一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统的制作方法

本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统。

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、互动化特征的坚强智能电网是安全、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，因此对输电线路本体及周边环境以及气象参数进行远程监测成为一项迫切工作。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统。

本发明的目的采集以下技术方案来实现：

提供了一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统，包括输电线路参数信息收发模块、输电线路监控中心和智能终端，所述输电线路参数信息收发模块基于无线传感器网络采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述输电线路监控中心，所述输电线路监控中心用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息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输电线路监控中心连接，用于实时访问输电线路监控中心中的输电线路参数信息。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了输电线路监测，并在输电线路参数信息异常时进行报警，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是本发明输电线路监控中心的连接框图。

附图标记：

输电线路参数信息收发模块1、输电线路监控中心2、智能终端3、信息接收模块10、信息处理模块20、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，本实施例提供的一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统，包括输电线路参数信息收发模块1、输电线路监控中心2和智能终端3，所述输电线路参数信息收发模块1基于无线传感器网络采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述输电线路监控中心2，所述输电线路监控中心2用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息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通过通信网络与输电线路监控中心2连接，用于实时访问输电线路监控中心2中的输电线路参数信息。

优选地，所述输电线路监控中心2包括信息接收模块10、信息处理模块20、报警模块30，所述信息接收模块10与所述信息处理模块20连接，所述信息处理模块20与所述报警模块30连接。

优选地，所述的输电线路参数信息收发模块1包括多个输电线路监测节点和一个基站，其中输电线路监测节点包括处理器单元、无线通信单元、信息采集单元、能量供应单元和智能开关，无线通信单元、信息采集单元和智能开关皆与处理器单元连接。

优选地，所述的输电线路参数信息包括输电线路的张力、温度、电压和电流。

本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了输电线路监测，并在输电线路参数信息异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。

优选地，所述输电线路参数信息收发模块1包括传感器节点和基站，传感器节点根据改进的分簇协议进行分簇，每个簇中的传感器节点的采集和传输由簇首进行管理，簇内的传感器节点将输电线路参数信息发送至簇首，簇首汇聚簇内传感器节点发送的输电线路参数信息后，转发至基站，再由基站将输电线路参数信息通过移动网络通信方式上传至输电线路监控中心2。

优选地，所述改进的分簇协议，具体包括：

(1)在无线传感器网络区域内选择多个传感器节点作为初始簇首；

(2)对无线传感器网络区域内的传感器节点进行分簇，具体包括：对计算各个传感器节点到初始簇首的距离，各传感器节点加入距离最近的初始簇首所在的簇中，从而形成多个簇；

(3)按照下列公式计算每个簇内传感器节点的权值：

式中，表示第g个簇内的第i个传感器节点，表示传感器节点的权值，表示传感器节点的剩余能量，表示传感器节点的一跳邻居节点个数，表示传感器节点的第j个一跳邻居节点的剩余能量，kg表示第g个簇具有的传感节点数目；

(4)将权值大于设定权值阈值的传感器节点作为候选簇首，形成候选簇首集，每一轮输电线路参数信息采集周期中，每个簇在候选簇首集内选择剩余能量值最大的传感器节点担任该簇本轮输电线路参数信息采集的簇首。

本优选实施例在每一轮输电线路参数信息采集周期中，在候选簇首集内选择剩余能量值最大的传感器节点担任该簇本轮输电线路参数信息采集的簇首，能够让性能优异的传感器节点轮流担当簇首，平衡输电线路参数信息收发模块1的网络能耗，延长输电线路参数信息收发模块1的网络生命周期。

优选地，进行输电线路参数信息采集时，每个簇中选择最优数目的传感器节点进行输电线路参数信息采集，不采集输电线路参数信息的传感器节点进入睡眠状态，具体包括：

(1)设定最优数目ρ，对各传感器节点按照剩余能量值由大到小的顺序进行排列，选择前ρ个传感器节点进行输电线路参数信息采集，其余传感器节点进入睡眠状态；

(2)每一轮输电线路参数信息采集完成后，评测传感器节点采集的输电线路参数信息是否满足下列最优数目更新条件：

式中，表示第g个簇内的第i个传感器节点，mg为第g个簇具有的传感器节点数目，表示当前轮采集的输电线路参数信息，表示上一轮采集的输电线路参数信息，con[·]表示计数函数，用于统计满足条件的传感器节点个数，μm为设定的数据差异阈值，nm为设定的数目阈值；

(3)若不满足最优数目更新条件，在下一个周期按照原最优数目选取进行输电线路参数信息采集的传感器节点；若满足最优数目更新条件，更新最优数目为ρ＝ρ+1，并在下一个周期按照更新的最优数目选取进行输电线路参数信息采集的传感器节点。

本优选实施例能够使得属于同一个簇内的传感器节点能够轮流进行输电线路参数信息采集，其他传感器节点则可以进入休眠状态以保存能量，并且在输电线路参数信息差异较大时进行最优数目的调整，能够保障输电线路参数信息采集的精度，并均衡输电线路参数信息收发模块1的网络能耗。

优选地，进行输电线路参数信息采集的传感器节点根据设定的采样频率进行首轮输电线路参数信息采集，并在后续的输电线路参数信息采集过程中根据输电线路参数信息的变化情况进行采样频率的定期调整，具体为：

(1)簇首设定所在簇内的传感器节点进行输电线路参数信息采集的初始采样频率、最大采样频率

(2)传感器节点根据初始采样频率进行首轮输电线路参数信息采集，每采集的时间到达一个设定的周期t时，评测传感器节点采集的输电线路参数信息是否满足下列采样频率调整条件：

式中，表示第g个簇内的第i个传感器节点，i＝1,2,…,ng，ng表示第g个簇内具有的进行输电线路参数信息采集的传感器节点的数目，分别表示传感器节点在t+1、t时刻采集的输电线路参数信息，t0为初始采样时间，θ为设定的数据变化度阈值；

(3)当任一个传感器节点满足上述采样频率调整条件时，将采样频率调整为：

若皆不满足上述采样频率调整条件时，将采样频率调整为：

1)时，

2)当时，

式中，为调整后的采样频率，为调整前的采样频率，

本优选实施例根据输电线路参数信息的变化程度进行传感器节点采样频率的定期调整，并进一步设置了采样频率的调整策略，能够在传感器信号不稳定时保持较高的采样频率，避免有效输电线路参数信息的丢失，在传感器信号稳定时适时降低采样频率，减少能耗的浪费，从而尽可能减少需要传输的输电线路参数信息量，保持输电线路参数信息采集的精度的前提下延长输电线路参数信息收发模块1的网络生命周期，保障输电线路监控系统的正常运作。

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。