CN108055353A - 一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，包括现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、信息化监理中心和管理移动终端，所述的现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、管理移动终端皆与信息化监理中心连接，其中现场监测无线传感器网络用于采集电力施工现场信息，并将电力施工现场信息发送至信息化监理中心。本发明实现了对电力施工现场的信息化监理。

Description

一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统
技术领域
本发明涉及电力施工现场监理领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统。
背景技术
相关技术中，电力施工现场的监理工作仍处于缺乏信息化与自动化的工具支撑的空白期，且项目量大，所辖项目的进度、安全、质量及现场监理人员的监理素质难以全面管控。市场上存在现场视频监控系统以及工程管理系统协助监理完成信息化管控。然而，现场视频监控系统采集的现场视频需要投入人力去实时查看，难以全面对现场工作进行指引和规范。工程管理系统主要在PC端完成信息化工作，缺少移动互联网化，难以对电力施工现场信息进行实时采集、监控和记录。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，包括现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、信息化监理中心和管理移动终端，所述的现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、管理移动终端皆与信息化监理中心连接；现场监测无线传感器网络用于采集电力施工现场信息，并将电力施工现场信息发送至信息化监理中心；视频监控模块利用监控设备获取电力施工现场视频数据，并发送至信息化监理中心；考勤管理模块用于收集现场监理人员的签到信息，并将签到信息整理发送至信息化监理中心；所述的信息化监理中心对接收到的信息或数据进行归类和处理；所述的管理移动终端用于供管理人员实时访问信息化监理中心，了解电力施工现场情况。
优选地，所述的信息化监理中心包括数据库、施工异常检测模块、考勤模块；所述的数据库用于存储接收的电力施工现场信息、电力施工现场视频数据、签到信息以及电力施工项目的基础信息；所述的施工异常检测模块用于对电力施工现场信息进行处理，检测电力施工现场信息是否超出设定的警戒范围；所述的考勤模块用于对签到信息进行处理，显示迟到、早退以及请假的记录。
优选地，所述信息化监理中心还包括报警模块，用于在检测到电力施工现场信息超出设定的警戒范围时向管理移动终端输出报警信号。
本发明的有益效果为：实现了对电力施工现场信息的实时采集、监控和记录，方便各级监管人员和各级领导对工作现场情况迅速做出判断，保证了电力施工现场信息传输的及时性和准确性，提高了信息化安全管理水平。
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是本发明信息化监理中心的连接框图。
附图标记：
现场监测无线传感器网络1、视频监控模块2、考勤管理模块3、信息化监理中心4、管理移动终端5、施工移动终端6、数据库10、施工异常检测模块20、考勤模块30、报警模块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无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，包括现场监测无线传感器网络1、视频监控模块2、考勤管理模块3、信息化监理中心4和管理移动终端5，所述的现场监测无线传感器网络1、视频监控模块2、考勤管理模块3、管理移动终端5皆与信息化监理中心4连接；现场监测无线传感器网络1用于采集电力施工现场信息，并将电力施工现场信息发送至信息化监理中心4；视频监控模块2利用监控设备获取电力施工现场视频数据，并发送至信息化监理中心4；考勤管理模块3用于收集现场监理人员的签到信息，并将签到信息整理发送至信息化监理中心4；所述的信息化监理中心4对接收到的信息或数据进行归类和处理；所述的管理移动终端5用于供管理人员实时访问信息化监理中心4，了解电力施工现场情况。
其中，所述的电力施工现场信息包括电力施工现场环境信息、电力设备状态信息。
在一个实施例中，所述电力施工现场信息化监理系统还包括施工移动终端6，施工移动终端6与信息化监理中心4无线连接，用于供施工人员录入包括电力施工项目进度、电力施工安全日报、安全质量检查记录、工作计划在内的施工信息。
