本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及输电线路无线监控系统。
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，本发明提供输电线路无线监控系统。
本发明的目的采集以下技术方案来实现：
提供了输电线路无线监控系统，包括传感监测装置、输电线路监控终端，所述传感监测装置用于采集输电线路区域环境传感数据，并将采集到的输电线路区域环境传感数据发送到所述输电线路监控终端，所述输电线路监控终端用于接收、存储、显示输电线路区域环境传感数据，并将输电线路区域环境传感数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则执行报警。
优选地，所述输电线路监控终端包括通信模块、处理模块、报警模块，所述通信模块与所述处理模块连接，所述处理模块与所述报警模块连接。
进一步地，还包括用户终端，所述的用户终端通过通信网络与输电线路监控终端连接，用于实时访问输电线路监控终端中的输电线路区域环境传感数据。
优选地，所述的输电线路区域环境传感数据包括输电线路区域温度、湿度、输电线路周围的震动信号。
本发明的有益效果为：实现了输电线路的无线监测，并在输电线路区域环境传感数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控和防护。
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本发明一个实施例的结构框图；
图2是本发明一个实施例的输电线路监控终端的连接框图。
附图标记：
传感监测装置1、输电线路监控终端2、用户终端3、通信模块10、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，本实施例提供的输电线路无线监控系统，包括传感监测装置1、输电线路监控终端2和用户终端3，传感监测装置1、用户终端3皆与输电线路监控终端2通信连接。
传感监测装置1用于采集输电线路区域环境传感数据，并将采集到的输电线路区域环境传感数据发送到所述输电线路监控终端2。
输电线路监控终端2用于接收、存储、显示输电线路区域环境传感数据，并将输电线路区域环境传感数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则执行报警。
用户终端3通过通信网络与输电线路监控终端2连接，用于实时访问输电线路监控终端2中的输电线路区域环境传感数据。
可选地，用户终端3还用于接收输电线路监控终端2在判定输电线路区域环境传感数据超过正常阈值范围时输出的报警信号。
在一个实施例中，如图2所示，所述输电线路监控终端2包括通信模块10、处理模块20、报警模块30，所述通信模块10与所述处理模块20、报警模块30连接，所述处理模块20与所述报警模块30连接。
可选地，通信模块10的功能由收发器进行实现，处理模块20的功能由处理器进行实现，报警模块30的功能由报警器进行实现。可选地，该报警器可为声光报警，本实施例对此不作限定。
在一个实施例中，所述的输电线路区域环境传感数据包括输电线路区域温度、湿度和/或输电线路周围的震动信号。例如，输电线路区域环境传感数据包括输电线路周围的震动信号的情况中，当输电线路因有人员攀爬、敲击及其周围有土方施工和大型机械接近等产生震动的现象时，传感监测装置1可以采集到信号。
本发明上述实施例实现了输电线路监测，并在输电线路区域环境传感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，所述的传感监测装置1包括传感器节点、数据处理节点、通信节点和汇聚节点，传感器节点用于对输电线路区域环境传感数据进行采集，并将采集的输电线路区域环境传感数据发送至其通信范围内的一个数据处理节点；数据处理节点对输电线路区域环境传感数据进行压缩处理后将压缩后的输电线路区域环境传感数据发送给其通信范围内的一个通信节点，通信节点用于收集多个数据处理节点的输电线路区域环境传感数据，并将收集的输电线路区域环境传感数据沿最优路由路径发送至汇聚节点，进而由汇聚节点汇聚输电线路区域环境传感数据并传输至输电线路监控终端2。
