CN109687584B - 一种输电物联通信网络接入优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电物联通信网络接入优化方法，步骤：(1)接收采集终端发送的入网请求；(2)进行双层次自诊断，判断采集终端和通信网络是否正常；(3)根据输电线路在线监测数据，结合输电线路状态评估技术，提取出告警状态的采集终端相关数据；(4)对于异常或者告警频繁的采集终端进行重点监测，赋予较高的通信请求权重值；(5)基于上述步骤，确定相应的通信接入策略，对于异常或者告警频繁的采集终端给予更多的通信资源。本发明采用优先级和权重值设置的方法，对处于极端环境或者频繁发生事故的输电线路杆塔进行重点监测，保证输电线路运维人员第一时间赶赴现场，避免事故发生。
Description
技术领域
本发明属于输电线路运维应用领域，尤其涉及一种输电物联通信网络接入优化方法。
背景技术
电力物联网是指目前应用在电力系统中的物联传感网络，主要用于电网设备状态监控终端的联网，实现设备状态信息的采集、传输、展示、查询和预警，为电力设备的安全运行提供保障。电力物联网是物联网最早的应用之一，设备状态信息采集终端可以直接通过网络接口(GPRS，以太网，光纤接口等)连接到互联网上，但出于成本和用途考虑，对于数量庞大信息采集终端节点，还是需要进行组建局域网络，通过基站(集中器)与互联网交互信息。
一种基于业务分类的电力无线专网信道接入控制方法(CN201410190496.3)，该专利中电力无线专网包括主站计算机、前置机、基站和数据采集终端，数据采集终端用于实现电力负控信息采集，多个所述数据采集终端通过无线自组网的方式与基站相连，基站与主站计算机之间采用有线链路连接，在多个所述数据采集终端与基站组成的无线自组织网络中按照业务类型将消息分为了至少6类，每一类消息对应一种优先级，不同类型的消息在信道接入时按照优先级的高低设置有不同的等待时间间隔。本发明能够提高无线电力专网的信息传送能力，保证应急消息的实时性和可靠性。
根据Q/GDW 11526-2016《架空输电线路在线监测设计技术导则》输电线路需要11类数据，监测的设备数量较多，每个设备都装有若干传感器，监测装置通过适当的通信通道把这些传感器连接在一起，由数据中心的数据收集服务器按照统一的通信标准上传到数据中心，这实际上构成了一个物联网。而物联网的终端采集和传输关系到数据的有效传输，输电线路运行中，电网监测和相关的环境监测数据需要及时存储，数据量极大，为有效分析数据资源，需要推进新技术在输电运检领域的应用技术创新。
由于输电线路通信节点规模庞大，传输数据非常庞大，当前输电线路状态监测大多数采用分布式计算或者基于Kafka消息队列的方法实现数据的传输或者分析，实际上，原始数据有大量失真或者异常数据，会影响数据分析的效率，所以需要一种实用高效的新技术。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种输电物联通信网络接入优化方法，采用优先级和权重值设置的方法实现输电线路高效地状态监测，能够实现复杂环境地区输电线路运维状态的实时监控。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种输电物联通信网络接入优化方法，包括步骤：
(1)接收采集终端发送的入网请求；
(2)进行双层次自诊断，判断采集终端和通信网络是否正常；
(3)根据输电线路在线监测数据，结合输电线路状态评估技术，提取出告警状态的采集终端相关数据；
(4)对于异常或者告警频繁的采集终端进行重点监测，赋予较高的通信请求权重值；
(5)基于上述步骤，确定相应的通信接入策略，对于异常或者告警频繁的采集终端给予更多的通信资源。
进一步地，所述步骤2的双层次自诊断包括采集终端层次自诊断和通信网络层次自诊断。
采集终端层次自诊断是对采集终端进行测试判断，判断是否出现采集终端死机、断电或死循环等异常现象。通信网络层次自诊断是对采集终端和基站之间的通信是否做好准备进行判断，若采集终端无法执行上传操作，则通信网络存在异常，返回异常报告。
进一步地，所述步骤3中，输电线路在线监测数据包括11类在线监测数据。
进一步地，所述步骤4中，通信请求权重值为：
0：采集终端告警消息；
1：双层自诊断的异常消息；
2：采集终端其它消息；
3：采集终端发送的入网请求消息；
4：采集终端发送的退网请求消息。
进一步地，所述步骤5中，数据通信采用Kafka模式，基于消息队列的分布式消息处理机制，运用缓冲队列循环入库算法，根据通信请求权重值的不同，将通信请求权重值高的消息提前发送。
有益效果：本发明采用优先接入的方式，根据异常或告警，将优先级高或者状态告警频繁的数据提前发送，从而保证输电物联传感通信网络的实时高效传输，为远端主站提供真实有效的监测数据，有助于试验人员准确地分析，大幅降低运维成本，为复杂环境地区输电线路运行状态监测提供新的思路。
本发明采用优先级和权重值设置的方法，可以对处于极端环境或者频繁发生事故的输电线路杆塔进行重点监测，保证输电线路运维人员能够第一时间赶赴现场，避免潜在事故的发生。
附图说明
图1是本发明所述的输电物联通信网络接入优化方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的输电物联通信网络接入优化方法，包括步骤：
(1)接收采集终端发送的入网请求；
(2)进行双层次自诊断，判断采集终端以及通信网络是否正常；
双层自诊断从2个层次对系统进行判断并给出相应处理建议，分为采集终端层次自诊断和通信网络层次自诊断。
(2.1)采集终端层次自诊断，在采集数据前对环境数据进行监测，并对采集终端进行测试判断，判断是否出现采集终端死机、断电或者死循环等现象，并可以根据提示的异常类型进行相应的处理，包括复位或者报警至远程主机。