在一个实施例中，所述的信息化监理中心4包括数据库10、施工异常检测模块20、考勤模块30；所述的数据库10用于存储接收的电力施工现场信息、电力施工现场视频数据、签到信息以及电力施工项目的基础信息；所述的施工异常检测模块20用于对电力施工现场信息进行处理，检测电力施工现场信息是否超出设定的警戒范围；所述的考勤模块30用于对签到信息进行处理，显示迟到、早退以及请假的记录。
在一个实施例中，所述信息化监理中心4还包括报警模块40，用于在检测到电力施工现场信息超出设定的警戒范围时向管理移动终端5输出报警信号。
本发明上述实施例实现了对电力施工现场信息的实时采集、监控和记录，方便各级监管人员和各级领导对工作现场情况迅速做出判断，保证了电力施工现场信息传输的及时性和准确性，提高了信息化安全管理水平。
在一个实施例中，现场监测无线传感器网络1包括多个部署于设定的电力施工现场监测区域内的传感器节点，并采用网络模型为：将电力施工现场监测区域划分为多个大小相等的虚拟的正方形监测子区域，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过竞选选出一个骨干节点，剩余的传感器节点作为普通监测节点，其中骨干节点用于收集所在正方形监测子区域内普通监测节点采集的电力施工现场信息，所有骨干节点在自身的通信范围下构成连通网络，各普通监测节点通过单跳模式与所属正方形监测子区域内的骨干节点进行通信；所述的现场监测无线传感器网络1还包括汇聚节点，用于实时收集骨干节点汇聚的电力施工现场信息。
在一个实施例中，设传感器节点中的最大通信半径为Rmax，传感器节点中的最小通信半径为Rmin，按照下列公式设定正方形监测子区域的规模：
式中，R表示正方形监测子区域的边长，λ为设定的调节因子，其中设定λ的取值范围为(0.4,0.6)。
本实施例中，现场监测无线传感器网络1被分为骨干节点和普通监测节点两个层次，使得现场监测无线传感器网络1在结构上具有良好的拓展性，其中根据传感器节点的通信范围的实际情况控制正方形监测子区域的规模，能够在保证每个普通监测节点与所属的骨干节点能够相互通信的前提下尽可能节省通信能量消耗，从而节约现场监测无线传感器网络1的电力施工现场信息收集成本。
在一个实施例中，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过竞选选出一个骨干节点，具体包括：
(1)设置消息发送或接收的超时时间为To，开始时，每个传感器节点退避一个随机生成的小于To的时间来广播一个带有其所属正方形监测子区域的标识符以及当前状态值的选举包，其中每个传感器节点的当前状态值按照下列公式确定：
式中，Qi为传感器节点i的当前状态值，Ei、Eimin分别表示传感器节点i的当前剩余能量、维持电力施工现场信息采集功能所需的最低剩余能量，Rimax、Rimin分别为传感器节点i的最大通信半径、最小通信半径，Rmax、Rmin分别为传感器节点中的最大通信半径、最小通信半径，μ1、μ2为设定的权重因子且满足1>μ1>μ2>0；
(2)在相同的正方形监测子区域内，若传感器节点在一轮退避时间片内没有接收到其他当前状态值更大的选举包，则该传感器节点变为候选骨干节点，否则作为普通监测节点并关闭其无线通道进入睡眠状态；
(3)当设定的超时时间TO到期，变为候选骨干节点的传感器节点将变为最终的骨干节点，并向所在正方形监测子区域广播成功竞选消息，接收到成功竞选消息的传感器节点作为发送该成功竞选消息的骨干节点的成员，并向发送该成功竞选消息的骨干节点发送加入消息；
(4)每个选举出的骨干节点以最大功率广播“hello”包给相邻的骨干节点，并存储相邻骨干节点列表。
本实施例设置了骨干节点的竞选机制，保证了现场监测无线传感器网络1中任意个正方形监测子区域只竞选出一个骨干节点，使得骨干节点在现场监测无线传感器网络1的网络模型中分布均匀，有利于平衡现场监测无线传感器网络1的传感器节点的能量消耗，延长现场监测无线传感器网络1的网络生命周期；其中当前状态值最优的传感器节点总是拥有成为骨干节点的更高优先权，使得选出的骨干节点能够更好地承担电力施工现场信息汇聚的任务，有利于维护现场监测无线传感器网络1的稳定性。
在一个实施例中，所述的骨干节点与汇聚节点为多跳距离时，采用多跳传输的形式将汇聚的电力施工现场信息传输至汇聚节点，其中，骨干节点获取其各邻居骨干节点作为下一跳中继节点的优先级，并从中选取优先级最大的邻居骨干节点作为下一跳中继节点，将汇聚的电力施工现场信息发送至该下一跳中继节点，若选出的中继节点失效，骨干节点将在剩余的邻居骨干节点中选取优先级最大的邻居骨干节点作为备用节点；
其中，骨干节点的优先级按照下列公式计算：
