CN112649118A - 一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路温度检测领域，尤其涉及一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统。采集单元采集的温度信息经过有线或者无线传输给安装在塔杆上的监测装置；监测装置根基温度值与接收的报警门槛值比较确定是否产生报警信号。如果产生报警信号，立即通过无线把报警信号上送站端，如无报警信号，周期上送温度；站端装置接收到报警信号后在变电站产生报警人机信号上送主站。相对于现有技术而言该系统具有的优点是：输电线路温度监测效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路温度检测领域，尤其涉及一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统。
背景技术
目前，输电线路是输电网中极其重要的组成部分，其负责电能传输。输电线路往往假设在较高处，有些输电线路还设于野外，所以输电线路温度检测困难，且难以及时发现输电线路异常。当输电线路异常时往往会导致输电线路温度升高，因此可以通过检测输电线路温度来确定输电线路是否发生异常。而当前温度监测系统主要通过在线路上安装的温度采集器的数据通过自组网或者公网传输到后端(主站)，主站侧进行处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统，解决输电线路温度监测困难的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统，包括
主站：用于对监测装置设置报警门槛值及输出报警信息至监测装置；
站端：用于接收监测装置发送的监测装置ID信息、周期温度信息及报警信号；
监测装置：用于比对温度信息与接收的报警门槛值，确定是否产生报警信号，及对温度信息进行处理形成周期温度信息；
采集单元：用于采集输电线的温度信息。
进一步，所述主站包括
数据处理模块：对站端发送的数据信息进行处理；
边缘处理模块：根据不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值并下发给对应的监测装置；
告警模块：用于展示报警信息和系统运行信息，并将报警信息上传至物联网。
进一步，所述数据处理模块包括
数据转化单元：用于对站端发送的数据信息进行转化处理；
数据清洗单元：用于清洗报警信息；
数据聚合计算单元：用于对数据转化单元及数据清洗单元处理后的数据进行聚合计算，形成系统运行信息。
进一步，所述边缘处理模块包括
协议转换单元：用于对数据处理模块和监测装置建立通讯连接；
数据处理单元：用于对不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值；
模型学习单元：根据不同监测装置所监测的线路模型数据进行训练，为数据处理单元提供进准的计算方法。
进一步，所述监测装置与所述采集单元之间的数据传输方式采用xbee 微功率无线传输。
进一步，所述站端包括
协议转换模块：用于对监测装置报警信号及周期温度信息进行协议转换；
日志记录模块：用于记录站端操作记录；
站内异常报警模块：用于接收主站的报警信息并进行报警；
人机显示模块：用于显示报警提示及异常塔杆的定位信息。
进一步，所述协议转换模块将监测装置所发送至站端的报警信号及周期温度信息转换为UDP或者TCP报文。
进一步，所述监测装置采用ID号标识，前一级信号异常后，跳过该级进行信息传输。
进一步，所述站端通过SDH传输网与所述主站进行数据传输。
本发明提供一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统，包括
主站：用于对监测装置设置报警门槛值及输出报警信息至监测装置；
站端：用于接收监测装置发送的监测装置ID信息、周期温度信息及报警信号；
监测装置：用于比对温度信息与接收的报警门槛值，确定是否产生报警信号，及对温度信息进行处理形成周期温度信息；
采集单元：用于采集输电线的温度信息。
这样，采集单元采集的温度信息经过有线或者无线传输给安装在塔杆上的监测装置；监测装置根基温度值与接收的报警门槛值比较确定是否产生报警信号。如果产生报警信号，立即通过无线把报警信号上送站端，如无报警信号，周期上送温度；站端装置接收到报警信号后在变电站产生报警人机信号上送主站。相对于现有技术而言具有的有点是：输电线路温度监测效率更高。
附图说明
图1为本发明一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统结构示意图；
图2为本发明一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统主站功能模块示意图；
图3为本发明一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统站端功能模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图3所示，本发明提供一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统，包括
