本发明涉及输变电设备状态在线监测技术领域，具体涉及输电线路导线状态实时监测装置。
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，因此对输电线路导线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，本发明提供输电线路导线状态实时监测装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了输电线路导线状态实时监测装置，包括无线传感器网络、基站设备和输电线路监测平台；所述无线传感器网络包括多个传感器节点，传感器节点对输电线路导线进行监测感知，并将获得的输电线路导线状态信息发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的输电线路导线状态信息，进行处理后转发至输电线路监测平台；输电线路监测平台用于对基站设备发送的输电线路导线状态信息进行分析处理和显示，并在输电线路导线状态信息异常时进行报警。
优选地，所述输电线路导线状态信息包括导线监测点处的温度、位移加速度和/或角度信息。
优选地，所述输电线路监测平台包括信息处理模块和显示模块，该信息处理模块将收到的输电线路导线状态信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示模块进行比较结果显示。
本发明的有益效果为：在输电线路导线状态监测中采用无线传感器网络，实现了对输电线路导线状态的全方位、多参量监测，大大提高了监测的精度。
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本发明一个实施例输电线路导线状态实时监测装置的结构示意框图；
图2是本发明一个实施例的输电线路监测平台的框图示意图。
附图标记：
无线传感器网络1、基站设备2、输电线路监测平台3、报警器4、信息处理模块10、显示模块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，本实施例提供的输电线路导线状态实时监测装置，包括无线传感器网络1、基站设备2和输电线路监测平台3。
无线传感器网络1包括多个传感器节点，传感器节点对输电线路导线进行监测感知，并将获得的输电线路导线状态信息发送至基站设备2。
基站设备2汇聚各传感器节点发送的输电线路导线状态信息，进行处理后转发至输电线路监测平台3。
输电线路监测平台3用于对基站设备2发送的输电线路导线状态信息进行分析处理和显示，并在输电线路导线状态信息异常时进行报警。
其中，所述输电线路导线状态信息包括导线监测点处的温度、位移加速度和/或角度信息。
其中，传感器节点内置至少一种下述传感器：
三轴加速度传感器，用于采集导线监测点处的位移加速度；
角度传感器，用于采集导线监测点处的导线角度；
温度传感器，用于采集导线监测点处的温度。
在一个实施例中，如图2所示，输电线路监测平台3包括信息处理模块10和显示模块20，该信息处理模块10将收到的输电线路导线状态信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示模块20进行比较结果显示。显示模块20还用于实时显示输电线路导线状态信息，从而供监测人员实时查看输电线路导线的状态信息。
可选地，该输电线路监测平台3为计算机或云服务器。
可选地，系统还包括与信息处理模块10连接的报警器4，当输电线路导线状态信息超出对应设定的安全阈值时，所述信息处理模块10驱动报警器4进行报警。
其中，所述的报警器30包括蜂鸣报警器或者声光报警器，本实施例对此不作限定。
本发明上述实施例在输电线路导线状态监测中采用无线传感器网络，实现了对输电线路导线状态的全方位、多参量监测，大大提高了监测的精度。
在一个实施例中，基站设备2在网络初始化阶段向网络广播初始化信息，获取各传感器节点到基站设备2的最小跳数。
在一个实施例中，传感器节点将采集的输电线路导线状态信息通过并行多径路由方式传输至基站设备2，具体为：传感器节点向基站设备2发送路径探测包，接收基站设备2反馈的路由路径信息，将路由路径信息中的多个优选路由路径作为输电线路导线状态信息传输的路径，计算出每条优选路由路径的合理负载，将采集的输电线路导线状态信息按照负载比例分割后分配给各优选路由路径进行传输。
本实施例将输电线路导线状态信息分流到多条路由路径中同时进行传输，能够有效提高输电线路导线状态信息传输的效率。
在一个实施例中，设始发路径探测包的传感器节点为源节点，传感器节点接收到源节点发送的路径探测包后，执行下述操作：
(1)处理路径探测包得到源节点到基站设备2的多条路由路径，其中每个路径探测包携带了一条路由路径的基本信息，所述的基本信息包括该路由路径中包含的传感器节点、链路状态信息及带宽需求信息，所述的传感器节点为负责转发输电线路导线状态信息的传感器节点；
(2)确定每条路由路径的总时延，将总时延大于预设的时延阈值的路由路径剔除，将剩余的路由路径作为初始粒子群，计算其中每个粒子的适应度；
