CN107172575A - 一种基于云计算的输电线路监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于云计算的输电线路监控系统，包括输电线路监测数据采集端、云计算后台服务器和用户终端，所述输电线路监测数据采集端采集输电线路监测数据，并将采集到的输电线路监测数据发送到所述云计算后台服务器，通过所述用户终端能够访问所述云计算后台服务器，实时查看输电线路监测数据。本发明不仅减少了监控系统部分软硬件的投入和维护，节约了成本，增加了系统的可靠性，而且还充分利用云计算后台服务器的资源，实现输电线路监测数据的共享。

Description

一种基于云计算的输电线路监控系统
技术领域
本发明涉及输电线路监控技术领域，具体涉及一种基于云计算的输电线路监控系统。
背景技术
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。目前对输电线路的监测多为区域性的，而且监测数据庞大，不同的系统间缺少必要的数据通信和及时的资源共享，需要一个更大的平台实现数据、资源及时共享和监测方案互动。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于云计算的输电线路监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种基于云计算的输电线路监控系统，包括输电线路监测数据采集端、云计算后台服务器和用户终端，所述输电线路监测数据采集端采集输电线路监测数据，并将采集到的输电线路监测数据发送到所述云计算后台服务器，通过所述用户终端能够访问所述云计算后台服务器，实时查看输电线路监测数据。
本发明的有益效果为：利用云计算后台服务器的资源共享、虚拟化、可扩展性等提高监控系统的兼容性，输电线路监测数据通过云计算后台服务器进行分析处理和存储，不仅减少了监控系统部分软硬件的投入和维护，节约了成本，增加了系统的可靠性，而且还充分利用云计算后台服务器的资源，实现输电线路监测数据的共享。
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是本发明健康监控中心的连接框图。
附图标记：
输电线路监测数据采集端1、云计算后台服务器2、用户终端3、监控终端4、接收单元10、判断单元20、数据处理单元30、数据存储单元40。
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云计算的输电线路监控系统，包括输电线路监测数据采集端1、云计算后台服务器2和用户终端3，所述输电线路监测数据采集端1采集输电线路监测数据，并将采集到的输电线路监测数据发送到所述云计算后台服务器2，通过所述用户终端3能够访问所述云计算后台服务器2，实时查看输电线路监测数据。
优选地，所述云计算后台服务器2包括接收单元10、判断单元20、数据处理单元30、数据存储单元40，所述接收单元10与所述判断单元20连接，所述判断单元20与所述数据处理单元30连接，所述数据处理单元30与所述数据存储单元40连接。
进一步地，还包括监控终端4，所述监控终端4通过通讯网络与云计算后台服务器2连接。
本发明上述实施例利用云计算后台服务器2的资源共享、虚拟化、可扩展性等提高监控系统的兼容性，输电线路监测数据通过云计算后台服务器2进行分析处理和存储，不仅减少了监控系统部分软硬件的投入和维护，节约了成本，增加了系统的可靠性，而且还充分利用云计算后台服务器2的资源，实现输电线路监测数据的共享。
优选地，所述的输电线路监测数据采集端1通过无线传感器网络进行输电线路监测数据的采集和发送，所述无线传感器网络采用下述的网络模型：无线传感器网络由多个传感器节点和一个基站组成，所有传感器节点均匀并随机地分布在特定的监测区域内部，基站设置于监测区域的外部，无线传感器网络采用周期性数据收集方式，并可以在收集数据的过程中对数据进行融合处理；
所述的无线传感器网络采用设定的分簇算法进行分簇，具体为：
(1)进行网络初始化，将无线传感器网络的监测区域沿横向划分为M个大小相等的条形区域，其中每个条形区域之间长度相等，条形区域的宽度与监测区域的边长相等，再将每个条形区域沿纵向划分为多个矩形子区域，矩形子区域的长度与条形区域的长度相等，每个条形区域划分的矩形子区域的数目和每个矩形子区域的宽度按照下述方式确定：
