CN108896011B - 变电站基础建筑物沉降智慧监测装置 - Google Patents

变电站基础建筑物沉降智慧监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，该装置包括数据采集模块、监测平台；所述监测平台包括服务器、分析模块、告警模块；所述数据采集模块被配置为实时采集变电站基础建筑物沉降数据，并将采集的变电站基础建筑物沉降数据发送至所述服务器中进行存储；所述分析模块用于将服务器内数据按照国家沉降标准进行分析，并将告警信号输出至告警模块，所述告警模块发出报警信号。

Description

变电站基础建筑物沉降智慧监测装置
技术领域
本发明涉及土建工程技术领域，具体涉及变电站基础建筑物沉降智慧监测装置。
背景技术
传统的建筑物沉降监测主要技术参数均由人工定期使用传统仪器到现场进行测量，受人工、天气、现场等多种因素的制约，工作量巨大且不能及时监测沉降数据，同时人工监测还存在一定的人为误差；
例如目前，在建筑行业里沉降观测多采用传统的固定观测点加水准仪的方法，这种方法需在施工过程中预埋观测点，设备要求不高，沉降数据靠人工测量，不能准确的连续的获得沉降数据，且观测数据准确率相对较低。因此传统的观测方法显然已经不适应快速发展的建筑建设的需要。
在存在可能塌陷区域的地方设置有变电站时，如不能及时得知变电站建筑物沉降数据，将对变电站安全运行构成巨大风险。
发明内容
针对上述问题，本发明提供变电站基础建筑物沉降智慧监测装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，该装置包括数据采集模块、监测平台；所述监测平台包括服务器、分析模块、告警模块；所述数据采集模块被配置为实时采集变电站基础建筑物沉降数据，并将采集的变电站基础建筑物沉降数据发送至所述服务器中进行存储；所述分析模块用于将服务器内数据按照国家沉降标准进行分析，并将告警信号输出至告警模块，所述告警模块发出报警信号。
优选地，所述告警模块包括声光报警器。
优选地，所述数据采集模块包括汇聚节点和多个部署于变电站基础建筑物沉降监测区域的传感器节点，传感器节点采集所在监测位置的变电站基础建筑物沉降数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据，并发送至所述服务器；多个传感器节点被分为至少一个簇，每个簇设置一个簇首；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据汇总并发送至汇聚节点。
优选地，所述传感器节点包括位移传感器。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了数据采集，本发明的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置不受天气影响，基本上在各种环境下均可长期、不间断地测量分析，实现自动化、远程化监测，快速有效的准确实时掌握变电站建筑物安全状态。
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是本发明一个示例性实施例的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的监测平台的结构示意框图。
附图标记：
数据采集模块1、监测平台2、服务器10、分析模块20、告警模块30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示，本发明实施例提供了变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，该装置包括数据采集模块1、监测平台2；所述监测平台2包括服务器10、分析模块20、告警模块30；所述数据采集模块1被配置为实时采集变电站基础建筑物沉降数据，并将采集的变电站基础建筑物沉降数据发送至所述服务器10中进行存储；所述分析模块20用于将服务器10内数据按照国家沉降标准进行分析，并将告警信号输出至告警模块30，所述告警模块30发出报警信号。
其中，所述数据采集模块1包括汇聚节点和多个部署于变电站基础建筑物沉降监测区域的传感器节点，传感器节点采集所在监测位置的变电站基础建筑物沉降数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据，并发送至所述服务器10；多个传感器节点被分为至少一个簇，每个簇设置一个簇首；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据汇总并发送至汇聚节点。
在一个实施例中，所述告警模块30包括声光报警器。在一个实施例中，所述传感器节点包括位移传感器。所述传感器节点还可包括其他能够实现采集变电站基础建筑物沉降数据功能的各种传感器。