式中，Kj表示骨干节点v的第j个邻居骨干节点的优先级，d(v,sink)表示骨干节点v到汇聚节点的跳数，d(j,sink)表示骨干节点v的第j个邻居骨干节点到汇聚节点的跳数，Rj表示骨干节点v的第j个邻居骨干节点的最大通信半径，D(v,j)表示骨干节点v与其第j个邻居骨干节点之间的距离，Ej0、Ej分别表示骨干节点v的第j个邻居骨干节点的初始能量、当前剩余能量，η1、η2、η3皆为设定的权重因子，且满足η1+η2+η3＝1。
本实施例中，骨干节点通过优先级选取下一跳中继节点，该量度综合考虑了邻居骨干节点距离汇聚节点的跳数、链路质量和能量三个方面的因素，能够保障路由的可靠性，并且有利于平衡现场监测无线传感器网络1中传感器节点的能量，提高现场监测无线传感器网络1的安全性；若选出的中继节点失效，骨干节点将在剩余的邻居骨干节点中选取优先级最大的邻居骨干节点作为备用节点，从而能够提供鲁棒的路由机制。
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)

1.一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，包括现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、信息化监理中心和管理移动终端，所述的现场监测无线传感器网络、视频监控模块、考勤管理模块、管理移动终端皆与信息化监理中心连接；现场监测无线传感器网络用于采集电力施工现场信息，并将电力施工现场信息发送至信息化监理中心；视频监控模块利用监控设备获取电力施工现场视频数据，并发送至信息化监理中心；考勤管理模块用于收集现场监理人员的签到信息，并将签到信息整理发送至信息化监理中心；所述的信息化监理中心对接收到的信息或数据进行归类和处理；所述的管理移动终端用于供管理人员实时访问信息化监理中心，了解电力施工现场情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，所述电力施工现场信息化监理系统还包括施工移动终端，施工移动终端与信息化监理中心无线连接，用于供施工人员录入包括电力施工项目进度、电力施工安全日报、安全质量检查记录、工作计划在内的施工信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，所述的信息化监理中心包括数据库、施工异常检测模块、考勤模块；所述的数据库用于存储接收的电力施工现场信息、电力施工现场视频数据、施工信息、签到信息以及电力施工项目的基础信息；所述的施工异常检测模块用于对电力施工现场信息进行处理，检测电力施工现场信息是否超出设定的警戒范围；所述的考勤模块用于对签到信息进行处理，显示迟到、早退以及请假的记录。
4.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，所述信息化监理中心还包括报警模块，用于在检测到电力施工现场信息超出设定的警戒范围时向管理移动终端输出报警信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，现场监测无线传感器网络包括多个部署于设定的电力施工现场监测区域内的传感器节点，并采用网络模型为：将电力施工现场监测区域划分为多个大小相等的虚拟的正方形监测子区域，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过竞选选出一个骨干节点，剩余的传感器节点作为普通监测节点，其中骨干节点用于收集所在正方形监测子区域内普通监测节点采集的电力施工现场信息，所有骨干节点在自身的通信范围下构成连通网络，各普通监测节点通过单跳模式与所属正方形监测子区域内的骨干节点进行通信；所述的现场监测无线传感器网络还包括汇聚节点，用于实时收集骨干节点汇聚的电力施工现场信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线传感器网络的电力施工现场信息化监理系统，其特征是，设传感器节点中的最大通信半径为Rmax，传感器节点中的最小通信半径为Rmin，按照下列公式设定正方形监测子区域的规模：
<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msqrt> <mn>5</mn> </msqrt> <mn>5</mn> </mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，R表示正方形监测子区域的边长，λ为设定的调节因子，其中设定λ的取值范围为(0.4，0.6)。
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