式中，表示第i个条形子区域Ψi划分的矩形子区域的数目，d(Ψi,Ψ0)表示条形子区域Ψi的左上方顶点到基站Ψ0之间的距离，m1为设定的矩形子区域数目阈值，表示条形子区域Ψi中第j个矩形子区域的宽度，其中j值越大表示对应的矩形子区域距离基站Ψ0更远，L为监测区域边长，int(·)为取整函数；
(2)基站向所有传感器节点广播初始化信息消息，该初始化信息消息包括监测区域起始点坐标、基站位置坐标、监测区域边长、条形区域数目及其长宽、矩形子区域的数目和每个矩形子区域的长宽，各个传感器节点收到初始化信息消息后，确定自身所属矩形子区域，并保存与自身位置对应的初始化信息消息；
(3)开始分簇，基站向各个传感器节点广播分簇消息，传感器节点接收到分簇消息后，根据自身位置到所属矩形子区域的顶点的最大距离确定发射功率，向其他传感器节点交互自身节点信息；
(4)每个矩形子区域中选择一个剩余能量值最大的传感器节点作为簇头节点，每个传感器节点选择所属矩形子区域的簇头节点加入簇。
本优选实施例设定的分簇算法，可以通过设置矩形子区域的大小，调整不同矩形子区域中可以参与簇头节点轮换的传感器节点数目，对于距离基站更远的矩形子区域，其面积更大，包含更多的传感器节点数目，从而拥有更多的传感器节点共同分担矩形子区域中簇头节点的能耗负载，达到从长远均衡传感器节点能耗、延长网络生命周期的目的，从而能够保障输电线路监测数据采集端1进行可靠的输电线路监测数据的采集。
优选地，采用设定的分簇算法完成分簇后，若矩形子区域中的簇头节点满足下列簇头节点调整判定公式时，需要进行簇头节点轮换，簇头节点向所在矩形子区域中的传感器节点发送簇头节点竞争消息，每个传感器节点接收到簇头节点竞争消息后开始竞争簇头节点，其中剩余能量值最大的簇头节点当选为该矩形子区域的新簇头节点：
式中，k为簇头节点所在簇的传感器节点数目，l为当前周期接收数据的长度，单位为bit，E0是无线收发电路接收单位长度数据的能耗，E2为簇头节点融合单位长度数据的能耗，E3为当前周期簇头节点向基站发送融合数据的能耗，m2为设定的周期数目阈值，ES为簇头节点的剩余能量值，Q为设定的比值阈值。
本优选实施例对簇头节点的轮换方式进行制定，该簇头节点的轮换方式能够在当前簇头节点不能连续在设定周期时间内进行数据收发时选择所属矩形子区域内的最优传感器节点承担数据收发任务，从而确保输电线路监测数据的稳当收集，提高基于无线传感器网络的输电线路监测数据采集端1在数据收集方面的稳定性。
优选地，在进行簇头节点的选择时，若同时存在多个剩余能量值最大的传感器节点，采用下述机制从中选择合适的传感器节点作为簇头节点：
其中
式中，J表示选择作为簇头节点的传感器节点，Sλ表示存在的多个剩余能量值最大的传感器节点集合中第λ个传感器节点，θ为同时存在的剩余能量值皆为最大的传感器节点的数量，d(Sλ,Ψ0)表示Sλ到基站的距离，表示Sλ到所属矩形子区域的左上方顶点(用表示)的距离，表示Sλ所属矩形子区域的宽度，M为监测区域中具有的条形区域的数量，L为监测区域的边长。
本优选实施例考虑了在进行簇头节点选择时矩形子区域中同时存在多个剩余能量值皆是最大的传感器节点的极端情况，设置了相关的簇头选择机制，该机制将距离基站更近、与所属矩形子区域的中心更近的传感器节点选作簇头节点，能够使得选出的簇头节点相对于其他剩余能量值皆是最大的传感器节点，输电线路监测数据的传输能耗最小，从而能够节省输电线路监测数据采集端1的无线传感器网络能量，延长输电线路监测数据采集端1的工作时间。
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。

Claims (6)

1.一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，包括输电线路监测数据采集端、云计算后台服务器和用户终端，所述输电线路监测数据采集端采集输电线路监测数据，并将采集到的输电线路监测数据发送到所述云计算后台服务器，通过所述用户终端能够访问所述云计算后台服务器，实时查看输电线路监测数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，所述云计算后台服务器包括接收单元、判断单元、数据处理单元和数据存储单元，所述接收单元与所述判断单元连接，所述判断单元与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元与所述数据