本发明上述利用无线传感器网络技术实现了数据采集，本发明的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置不受天气影响，基本上在各种环境下均可长期、不间断地测量分析，实现自动化、远程化监测，快速有效的准确实时掌握变电站建筑物安全状态。
在一种可选的方式中，传感器节点通过簇首选举选出簇首，包括：
(1)网络初始时，汇聚节点收集网络中各传感器节点的节点度和能量信息，根据收集的信息确定用于节点竞选的相关信息并广播至各传感器节点；
(2)汇聚节点广播选簇首消息，任意传感器节点i以概率Hi随机地成为候选簇首；
(3)传感器节点i成为候选簇首时，向自己的一跳邻居节点发送入簇消息，该入簇消息包括传感器节点i的节点度；收到入簇消息的一跳邻居节点的节点度若不大于传感器节点i的节点度，则向传感器节点i回复确认加入消息，若大于传感器节点i的节点度，则向传感器节点i回复转让簇首消息；
(4)传感器节点i若收到所有一跳邻居节点的确认加入消息，则正式成为簇首；传感器节点i若在设定时间内收到转让簇首消息，则在发送了转让簇首消息的所有一跳邻居节点中选择节点度最大的作为正式簇首，并向自己的邻居节点广播簇首已转让消息，传感器节点i以及收到该簇首已转让消息的各邻居节点皆加入到该正式簇首。
本实施例给出了一种新的簇首选择机制，该簇首选择机制首先通过概率选择的形式选出候选簇首，然后将候选簇首与其一跳邻居节点的节点度进行比较，始终选择节点度最大的传感器节点作为正式簇首。
在一种能够实现的方式中，在数据传输阶段，簇首根据簇内传感器节点发送的变电站基础建筑物沉降数据定期计算对应传感器节点的可信赖程度反馈值，并根据可信赖程度反馈值更新所述对应传感器节点的可信赖程度，其中簇首设置簇内的各传感器节点的初始可信赖程度为1；当传感器节点的当前可信赖程度低于预设可信赖程度阈值Mmin时，簇首将该传感器节点当前发送的变电站基础建筑物沉降数据删除。
本实施例中，当传感器节点的当前可信赖程度低于预设可信赖程度阈值，簇首将该传感器节点当前发送的变电站基础建筑物沉降数据删除，有利于避免不可信的传感器节点对数据收集造成不利的影响，从而有益于提高所收集的变电站基础建筑物沉降数据的质量，进一步提高变电站基础建筑物沉降数据的可靠性。
在一种实施方式中，簇首根据按照下列公式更新所述对应传感器节点的可信赖程度：
Figure BDA0001754848340000031
式中，
Figure BDA0001754848340000032
表示簇首i在第f次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，
Figure BDA0001754848340000033
表示簇首i在第f-1次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，
Figure BDA0001754848340000034
为簇首i在第f次计算的簇内传感器节点j的可信赖程度反馈值；e为预设的可信赖程度变化因子，用于决定传感器节点在一次更新得到/失去的可信赖程度值。
由于在数据传输过程中受到外界干扰或者传感器节点本身的原因，传感器节点向簇首发送的变电站基础建筑物沉降数据的质量是不可控的。为了保证变电站基础建筑物沉降数据的质量，本实施例提出了传感器节点的可信赖程度评判机制来确定传感器节点的可信赖程度，通过可信赖程度来衡量传感器节点所发送的变电站基础建筑物沉降数据的质量。
本实施例提出了可信赖程度更新公式，根据该计算公式可知，传感器节点的可信赖程度是根据其历史行为进行量化累加的值。
本实施例根据该计算公式更新传感器节点的可信赖程度，能够使得历史行为较好的传感器节点的可信赖程度上升得较慢，使得历史行为不好的传感器节点的可信赖程度下降得快，加大了可信赖程度在变电站基础建筑物沉降数据收集方面的影响程度。
在一种实施方式中，簇首根据历史可信赖程度数据定期对簇内各传感器节点进行检测，若簇内任意传感器节点j满足下列条件，则簇首向该传感器节点j发送休眠指令，收到该休眠指令的传感器节点即进入休眠：
Figure BDA0001754848340000041
式中，
Figure BDA0001754848340000042
表示簇首i在第f次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，Mmin为所述预设可信赖程度阈值，N为更新总次数。
本实施例中簇首根据历史可信赖程度数据定期对簇内各传感器节点进行检测，对历史可信赖程度情况不符合设定条件的传感器节点进行休眠，一方面能够有效防止可信赖程度低的传感器节点对数据收集造成不利的影响，提高所收集的变电站基础建筑物沉降数据的质量，另一方面能够有效节省变电站基础建筑物沉降数据传输的能量消耗，节省变电站基础建筑物沉降智慧监测装置在变电站基础建筑物沉降数据采集方面的成本。
