CN108961701A - 变电站环境智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了变电站环境智能监测系统，包括传感监测子系统，用于对待监测的变电站室内环境监测区域进行监测，获取变电站室内环境数据并发送至监测中心；监测中心，用于存储、显示所接收的变电站室内环境数据，以及将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

Description

变电站环境智能监测系统

技术领域

本发明涉及变电站监测领域，具体涉及变电站环境智能监测系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国对于电力的需求和依赖性也越来越大。同时，对变电站及电网的安全和稳定也提出了更高的要求。电力部门需要一种能够实时监控变电站室内环境的监控系统，第一时间监测到电力设备的损坏和人为因素的破坏，迅速做出处理，将损失减小到最低值。现有的监测装置采用有线的方式布置监测设备，然而传输范围有限，布线繁琐，可扩展性不足，传输方式单一，实用效果不好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供变电站环境智能监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了变电站环境智能监测系统，包括：

传感监测子系统，用于对待监测的变电站室内环境监测区域进行监测，获取变电站室内环境数据并发送至监测中心；

监测中心，用于存储、显示所接收的变电站室内环境数据，以及将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

优选地，所述监测中心包括存储模块、显示模块和分析预警模块；所述存储模块设有用于存储所接收的变电站室内环境数据的分布式数据库；所述分析预警模块存储有所述预设阈值，并被配置为将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

优选地，所述显示模块用于对所接收的变电站室内环境数据进行图形和/或表格化显示。

优选地，所述传感监测子系统包括基站和多个用于采集变电站室内环境数据的传感器节点，基站收集各传感器节点的变电站室内环境数据后，将所收集的数据汇总发送至监测中心。

本发明的有益效果为：能够实时获取变电站室内环境数据，并针对变电站室内环境数据进行分析预警，自动化程度高，节省人力物力。

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系统结构连接框图；

图2是本发明一个示例性实施例的监测中心的结构示意图。

附图标记：

传感监测子系统1、监测中心2、存储模块10、显示模块20、分析预警模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供了变电站环境智能监测系统，包括：

传感监测子系统1，用于对待监测的变电站室内环境监测区域进行监测，获取变电站室内环境数据并发送至监测中心；

监测中心2，用于存储、显示所接收的变电站室内环境数据，以及将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

在一种实施方式中，如图2所示，所述监测中心2包括存储模块10、显示模块20和分析预警模块30；所述存储模块10设有用于存储所接收的变电站室内环境数据的分布式数据库；所述分析预警模块30存储有所述预设阈值，并被配置为将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

在一种实施方式中，所述显示模块20用于对所接收的变电站室内环境数据进行图形和/或表格化显示。

在一种实施方式中，所述传感监测子系统1包括基站和多个用于采集变电站室内环境数据的传感器节点，基站收集各传感器节点的变电站室内环境数据后，将所收集的数据汇总发送至监测中心。

本发明上述实施例设置的变电站环境智能监测系统能够实时获取变电站室内环境数据，并针对变电站室内环境数据进行分析预警，自动化程度高，节省人力物力。

在一种实施方式中，多个传感器节点通过节点竞选确定簇首并分簇，簇内的传感器节点将采集的变电站室内环境数据传送至对应的簇首；多个簇首通过节点竞选选举出一个辅助转发节点，每个分簇内的传感器节点将采集的变电站室内环境数据发送至对应簇首；当簇首与所述辅助转发节点距离较近时，簇首将收集的变电站室内环境数据发送至该辅助转发节点，簇首与所述基站距离较近时，簇首直接将收集的变电站室内环境数据发送至该基站，所述辅助转发节点接收的变电站室内环境数据量达到其缓存极限时，辅助转发节点将接收的所有变电站室内环境数据汇总发送至所述基站。

