与预警节点采用高能锂电 池供电。手持移动终端集成无线用户收发模块，可进行站内无线AP与移动定位基准点的参 数配置、在线调试以及数据读取；可集成站内无线监测装置的网络信息进行监测装置的参 数配置，在线调试，数据查询；可进行站内一次设备、自动化保护设备、自动化仪表与在线监 测设备的RFID巡检扫描，站内工作人员持手持设备进行巡检时不仅可以通过站内站控层 服务器观测其活动轨迹，而且通过远端访问站控层服务器观测其活动轨迹。
[0046] 3、移动定位基准点安装后与区域内RSSI最大的无线AP组成区域簇，变电站内无 线AP与通信网关组成Mesh或Star网络。
[0047] 4、移动定位基准点采用低功耗设计，加入区域簇后与区域无线AP信息交互，无线 AP记录区域簇内子节点地址并建立邻居列表，将簇内子节点地址上传至站控层服务器，站 控层服务器根据初始安装时节点坐标输入建立站内空间模型。
[0048] 5、无线基准点每30分钟进行无线AP RSSI最大认证，当检测到通信范围内当前所 在簇AP的RSSI非最大值后，分别与当前簇AP和检测到的RSSI最大值AP互通信，脱离当 前簇加入新簇，原簇内AP删除该无线基准点地址信息并将AP更换信息发送至站控层服务 器；无线基准点采用休眠唤醒工作方式，每30秒钟与无线AP进行心跳信号交互，每10分钟 与无线AP进行时间同步校准，无线AP每5秒钟向区域簇内发送广播信号，探测是否有移动 节点进入，无线AP每10分钟与通信网关进行时间同步校准。
[0049] 6、站内维护人员及持手持巡检人员进入厂区后，移动定位与预警节点或手持移动 终端每2秒钟发出一次心跳信号，无线AP监测到移动定位与预警节点进入区域后唤醒区域 内无线基准节点停止休眠唤醒模式进入工作模式进行移动节点定位。
[0050] 7、空间四点定位法为移动节点进入移动定位区域后无线基准节点与移动节点进 行信息交互计算时间同步误差，并将无线基准节点与移动节点的RSSI信息与时间同步误 差信息通过AP上传至站控层服务器。
[0051] 8、站控层服务器根据各节点初始坐标及其反馈的RSSI值选取一个高空层无线基 准点与三个地面层无线基准点构建空间四面体模型，使移动节点位于空间四面体内部并选 取高空无线基准点在地面投影与地面层三点构成的三角形中心点距离最近的三组空间四 面体作为定位模型。
[0052] 9、站控层服务器控制选取空间四面体的四个基准节点之间进行信号交互并结合 初始坐标计算当前空气介质下空间四面体内基准点之间的无线信号传播速度并取均值，得 出每个四面体内无线信号传播速度。
[0053] 10、站控层服务器根据移动节点与四个基准节点的信息传送时间以及节点之间时 间同步误差，结合计算的四面体内空间无线电波速度计算移动节点到四面体的四个基准节 点的距离值并分别在三个四面体数学模型下计算出三组移动节点坐标并进行加权均值处 理求得最后移动节点坐标x〇, y〇, Zci,计算公式如下：
[0054] 四点空间定位法的计算公式：
[0055] 解方程组⑴得出xa，ya，za:
【主权项】
1. 一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 广播安装的基准节点； (2) 广播安装的无线AP; (3) 用区域内RSSI最大的无线AP组成局域簇，建立无线AP邻居列表并上传； (4) 输入初始安装时的节点坐标建立站内空间模型； (5) 周期性广播无线AP，将定时唤醒的基准节点与无线AP信息交互与时间校准； (6) 判断移动节点的进入； (7) 无线AP发送唤醒的广播，基准节点进入工作模型； (8) 交互信息并将计算的时间同步误差和RSSI值上传至站控层服务器； (9) 根据RSSI值构建的空间数学模型选取三组最优模型； (10) 控制所述三组模型内的基准节点间互通信计算模型内无线电波的传播速度； (11) 控制三组模型内的基准节点分别同移动节点信息交互计算移动节点间的和各基 准节点间的距离； (12) 根据计算数据定位移动节点坐标判断危险区域； (13) 危险报警。
2. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（1)中的基准节点的安装包括在场站内的绝缘杆体、建筑物以及门型钢结构上均匀 安装无线基准点，距离地面I. 5m处安装地面层无线基准点，门结构顶端横担处安装高空层 无线基准点。
3. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（2)中无线AP的安装包括安装在控制柜或绝缘杆上均匀分布在场站内的无线AP，每 三个间隔区域配置一个无线AP，采用控制柜电源或太阳能供电。
4. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（3)包括移动定位基准点安装后与区域内RSSI最大的无线AP组成区域簇，变电站 内无线AP与通信网关组成Mesh或Star网络，移动定位基准点加入区域簇后与区域无线AP 信息交互，无线AP记录区域簇内子节点地址并建立邻居列表，将簇内子节点地址上传至站 控层服务器，站控层服务器根据初始安装时节点坐标输入建立站内空间模型。
5. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（5)无线基准点每30分钟进行无线APRSSI最大认证，当检测到通信范围内当前所 在簇AP的RSSI非最大值后，分别与当前簇AP和检测到的RSSI最大值AP互通信，脱离当 前簇加入新簇，原簇内AP删除该无线基准点地址信息并将AP更换信息发送至站控层服务 器；无线基准点采用休眠唤醒工作方式，每30秒钟与无线AP进行心跳信号交互，每10分钟 与无线AP进行时间同步校准，无线AP每5秒钟向区域簇内发送广播信号。
6. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（6)包括探测是否有移动节点进入，无线AP每10分钟与通信网关进行时间同步校 准。
7. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（7)包括移动定位与预警节点或手持移动终端每2秒钟发出一次心跳信号，无线AP 监测到移动定位与预警节点进入区域后唤醒区域内无线基准节点停止休眠唤醒模式进入 工作模式进行移动节点定位。
8. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（8)包括移动节点进入移动定位区域后无线基准节点与移动节点进行信息交互计 算时间同步误差，并将无线基准节点与移动节点的RSSI信息与时间同步误差信息通过AP 上传至站控层服务器。
9. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（9)包括站控层服务器根据各节点初始坐标及其反馈的RSSI值选取一个高空层无 线基准点与三个地面层无线基准点构建空间四面体模型，使移动节点位于空间四面体内部 并选取高空无线基准点在地面投影与地面层三点构成的三角形中心点距离最近的三组空 间四面体作为定位模型。
10. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（10)包括站控层服务器控制选取空间四面体的四个基准节点之间进行信号交互并 结合初始坐标计算当前空气介质下空间四面体内基准点之间的无线信号传播速度并取均 值，得出每个四面体内无线信号传播速度。
11. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（11)包括站控层服务器根据移动节点与四个基准节点的信息传送时间以及节点之 间时间同步误差，结合计算的四面体内空间无线电波速度计算移动节点到四面体的四个基 准节点的距离值并分别在三个四面体数学模型下计算出三组移动节点坐标并进行加权均 值处理求得移动节点坐标。
12. 如权利要求1所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位方法，其特征在于，所 述步骤（12)包括站控层服务器通过定位模型计算出站内手持移动终端或移动定位预警节 点靠近禁止区域或与带电高压线路及一次设备距离接近危险击穿距离时通过区域内无线 AP向移动定位预警节点发出预警信号，无线AP与移动预警节点同时发出蜂鸣报警，当手持 移动终端或移动预警节点离开危险区域或与带电高压线路及一次设备距离大于危险距离 后报警信号停止。
13. -种基于无线的变电站内在线移动定位系统，其特征在于，所述系统包括站控层服 务器，站控层数据通信网关，无线AP，无线基准点，手持移动终端和移动定位预警节点。
14. 如权利要求13所述的一种基于无线的变电站内在线移动定位系统，其特征在于， 所述手持移动终端集成无线用户收发模块，可进行站内无线AP与移动定位基准点的参数 配置、在线调试以及数据读取；可集成站内无线监测装置的网络信息进行监测装置的参数 配置，在线调试，数据查询；可进行站内一次设备、自动化保护设备、自动化仪表与在线监测 设备的RFID巡检扫描，站内工作人员持手持设备进行巡检时不仅可通过站内站控层服务 器观测其活动轨迹，而且通过远端访问站控层服务器观测其活动轨迹。
【专利摘要】本发明提出一种基于无线的变电站内在线移动定位方法及其系统，所述系统包括站控层服务器，站控层数据通信网关，无线AP，无线基准点，手持移动终端和移动定位预警节点。本发明采用空间定位法与采样测速法以及平均值算法从空间角度精确定位站内工作人员的位置，定位精度更高，更安全可靠；本发明将手持移动终端融入了移动定位无线网络，有利于监测人员观测手持移动终端持有者的工作轨迹及所在位置，也方便于工作人员对变电站内检测设备的巡检记录；本发明所涉无线AP与无线基准节点低功耗，体积小，与变电站原有设备融入性高；本发明所涉及装置具有低成本、安装简易、维护周期长的特点。
【IPC分类】G01S5-02, H04W4-04, H04W64-00
【公开号】CN104796983
【申请号】CN201510212952
【发明人】仝杰, 苏斓, 尚志军, 王秋石, 崔世界, 汪洋, 张庚, 李丹
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月29日