(2.2)通信网络层次自诊断，通过采集终端以及基站之间的通信是否做好准备进行判断，当采集终端执行上传操作时，如果其通信模块存在异常，无法完成此次操作，将返回一个异常报告，提示操作人员通信存在异常，需要按照异常类型和排查方法处理异常，直至异常排查完成，同时排查期间不影响其他采集设备及整套系统的运行。
同时，对于整个传输线路通信异常的检测，由上位机软件完成操作，上位机软件从通讯系统的上端--下端--远端采集终端逐步进行命令测试，根据返回的数据帧判断通信故障出现的层次，如果通信出现异常或总线上出现干扰信号，则需要重新连接，做好防干扰措施。利用系统自诊断功能监测系统的自身安全，及时反馈监测系统的运行状况给操作人员。
(3)根据输电线路11类在线监测数据，结合输电线路状态评估技术，提取出告警状态的采集终端相关数据；
输电线路在线监测数据中，除了环境数据外，有部分数据处于告警临界值，表明输电线路处于较高的危险状态，需要加以干预或者及时处理，否则容易造成输电线路故障甚至停电事故。例如杆塔倾斜达到一定临界值，可能导致杆塔倒塌，外力破坏作用于关键线路，会引起大片区域停电，为此对状态数据处于告警临界值的杆塔实行较高优先级或者赋予较高通信接入权重值，保证远端主站能够及时作出响应，采取有效地措施，降低输电线路事故发生率或者减少经济损失。
(4)对于异常或者告警频繁的采集终端进行重点监测，赋予较高的通信请求权重值或者优先级；
实际电力数据传输一般会采用Kafka模式，一种基于消息队列的分布式消息处理机制，运用缓冲队列循环入库算法来确保数据的可靠传输与数据归集，根据状态数据不同的优先级别属性，将优先级高的消息提前发送，从而保证整个网络中应急信息的实时传输，提高网络效率。对于数据采集终端与基站传输的消息，可以分为以下几类：
0：采集终端告警消息；
1：双层自诊断的异常消息；
2：采集终端其它消息；
3：采集终端发送的入网请求消息；
4：采集终端发送的退网请求消息；
上述5类消息对应为的优先级依次为0～4。
采用上述机制，当采集终端遇到异常情况时，需要主动上报异常消息，因此设置优先级最高，设置延迟时间为0，从而保证异常情况的及时处理。同时，对于那些告警信息，设置优先级为次高，同时将告警信息及时发送给运维人员，以保证能够及时响应，避免事故的发生。
(5)基于上述步骤，确定相应的通信接入策略。
对于告警频繁的采集终端应赋予较高的权重值，即给予更多的通信资源。
具体算法描述如下：
设某条线路在一定时间内，采集终端上传总次数为A，各个采集终端上传数据次数为ai，显然告警频繁的采集终端数据上传次数较高，为此各采集终端分配到的通信入库服务的权重定义如式(1)所示：
由该权重来决定消息中心为该采集终端提供的数据接入线程比例。Kafka模式所提供的总线程数为定值T，该采集终端所对应消息获线程任务为Ti，与权重的关系如式(2)所示：
Ti＝piT (2)
显然，由上式可知，加权循环队列调度，为该采集终端分配较大的权值，使其占有较多的入库线程资源，从而保证其更多的通信资源。同理，通信接入权重值越小，则分配较少的通信资源。
本发明采用优先接入的方式，根据上传的异常数据或者告警信息，将优先级高或者状态告警频繁的数据提前发送，从而保证输电物联传感通信网络的实时高效传输，为远端主站提供真实有效的监测数据，有助于试验人员准确地分析，大幅降低了运维成本，为复杂环境地区输电线路运行状态监测提供了新的思路。
Claims (7)
1.一种输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，包括步骤：
(1)接收采集终端发送的入网请求；
(2)进行双层次自诊断，判断采集终端和通信网络是否正常；
(3)根据输电线路在线监测数据，结合输电线路状态评估技术，提取出告警状态的采集终端相关数据；
(4)对于异常或者告警频繁的采集终端进行重点监测，赋予较高的通信请求权重值；
(5)基于上述步骤，确定相应的通信接入策略，对于异常或者告警频繁的采集终端给予更多的通信资源。
2.根据权利要求1所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，所述步骤2的双层次自诊断包括采集终端层次自诊断和通信网络层次自诊断。
3.根据权利要求2所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，采集终端层次自诊断是对采集终端进行测试判断，判断是否出现采集终端死机、断电或死循环的异常现象。
4.根据权利要求2所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，通信网络层次自诊断是对采集终端和基站之间的通信是否做好准备进行判断，若采集终端无法执行上传操作，则通信网络存在异常，返回异常报告。
5.根据权利要求1所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，所述步骤3中，输电线路在线监测数据包括11类在线监测数据。
6.根据权利要求1所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，所述步骤4中，通信请求权重值为：
0：采集终端告警消息；
1：双层自诊断的异常消息；
2：采集终端其它消息；
3：采集终端发送的入网请求消息；
4：采集终端发送的退网请求消息。
7.根据权利要求1所述的输电物联通信网络接入优化方法，其特征在于，所述步骤5中，数据通信采用Kafka模式，基于消息队列的分布式消息处理机制，运用缓冲队列循环入库算法，根据通信请求权重值的不同，将通信请求权重值高的消息提前发送。
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