当所有簇首都直接将变电站室内环境数据发送至基站时，将因此较大的通信开销和拥塞。本实施例通过设置辅助转发节点，避免了全部簇首都和基站直接通信而增加能耗。

在一个实施例中，网络中各传感器节点的初始能量不相同，其中各传感器节点的能量分布在[G₀,(1+p)G₀]范围内，G₀为网络中初始能量值最小的传感器节点的初始能量，(1+p)G₀为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量；簇首之间通过节点竞选选举出一个辅助转发节点，包括：

(1)设任意簇首f到基站的链路为D_fo，簇首f按照下列公式估计受到链路D_fo干扰的传感器节点集合C(D_fo)，从而得到该传感器节点集合的受干扰传感器节点个数

式中，L_f为簇首f的传输功率，f＝1,…,m，m为网络中的簇首数量，α_jf为簇首f到传感器节点q的功率损耗，传感器节点q为属于簇首f通信范围内的传感器节点，L_q为该传感器节点q的噪音功率，Y_min为预设的信噪比阈值；

(2)每个簇首将受干扰传感器节点个数信息发送至基站，基站将受干扰传感器节点个数小于的簇首作为备选节点，构建备选节点列表，基站向各备选节点发送竞选消息；收到竞选消息的各备选节点按照下列公式计算自身的状态值，并向基站反馈状态值信息：

式中，E_t表示备选节点t的状态值，G_t为备选节点t的当前剩余能量，(1+p)G₀为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量，X_t为备选节点t的簇距离，Z_t,o为备选节点t到基站的距离；a₁、a₂为预设的权重系数；

(3)基站将状态值最大的簇首作为辅助转发节点，并广播消息值所有的簇首。

链路造成的干扰是无线传感器网络中一个值得注意的重要问题。严重的干扰将会导致通信冲突和数据重传，进而降低网络的各种性能表现，如网络吞吐量等。本实施例从链路干扰因素出发，设置了相应的备选节点的筛选条件，将筛选出的备选节点进一步通过状态值比较确定最终的辅助转发节点，从而有效避免了可能造成较大干扰的簇首成为辅助转发节点。

本实施例基于能量、距离因素确定了状态值的计算公式，使得能量较大、簇距离较大以及距离基站更近的备选节点有更大的概率成为辅助转发节点，有利于平衡网络能耗，节省能量，进一步延长无线传感器网络的运行周期。

在一个实施例中，基站按照预设周期更新备选节点列表中的各备选节点的状态值信息，在每一次更新后重新以状态值最大的备选节点作为辅助转发节点，从而实现辅助转发节点的轮换，其中设定状态值的更新公式为：

式中，E_t ^r为备选节点t在第r次更新后的状态值，E_t ^r-1为备选节点t在第r-1次更新后的状态值，G_t ^r为备选节点t在第r次更新时的当前剩余能量，V_t所述备选节点t到目前为止充当辅助转发节点的次数，V_max为预设次数阈值，u为预设的影响因子，用于表示充当辅助转发节点次数对状态值的影响程度。

本实施例提出了辅助转发节点的轮换机制，其中将能量衰减、充当辅助转发节点次数对状态值的影响作为状态值更新的因子，创新性地设定了状态值的更新公式。本实施例通过对辅助转发节点进行定期更新，且每次更新后重新以状态值最大的备选节点作为辅助转发节点，避免了总是将同一簇首作为辅助转发节点，有利于均衡作为备选节点的各簇首的能量消耗，从而有效延长无线传感器网络的运行周期，以提高变电站室内环境数据采集和传输的可靠性。

在一个实施例中，基站定期对备选节点列表中的各备选节点进行过滤操作，包括：

(1)判断各备选节点的历史状态值情况是否满足下列条件，对满足下列条件的备选节点从备选节点列表中删除：

式中，E_t ^s为备选节点t在第s次更新后的状态值，w为到目前为止状态值更新总次数，为簇距离平均值，X_f为簇首f的簇距离；为簇首到基站的平均距离，Z_f,o为簇首f到基站的距离；