其中，多个传感器节点、数据处理节点、通信节点皆随机部署于设定的输电线路监测区域内。具体地，传感器节点、数据处理节点和/或通信节点随机耦合在输电线路上。
上述实施例中，传感器节点、数据处理节点、通信节点和汇聚节点共同构成用于监测输电线路的无线传感器网络。基于无线传感器网络技术实现输电线路的监测，避免了大量布线，且具有监测实时、快速和准确的优点。
在一个实施例中，传感器节点将采集的输电线路区域环境传感数据发送至其通信范围内的一个数据处理节点，具体包括：
(1)初始时，传感器节点与其通信范围内的各个数据处理节点进行信息交互，从而获取其通信范围内的各数据处理节点的信息，根据获取的信息计算其通信范围内各数据处理节点的优选值：
式中，wij表示位于传感器节点i通信范围内数据处理节点j的优选值，rij为该数据处理节点j到传感器节点i的跳数，pij0为该数据处理节点j的初始能量，qij为设定量的输电线路区域环境传感数据从传感器节点i发送到该数据处理节点j的能量开销，c1、c2为人为设定的权重系数；
(2)按照优选值由大到小的顺序对各数据处理节点进行排序，生成邻居数据处理节点列表；
(3)确定邻居数据处理节点列表中排序最前的数据处理节点是否满足能量要求，若满足，则将该数据处理节点作为目的节点，若不满足，则按照排序选择下一个数据处理节点，直至选出一个满足能量要求的数据处理节点作为目的节点，其中满足能量要求为当前剩余能量大于预设的最小能量值；
(4)将采集的输电线路区域环境传感数据持续发送至目的节点，直至目的节点不满足能量要求，返回(3)。
相关技术中，传感器节点通常是将当前剩余能量最大的数据处理节点作为输电线路区域环境传感数据发送的目的节点，然而这种方式容易导致当前剩余能量最大的数据处理节点极度消耗而快速失效，影响无线传感器网络的稳定性。
本实施例从能量开销和跳数两个角度出发制定了优选值的计算公式，由该计算公式可知，跳数小且能量开销小的数据处理节点具有更大的优选值。
本实施例中，传感器节点根据优选值生成邻居数据处理节点列表，因此，数据处理节点在邻居数据处理节点列表中的排序反映了传感器节点将输电线路区域环境传感数据发送至该数据处理节点的能量开销的大小。本实施例中传感器节点按照能量要求优先选择排序较前的数据处理节点作为目的节点，一方面能够尽可能减少输电线路区域环境传感数据传输的能量开销，另一方面能够避免数据处理节点因极度消耗而快速失效，提高无线传感器网络的稳定性。
在一个实施例中，数据处理节点将压缩后的输电线路区域环境传感数据发送给其通信范围内的一个通信节点，具体包括：
(1)初始化时，数据处理节点与其通信范围内的各个通信节点进行信息交互，从而获取其通信范围内的各通信节点的信息，根据获得的信息计算各通信节点的权值：
式中，hab表示通信节点的权值，d(a,b)为数据处理节点a与其通信范围内的通信节点b之间的距离，la为数据处理节点a的通信距离，qab为设定量的输电线路区域环境传感数据从数据处理节点a到通信节点b的能量开销，pab0为该通信节点b的当前剩余能量，v1、v2为预设的权重系数；
(2)根据权值由大到小的顺序对各通信节点进行排序，生成邻居通信节点列表；
(3)在将输电线路区域环境传感数据进行压缩后，确定邻居通信节点列表中排序最前的通信节点是否满足能量要求，若满足，则将该通信节点作为目的节点，若不满足，则按照排序选择下一个通信节点，直至选出一个满足能量要求的通信节点作为目的节点，其中满足能量要求为当前剩余能量大于预设的最小能量值；
(4)将压缩后的输电线路区域环境传感数据持续发送至目的节点，直至目的节点不满足能量要求，返回(3)。
现有技术中一般选择剩余能量最大的通信节点来转发数据，这种方式使得剩余能量最大的通信节点承担过多的数据转发任务，容易导致该通信节点失效。
相对于现有技术，本实施例设定了数据处理节点到通信节点的路由协议，其中从节点间距和能量开销两个角度出发设定了权值的计算公式，由该计算公式，距离数据处理节点距离越小、能量开销越小的通信节点具有更大的权值。