(3)根据源节点的带宽需求估计需要的路由路径数M，对初始粒子群进行M均值聚类，根据聚类结果将粒子分成M个种群；
(4)采用多种群粒子群优化算法对M个种群进行路径优化，得到每个种群的优选路由路径；
(5)沿每条优选路由路径将对应的优选路由路径信息发送给源节点并更新源节点的路由表，进而源节点得到多个优选路由路径。
本实施例在多种群粒子群优化算法的基础上制定了一种多路径路由算法，基站设备2根据该多路径路由算法来确定传感器节点的多个优选路由路径，可有效地减少传感器节点的负担。本实施例在确定初始粒子群时，预先将不满足时延要求的路由路径进行剔除，将剩余的路由路径作为初始粒子群，可有效地提高了路由路径确定的速度，降低粒子搜索的复杂度。
其中，本实施例的适应度函数的计算公式为：
式中，H(a)表示路由路径a的适应值，W(a)为路由路径a中当前剩余能量最小传感器节点的剩余能量，G(a)为路由路径a的总链路开销，D(a)为路由路径a的最大传感器节点间距，Wmin、Gmax、Dmax分别是为满足网络服务质量要求而设定的最小能量值、最大链路开销值、最大间距值。
本实施例在设计适应度函数时，考虑了传感器节点的当前剩余能量、总链路开销和节点间距，使得得到的多个优选路由路径具备更高的路由成功率和节能性能，保障输电线路导线状态信息传输的可靠性。
在一个实施例中，采用多种群粒子群优化算法对M个种群进行路径优化，具体包括：
(1)各种群根据适应度值找出自己的全局最优位置；
(2)各种群粒子按照下列改进的速度公式求出飞行速度：
式中，Vk(y+1)表示粒子k在y+1时刻的速度，Vk(y)表示粒子k在y时刻的速度，Xk(y)为粒子k在y时刻的位置，Hkrest为粒子k自身所经历的历史最优位置，Hgrest表示粒子k所在种群的全局最优位置，Hgrest(j)表示第j个种群的全局最优位置，其中j＝1,…,M，b1、b2、b3皆为加速常数，r1、r2、r3皆为在区间[0,1]内均匀分布的随机数，为惯性权重，其中C为预设的常量；
(3)各种群粒子按照下列位置公式改变自身位置：
Xk(y+1)＝Xk(y)+Vk(y+1)
式中，Xk(y+1)表示粒子k在y+1时刻的位置；
(4)达到优化目标，输出每个种群的优选路由路径Hgrest(j)，结束，否则回到(1)。
本实施例基于现有的多种群粒子群优化算法的基础上，对多种群粒子群优化算法中的速度公式进行改进。
一方面，本实施例对惯性权重进行了改进，将惯性权重定义为随着时间变化的系数，从而在算法初期惯性权重设为较大值，使得粒子搜索范围更大，而在后期将惯性权重设为较小值，使得算法能够收敛；
另一方面，本实施例考虑了各种群全局最优位置的交集，使不同种群的粒子能够向不同的方向飞行，避免相互交叉，从而减少种群粒子交叉的概率，保证任意两条优选路由路径之间不存在共同的传感器节点。
上述实施中，基站设备2每接收到源节点发送的一个路径探测包，则得到一条路由路径。
其中，路径探测包从源节点到基站设备2的过程，具体包括：源节点向网络广播路径探测包，收到路径探测包的传感器节点确定路径探测包中包含的传感器节点个数是否超过预设的个数阈值，当超过时舍弃该路径探测包，当没有超过时将自身的ID、当前剩余能量以及与上一跳传感器节点间的单跳链路信息加入到接收的路径探测包中，形成新的路径探测包，并选择一个邻居节点作为下一跳节点，将该新的路径探测包发送至下一跳节点，直至路径探测包到达基站设备2。
其中，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。在一个实施例中，传感器节点选择一个邻居节点作为下一跳节点时，具体执行：
(1)随机选择一个邻居节点；
(2)判断选择的邻居节点是否符合下一跳备选条件，若符合，则将该邻居节点作为下一跳节点，将新路径探测包发送至该邻居节点，若不符合，返回(1)；
下一跳备选条件为：
Wkj-Wmin>0
且
式中，Wkj表示传感器节点k所选择的邻居节点j的当前剩余能量，Wmin为设定的最小能量值，Qkj为邻居节点j到基站设备2的最小跳数，Qk为传感器节点k到基站设备2的最小跳数，Qmax为预设的最大跳数值，Qpre为路径探测包到达传感器节点k前已经过的跳数。
本实施例设计了从传感器节点向基站设备2发送路径探测包的具体机制，该机制简单高效，能够全面准确地获取路径探测包经过的路由路径的相关信息。
该机制中，收到路径探测包的传感器节点确定路径探测包中包含的传感器节点个数是否超过预设的个数阈值，当超过时舍弃该路径探测包，能够防止形成过长的路由路径；
另外，通过随机选择邻居节点的方式，能够确保探测的路由路径是随机的，而设定下一跳备选条件，能够避免传感器节点选到能量不足、跳数过大的下一跳节点。
通过上述机制获取路由路径，能够使获取到的路由路径满足实时性需求，提高链路信息采集的效率，使得传感器节点能够将采集到的输电线路导线状态信息实时快速地传输到输电线路监测平台3进行处理，从而监测人员能够根据处理结果及时采取相应的预防措施，保障输电线路安全工作。
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。