(2)判断各备选节点充当辅助转发节点的次数是否达到预设次数阈值，对次数达到预设次数阈值的备选节点从备选节点列表中删除。

本实施例中簇首定期对备选节点列表中的各备选节点进行检测，并基于充当辅助转发节点的次数和历史状态值情况设置了相应的检测条件，该检测条件能够筛选出历史状态值小于网络平均状态值、充当辅助转发节点的次数过多的备选节点。本实施例对不符合检测条件的备选节点进行删除，能够有效节省辅助转发节点的更新轮换时间，提高辅助转发节点的筛选效率，进而节省变电站环境智能监测系统的监测成本。

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.变电站环境智能监测系统，其特征是，包括：

传感监测子系统，用于对待监测的变电站室内环境监测区域进行监测，获取变电站室内环境数据并发送至监测中心；

监测中心，用于存储、显示所接收的变电站室内环境数据，以及将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的变电站环境智能监测系统，其特征是，所述监测中心包括存储模块、显示模块和分析预警模块；所述存储模块设有用于存储所接收的变电站室内环境数据的分布式数据库；所述分析预警模块存储有所述预设阈值，并被配置为将变电站室内环境数据与预设阈值进行比较，当变电站室内环境数据超出对应预设阈值时输出报警信息。

3.根据权利要求2所述的变电站环境智能监测系统，其特征是，所述显示模块用于对所接收的变电站室内环境数据进行图形和/或表格化显示。

4.根据权利要求1所述的变电站环境智能监测系统，其特征是，所述传感监测子系统包括基站和多个用于采集变电站室内环境数据的传感器节点，基站收集各传感器节点的变电站室内环境数据后，将所收集的数据汇总发送至监测中心。

5.根据权利要求4所述的变电站环境智能监测系统，其特征是，多个传感器节点通过节点竞选确定簇首并分簇，簇内的传感器节点将采集的变电站室内环境数据传送至对应的簇首；多个簇首通过节点竞选选举出一个辅助转发节点，每个分簇内的传感器节点将采集的变电站室内环境数据发送至对应簇首；当簇首与所述辅助转发节点距离较近时，簇首将收集的变电站室内环境数据发送至该辅助转发节点，簇首与所述基站距离较近时，簇首直接将收集的变电站室内环境数据发送至该基站，所述辅助转发节点接收的变电站室内环境数据量达到其缓存极限时，辅助转发节点将接收的所有变电站室内环境数据汇总发送至所述基站。

6.根据权利要求5所述的变电站环境智能监测系统，其特征是，网络中各传感器节点的初始能量不相同，其中各传感器节点的能量分布在[G₀，(1+p)G₀]范围内，G₀为网络中初始能量值最小的传感器节点的初始能量，(1+p)G₀为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量；簇首之间通过节点竞选选举出一个辅助转发节点，包括：

(1)设任意簇首f到基站的链路为D_fo，簇首f按照下列公式估计受到链路D_fo干扰的传感器节点集合C(D_fo)，从而得到该传感器节点集合的受干扰传感器节点个数

式中，L_f为簇首f的传输功率，f＝1，...，m，m为网络中的簇首数量，α_jf为簇首f到传感器节点q的功率损耗，传感器节点q为属于簇首f通信范围内的传感器节点，L_q为该传感器节点q的噪音功率，Y_min为预设的信噪比阈值；

(2)每个簇首将受干扰传感器节点个数信息发送至基站，基站将受干扰传感器节点个数小于的簇首作为备选节点，构建备选节点列表，基站向各备选节点发送竞选消息；收到竞选消息的各备选节点按照下列公式计算自身的状态值，并向基站反馈状态值信息：

式中，E_t表示备选节点t的状态值，G_t为备选节点t的当前剩余能量，(1+p)G₀为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量，X_t为备选节点t的簇距离，Z_t，o为备选节点t到基站的距离；a₁、a₂为预设的权重系数；

(3)基站将状态值最大的簇首作为辅助转发节点，并广播消息值所有的簇首。