本实施例按照能量要求优先选择排序较前的通信节点作为目的节点，能够避免因持续选择当前剩余能量最大的通信节点来承担输电线路区域环境传感数据转发任务而导致该通信节点快速消耗能量，同时能够确保输电线路区域环境传感数据转发的能量开销较小化，节省了输电线路区域环境传感数据传输的通信成本，保障了输电线路区域环境传感数据传输的可靠性。
在一个实施例中，通信节点将收集的输电线路区域环境传感数据沿最优路由路径发送至汇聚节点，其中，由汇聚节点确定通信节点的最优路由路径，具体为：
(1)汇聚节点接收通信节点f发送的路由路径探测请求，获取通信节点f到汇聚节点的多条路由路径及相关信息，其中相关信息包括路由路径经过的通信节点信息和链路状态信息；
(2)根据获得的多条路由路径及相关信息，用改进的粒子群算法对路由路径进行优化，最终得到最优路由路径；
(3)根据得到的最优路由路径生成反馈信息，并将反馈信息沿该最优路由路径发送给通信节点f，并更新通信节点f的路由表，其中反馈信息包括最优路由路径的信息，从而通信节点f根据反馈信息中的最优路由路径发送输电线路区域环境传感数据。
其中，所述的改进的粒子群算法包括：
(1)将一条路由路径看成一个维数为n的粒子，其中n为该路由路径经过的通信节点总个数，用获取到的多条路由路径作为初始粒子群；
(2)计算每个粒子的适应度，根据粒子适应度更新个体极值和全局极值；
(3)设置全局极值对应的路由路径为全局最优路径，找到当前路由路径与全局最优路径相交的通信节点，用集合g表示，若g为空，则进行κ次节点替换操作，每次的节点替换操作具体为：在当前路由路径中随机选取两个互为邻居的通信节点，设为u1、u2，在u1、u2的共同邻居中找到一个属于全局最优路径的通信节点，设为u，若u与u1距离最近，则将u替换u1，若u与u2距离最近，则将u替换u2，若没有找到属于全局最优路径的通信节点，则不进行替换操作；
(4)当g不为空时，进行路径段替换操作，具体为：g中的通信节点将当前路由路径与全局最优路径分成了若干个路径段，将当前路由路径与全局最优路径进行对比，当当前路由路径中存在一个路径段与全局最优路径对应的路径段不同时，用全局最优路径中的路径段代替当前路由路径的对应的路径段；
(5)更新个体极值和全局极值，直至迭代更新次数大于设定的更新次数阈值。
现有技术中的粒子群算法具有易于描述、便于实现、参数少、群体规模小、收敛需要评估函数的次数少、收敛速度快等优点。然而，现有技术中的粒子群算法不能直接用来确定最优路由路径，一是因为本实施例中的每个粒子具有不同的维数，不适用粒子群算法中粒子维数相同的条件，二是因为现有的粒子群算法对粒子速度和位置的更新是根据运动方程中的加减法运算实现的，本实施例中由通信节点集组成的路由路径无法实现加减法的运算。
基于现有技术中的粒子群算法存在的问题，本实施例在现有的粒子群算法的基础上，改进了加减法的运算规则，相应地定义了节点替换操作和路径段替换操作规则，从而得到改进的粒子群算法，本实施例利用改进的粒子群算法，能够较好地解决本实施例寻找最优路由路径的问题。
其中，适应度函数为：
式中，bμ表示初始粒子群中第μ条路由路径，e(bμ)表示路由路径bμ的适应度，p(bμ)为路由路径bμ中能量最小的通信节点的当前剩余能量，y(bμ)为路由路径bμ的带宽，由路径bμ中的最小带宽决定，q(bμ)表示路由路径bμ的链路开销，pmin为为满足网络服务质量要求所设的节点最小能量值，qm2x为为满足网络服务质量要求所设的路径最大链路开销值，ymin为为满足网络服务质量要求所设的最小带宽值，s1、s2、s3为预设的权重系数，分别表示能量、链路开销、带宽影响的权重。
本实施例基于能量、链路开销和带宽三个因素制定了适应度函数的计算公式，使得确定的最优路由路径能够最优化地保障网络服务质量的要求，提高路由的稳定性，保障输电线路无线监控系统稳定运行。
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。