存储单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，还包括监控终端，所述监控终端通过通讯网络与云计算后台服务器连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，所述的输电线路监测数据采集端通过无线传感器网络进行输电线路监测数据的采集和发送，所述无线传感器网络采用下述的网络模型：无线传感器网络由多个传感器节点和一个基站组成，所有传感器节点均匀并随机地分布在特定的监测区域内部，基站设置于监测区域的外部，无线传感器网络采用周期性数据收集方式，并在收集数据的过程中对数据进行融合处理。
5.根据权利要求4所述的一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，所述的无线传感器网络采用设定的分簇算法进行分簇，具体为：
(1)进行网络初始化，将无线传感器网络的监测区域沿横向划分为M个大小相等的条形区域，其中每个条形区域之间长度相等，条形区域的宽度与监测区域的边长相等，再将每个条形区域沿纵向划分为多个矩形子区域，矩形子区域的长度与条形区域的长度相等，每个条形区域划分的矩形子区域的数目和每个矩形子区域的宽度按照下述方式确定：
<mrow> <msub> <mi>N</mi> <msub> <mi>&amp;Psi;</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mi>int</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;Psi;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Psi;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;Psi;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Psi;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
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式中，表示第i个条形子区域Ψi划分的矩形子区域的数目，d(Ψi,Ψ0)表示条形子区域Ψi的左上方顶点到基站Ψ0之间的距离，m1为设定的矩形子区域数目阈值，表示条形子区域Ψi中第j个矩形子区域的宽度，其中j值越大表示对应的矩形子区域距离基站Ψ0更远，L为监测区域边长，int(·)为取整函数；
(2)基站向所有传感器节点广播初始化信息消息，该初始化信息消息包括监测区域起始点坐标、基站位置坐标、监测区域边长、条形区域数目及其长宽、矩形子区域的数目和每个矩形子区域的长宽，各个传感器节点收到初始化信息消息后，确定自身所属矩形子区域，并保存与自身位置对应的初始化信息消息；
(3)开始分簇，基站向各个传感器节点广播分簇消息，传感器节点接收到分簇消息后，根据自身位置到所属矩形子区域的顶点的最大距离确定发射功率，向其他传感器节点交互自身节点信息；
(4)每个矩形子区域中选择一个剩余能量值最大的传感器节点作为簇头节点，每个传感器节点选择所属矩形子区域的簇头节点加入簇。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的输电线路监控系统，其特征是，采用设定的分簇算法完成分簇后，若矩形子区域中的簇头节点满足下列簇头节点调整判定公式时，需要进行簇头节点轮换，簇头节点向所在矩形子区域中的传感器节点发送簇头节点竞争消息，每个传感器节点接收到簇头节点竞争消息后开始竞争簇头节点，其中剩余能量值最大的簇头节点当选为该矩形子区域的新簇头节点：
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式中，k为簇头节点所在簇的传感器节点数目，l为当前周期接收数据的长度，单位为bit，E0是无线收发电路接收单位长度数据的能耗，E2为簇头节点融合单位长度数据的能耗，E3为当前周期簇头节点向基站发送融合数据的能耗，m2为设定的周期数目阈值，ES为簇头节点的剩余能量值，Q为设定的比值阈值。
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