监控平台连接，用于实时访问监控平台中的架空送电线路参数数据。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了架空送电线路监测，并在架空送电线路参数数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。

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本发明的结构框图；

图2是本发明监控平台的连接框图。

附图标记：

无线传感器网络监测模块1、监控平台2、智能终端3、数据存储模块10、数据处理模块20、异常报警模块30。

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、图2，本实施例提供的架空送电线路在线监测系统，包括无线传感器网络监测模块1、监控平台2和智能终端3，所述无线传感器网络监测模块1基于无线传感器网络采集架空送电线路参数数据，并将采集到的架空送电线路参数数据发送到所述监控平台2，所述监控平台2用于接收、存储、显示架空送电线路参数数据，并将架空送电线路参数数据与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端3通过通信网络与监控平台2连接，用于实时访问监控平台2中的架空送电线路参数数据。

优选地，所述监控平台2包括数据存储模块10、数据处理模块20、异常报警模块30，所述数据存储模块10与所述数据处理模块20连接，所述数据处理模块20与所述异常报警模块30连接。

优选地，所述的架空送电线路参数数据包括架空送电线路微风振动、导线温度、风偏角、气象环境数据。

本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了架空送电线路监测，并在架空送电线路参数数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。

在一个实施例中，所述的无线传感器网络监测模块1包括用于采集架空送电线路参数数据的传感器节点、用于收集簇内传感器节点发送的架空送电线路参数数据的簇头节点，还包括基站，所述簇头节点还用于将收集的簇内传感器节点发送的架空送电线路参数数据与自身采集的架空送电线路参数数据进行融合操作，将融合结果发送至基站，进而由基站发送至监控平台2。

在一个实施例中，进行簇头节点的竞选时，具体执行：

(1)定义邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，在每一轮的簇头节点竞选中，任意传感器节点确定自身竞选为簇头节点的概率，设表示传感器节点竞选为簇头节点的概率，的计算公式为：

式中，为传感器节点的邻居节点数目，表示传感器节点的邻居节点中能量耗尽的节点数目，表示发送、接收电路的能耗，为自由空间信道模型的功率放大常数，为传感器节点的通信半径，为融合1bit的架空送电线路参数数据报所需耗费的能量，为多径衰减信道模型的功率放大常数，为传感器节点到基站的距离；

其中，簇内架空送电线路参数数据传输采用自由空间信道模型，簇间架空送电线路参数数据传输采用多径衰减信道模型；

(2)传感器节点随机选择一个0到1之间的数字，如果选择的数字小于，则传感器节点当选为临时簇头节点；

(3)若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

在临时簇头节点的竞选中，考虑到传感器节点成为簇头节点时的收益、传感器节点的邻居节点数目以及传感器节点到基站的距离，最终计算传感器节点竞选为簇头节点的概率，以该概率来决定传感器节点是否当选为临时簇头节点，使得传感器节点能够在最小化能耗和提供网络服务之间获得更好的均衡，从而更有效地节省传感器节点的能耗；

本实施例先进行临时簇头节点的竞选，并进一步在临时簇头节点中选择真正的簇头节点，避免了相邻的传感器节点同时被选为簇头节点，且使得簇头节点的选择具有一定程度的随机性，可更好地均衡传感器节点间的能耗，延长无线传感器网络监测模块1的生命周期，保障架空送电线路在线监测系统的有效运作。

在一个实施例中，当所有簇头节点被确定后，传感器节点从自己的邻居簇头节点中选择含有邻居传感器节点数目最小的一个作为自己的簇头，并在通信半径内广播加入消息，对应的簇头节点接收到该广播消息后发送确认加入消息，其他没有邻居簇头节点的传感器节点接收到广播消息后，根据该广播消息选择一个状态值最优的邻居节点作为中继加入到邻近的簇，其中，设表示传感器节点的第个邻居节点的状态值，的计算公式为：

式中，为传感器节点的第个邻居节点的当前剩余能量，表示传感器节点与其第个邻居节点间的距离，表示传感器节点的第个邻居节点与传感器节点的簇头节点之间的距离，表示传感器节点与其簇头节点之间的距离。

本实施例中，传感器节点从自己的邻居簇头节点中选择含有邻居传感器节点数目最小的一个作为自己的簇头，没有邻居簇头节点的传感器节点选择一个状态值最优的邻居节点作为中继加入到邻近的簇，本实施例设定的分簇路由协议简单有效，分簇效率较高，且中继的选择考虑了邻居节点的当前剩余能量和距离因素，有利于保障簇内架空送电线路参数数据传输的可靠性，节省簇内架空送电线路参数数据传递到簇头节点的能耗。

在一个实施例中，当簇头节点离基站为多跳距离时，簇头节点选择离基站更近的簇头节点作为自己的路由节点以转发自身融合的架空送电线路参数数据，具体包括：

(1)簇头节点将距离基站更近的邻居簇头节点作为自己的临时路由节点，存入集合，并计算集合中各临时路由节点的能量代价值，设表示集合中第个临时路由节点的能量代价值，的计算公式为：

式中，为簇头节点与该第个临时路由节点之间的距离，表示该第个临时路由节点与基站之间的距离，为集合中第个临时路由节点所在簇的传感器节点数目；

(2)对临时路由节点按照能量代价值由小到大的顺序进行排序，选择前1/2的临时路由节点作为最终路由节点候选者，并存入集合；

(3)簇头节点从集合中选择当前剩余能量最多的簇头节点作为自己最终的路由节点。

本实施例提出了一种针对于簇头节点的路由节点选择策略，该策略考虑了邻居簇头节点的能量代价值以及当前剩余能量，在能量代价值较小的簇头节点中选择当前剩余能量最大的簇头节点作为最终的路由节点，一方面能够节省路由节点选择成本，另一方面能够较小化转发架空送电线路参数数据的能耗，均衡不同簇头节点间的簇间架空送电线路参数数据的负担，进一步节省架空送电线路参数数据收集能耗，从而有益于延长无线传感器网络监测模块1的生命周期，节省架空送电线路在线监测系统的运行成本。

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。