上述实施例中，设定所述可信赖程度反馈值的计算公式为：
Figure BDA0001754848340000043
式中，
Figure BDA0001754848340000044
表示簇首i在第f次计算的簇内传感器节点j的可信赖程度反馈值，Kj为所述传感器节点j的当前剩余能量，Kj0为所述传感器节点j的初始能量，Yij为簇首i与所述传感器节点j的距离，Zi为所述簇首i对应的簇半径，hj为簇首i在当次接收到的所述传感器节点j发送的变电站基础建筑物沉降数据，
Figure BDA0001754848340000051
为簇首i在当次接收到的簇内所有传感器节点发送的变电站基础建筑物沉降数据的均值，v为反馈因子，当
Figure BDA0001754848340000052
时，v＝1，当
Figure BDA0001754848340000053
时，v＝-1；w1、w2为设定的权重系数，且w1+w2＝1。
本实施例提出了可信赖程度反馈值的计算公式，该计算公式根据簇内传感器节点的能量、位置以及所采集的变电站基础建筑物沉降数据计算该传感器节点当前的可信赖程度反馈值，计算简单便捷，且计算出的可信赖程度反馈值能够较好地衡量传感器节点的可信赖程度。
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 (4)

1.变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，其特征是，包括数据采集模块、监测平台；所述监测平台包括服务器、分析模块、告警模块；所述数据采集模块被配置为实时采集变电站基础建筑物沉降数据，并将采集的变电站基础建筑物沉降数据发送至所述服务器中进行存储；所述分析模块用于将服务器内数据按照国家沉降标准进行分析，并将告警信号输出至告警模块，所述告警模块发出报警信号；所述数据采集模块包括汇聚节点和多个部署于变电站基础建筑物沉降监测区域的传感器节点，传感器节点采集所在监测位置的变电站基础建筑物沉降数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据，并发送至所述服务器；多个传感器节点被分为至少一个簇，每个簇设置一个簇首；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的变电站基础建筑物沉降数据汇总并发送至汇聚节点；在数据传输阶段，簇首根据簇内传感器节点发送的变电站基础建筑物沉降数据定期计算对应传感器节点的可信赖程度反馈值，并根据可信赖程度反馈值更新所述对应传感器节点的可信赖程度，其中簇首设置簇内的各传感器节点的初始可信赖程度为1；当传感器节点的当前可信赖程度低于预设可信赖程度阈值Mmin时，簇首将该传感器节点当前发送的变电站基础建筑物沉降数据删除；簇首根据历史可信赖程度数据定期对簇内各传感器节点进行检测，若簇内任意传感器节点j满足下列条件，则簇首向该传感器节点j发送休眠指令，收到该休眠指令的传感器节点即进入休眠：
Figure FDA0002488373630000011
式中，
Figure FDA0002488373630000012
表示簇首i在第f次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，Mmin为所述预设可信赖程度阈值，N为更新总次数。
2.根据权利要求1所述的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，其特征是，所述告警模块包括声光报警器。
3.根据权利要求1所述的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，其特征是，所述传感器节点包括位移传感器。
4.根据权利要求1所述的变电站基础建筑物沉降智慧监测装置，其特征是，簇首根据可信赖程度反馈值更新所述对应传感器节点的可信赖程度时，按照下列公式更新所述对应传感器节点的可信赖程度：
Figure FDA0002488373630000013
式中，
Figure FDA0002488373630000021
表示簇首i在第f次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，
Figure FDA0002488373630000022
表示簇首i在第f-1次更新的簇内传感器节点j的可信赖程度，
Figure FDA0002488373630000023
为簇首i在第f次计算的簇内传感器节点j的可信赖程度反馈值；e为预设的可信赖程度变化因子，用于决定传感器节点在一次更新得到/失去的可信赖程度值。
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