CN108337631A - 一种基于云计算的电网输电线路监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于云计算的电网输电线路监测系统，包括输电线路监测无线传感器网络、云计算后台服务器和移动终端，所述输电线路监测无线传感器网络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，通过所述移动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测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
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电网输电线路监测系统。
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电网输电线路监测系统。
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电网输电线路监测系统，包括输电线路监测无线传感器网络、云计算后台服务器和移动终端，所述输电线路监测无线传感器网络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，通过所述移动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。
其中，所述的输电线路监测无线传感器网络为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集输电线路监测数据的输电线路监测节点、用于收集簇内输电线路监测节点发送的输电线路监测数据的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的输电线路监测数据和收集的输电线路监测数据融合后传递至基站，进而通过基站将收集的输电线路监测数据发送至云计算后台服务器。
优选地，所述云计算后台服务器包括数据通信单元、数据分析处理单元和数据存储单元，所述数据通信单元与所述数据分析处理单元连接，所述数据分析处理单元与所述数据存储单元连接。
进一步地，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。
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、可扩展性等提高监测系统的兼容性，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，不仅减少了监测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是本发明云计算后台服务器的连接框图。
附图标记：
输电线路监测无线传感器网络1、云计算后台服务器2、移动终端3、监控终端4、数据通信单元10、数据分析处理单元20、数据存储单元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、图2，本实施例提供的一种基于云计算的电网输电线路监测系统，包括输电线路监测无线传感器网络1、云计算后台服务器2和移动终端3，所述输电线路监测无线传感器网络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，通过所述移动终端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包括数据通信单元10、数据分析处理单元20、数据存储单元30，所述数据通信单元10与所述数据分析处理单元20连接，所述数据分析处理单元20与所述数据存储单元30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、可扩展性等提高监测系统的兼容性，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，不仅减少了监测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无线传感器网络1为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集输电线路监测数据的输电线路监测节点、用于收集簇内输电线路监测节点发送的输电线路监测数据的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的输电线路监测数据和收集的输电线路监测数据融合后传递至基站，进而通过基站将收集的输电线路监测数据发送至云计算后台服务器2。
在一个实施例中，所述的输电线路监测无线传感器网络1进行簇头节点竞选时，具体执行：
(1)输电线路监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应设定的阈值，则该输电线路监测节点当选为临时簇头节点；
其中输电线路监测节点a对应设定的阈值Φ(a)按照下列公式确定：
式中，Wa、Wa0分别为输电线路监测节点a的当前剩余能量、初始能量，K表示无线传感器网络中部署的输电线路监测节点个数，N表示当前确定临时簇头节点的轮数，ηa表示输电线路监测节点a在最近的轮内担任临时簇头节点的轮数，y(ηa)为设定的判断函数，若ηa＝0，y(ηa)＝1，若ηa>0，y(ηa)＝0；
(2)成功当选为临时簇头节点的输电线路监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。
本实施例中，输电线路监测无线传感器网络1进行簇头节点竞选时，输电线路监测节点通过阈值筛选的方式选出临时簇头节点，并进一步在临时簇头节点中选择真正的簇头节点，避免了相邻的输电线路监测节点同时被选为簇头节点，考虑了输电线路监测节点担任临时簇头节点的轮数、当前剩余能量以及输电线路监测节点的邻居临时簇头节点数目，可更好地均衡输电线路监测节点间的能耗，延长输电线路监测无线传感器网络1的生命周期。
在一个实施例中，设能量等级权重为1.2的簇头节点为超级簇头节点，其余为普通簇头节点，若超级簇头节点担任簇头节点的轮数超过设定的轮数阈值时，进行下一轮的簇头节点竞选，且该超级簇头节点不参与下一轮的簇头节点竞选，设定超级簇头节点e的轮数阈值Qe为：
式中，ε表示普通簇头节点个数，Wj0、Wj分别表示第j个普通簇头节点的初始能量、当前剩余能量，We0、We分别表示第e个超级簇头节点的初始能量、当前剩余能量。
本实施例设定了超级簇头节点担任簇头节点的轮数阈值计算公式，当超级簇头节点担任簇头节点的轮数达到设定的轮数阈值后，停止担任簇头节点，能够避免能量较多的簇头节点持续负担过重，从而减轻无线传感器网络的能量空洞问题，延长输电线路监测无线传感器网络1的网络生命周期。
在一个实施例中，对于剩余的输电线路监测节点，若输电线路监测节点与簇头节点之间的距离小于该簇头节点的簇半径，将该簇头节点作为输电线路监测节点的备选簇头节点，输电线路监测节点从备选簇头节点选择节点度最小的作为自己的簇头节点；
其中，簇头节点按照下列公式设定簇半径：
式中，G3表示簇头节点i的簇半径，r为确定的簇头节点的个数，Hi表示簇头节点i的能量等级权重，hi表示簇头节点i的距离等级权重，S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目；当时，Hi＝0.8，当时，Hi＝1，当时，Hi＝1.2，其中Wi为簇头节点i的当前剩余能量；当时，hi＝1.2，当时，hi＝1，当时，hi＝0.8，di为簇头节点i与基站之间的距离。
本实施例进一步设置了分簇路由策略，其中设定了簇半径的计算公式，使得能量等级权重较大或者距离基站较远的簇头节点对应的簇半径较大，输电线路监测节点根据簇半径选择合适的簇头节点，从而能量等级权重较大的簇头节点可以担负更多的输电线路监测数据传输任务，并且距离基站较近的簇头节点可以节省更多能量用于转发簇间的输电线路监测数据，有效延长无线传感器网络的生命周期。
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电网输电线路监测系统，其特征是，包括输电线路监测无线传感器网络、云计算后台服务器和移动终端，所述输电线路监测无线传感器网络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，通过所述移动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电网输电线路监测系统，其特征是，所述云计算后台服务器包括数据通信单元、数据分析处理单元和数据存储单元，所述数据通信单元与所述数据分析处理单元连接，所述数据分析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电网输电线路监测系统，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电网输电线路监测系统，其特征是，所述的输电线路监测无线传感器网络为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集输电线路监测数据的输电线路监测节点、用于收集簇内输电线路监测节点发送的输电线路监测数据的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的输电线路监测数据和收集的输电线路监测数据融合后传递至基站，进而通过基站将收集的输电线路监测数据发送至云计算后台服务器。
5.根据权利要求4所述的一种基于云计算的电网输电线路监测系统，其特征是，所述的输电线路监测无线传感器网络进行簇头节点竞选时，具体执行：
(1)输电线路监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应设定的阈值，则该输电线路监测节点当选为临时簇头节点；
(2)成功当选为临时簇头节点的输电线路监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的电网输电线路监测系统，其特征是，输电线路监测节点a对应设定的阈值Φ(a)按照下列公式设定：
式中，Wa、Wa0分别为输电线路监测节点a的当前剩余能量、初始能量，K表示无线传感器网络中部署的输电线路监测节点个数，N表示当前确定临时簇头节点的轮数，ηa表示输电线路监测节点a在最近的轮内担任临时簇头节点的轮数，y(ηa)为设定的判断函数，若ηa＝0，y(ηa)＝1，若ηa>0，y(ηa)＝0。
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