主站：用于对监测装置设置报警门槛值及输出报警信息至监测装置；
站端：用于接收监测装置发送的监测装置ID信息、周期温度信息及报警信号；
监测装置：用于比对温度信息与接收的报警门槛值，确定是否产生报警信号，及对温度信息进行处理形成周期温度信息；
采集单元：用于采集输电线的温度信息。
这样，采集单元采集的温度信息经过有线或者无线传输给安装在塔杆上的监测装置；监测装置根基温度值与接收的报警门槛值比较确定是否产生报警信号。如果产生报警信号，立即通过无线把报警信号上送站端，如无报警信号，周期上送温度；站端装置接收到报警信号后在变电站产生报警人机信号上送主站。相对于现有技术而言具有的优点是：输电线路温度监测效率更高。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述主站包括
数据处理模块：对站端发送的数据信息进行处理；
边缘处理模块：根据不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值并下发给对应的监测装置；
告警模块：用于展示报警信息和系统运行信息，并将报警信息上传至物联网。
这样，处理模块从站端接收数据后进行处理，针对每个监测装置建立一个数据库，统计系统运行信息；边缘处理模块根据不同监测装置所监测的线路模型(线路电压、电路、电阻率和环境温度)计算出报警门槛值并下发给对应的监测装置，同时该模块与人机报警模块交互；告警模块进行人机展示告警信息和系统运行信息，并把告警信息汇入物联网，通过手机或者其它方式告警给值班人员。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述数据处理模块包括
数据转化单元：用于对站端发送的数据信息进行转化处理；
数据清洗单元：用于清洗报警信息；
数据聚合计算单元：用于对数据转化单元及数据清洗单元处理后的数据进行聚合计算，形成系统运行信息。
这样，因为站端对所传输的数据经过协议转换，所以在主站侧数据转化单元对经过协议转换的数据进行转化处理，形成所需的数据格式；当需要解除报警时，数据清洗单元对报警信息进行清洗、消除，以解除报警，使得整个系统恢复正常工作状态。数据聚合主要提供两种核心服务：第一、数据服务。依托聚合云数据网站，向下游客户提供数据查询和信息验证等服务；第二、数据应用。以数据清洗、分析、挖掘等技术为主要技术手段，帮助值班人员进行决策。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述边缘处理模块包括
协议转换单元：用于对数据处理模块和监测装置建立通讯连接；
数据处理单元：用于对不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值；
模型学习单元：根据不同监测装置所监测的线路模型数据进行训练，为数据处理单元提供进准的计算方法。
这样，在输电线检测中监测装置所监测的线路模型具有多条，由于线路模型的不同，数据的参数也不同，采用模型学习单元根据不同监测装置所监测的线路模型数据进行训练，为数据处理单元提供进准的计算方法，数据处理单元对不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值并下发给对应的监测装置，同时数据处理单元与人机报警模块交互。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述监测装置与所述采集单元之间的数据传输方式采用xbee微功率无线传输。
这样，XBee是一种远距离低功耗的数传模块，频段有2.4G，915M，868M 三种同时可兼容802.15.4协议。可组mesh网络，每个模块都可以做为路由节点，协调器，以及终端节点。模块是内置协议栈，可通过X-CTU以及Zigbee Operator这两款软件进行调试，模块的配置方式有两种，分别是AP和ATI 命令。优点就是采用Zigbee协议，自动组网，信号稳定，基本不用自己写验证协议，功能齐全。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述站端包括
协议转换模块：用于对监测装置报警信号及周期温度信息进行协议转换；
日志记录模块：用于记录站端操作记录；
站内异常报警模块：用于接收主站的报警信息并进行报警；
人机显示模块：用于显示报警提示及异常塔杆的定位信息。
这样。站端转换节点把接收到的本段(2个变电站之间)线路的监测装置信号通过协议转换，转换为UDP或者TCP报文上送省(国)调。
站端装置检测是否有报警信号，如有报警信号立即上送主站，并在本地产生人机报警信号；如无报警周期上送温度信息；检测本段线路的监测装置是否有异常，当规定时间接收不到某个监测装置心跳，则产生异常信号，本地定位到异常塔杆。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述协议转换模块将监测装置所发送至站端的报警信号及周期温度信息转换为UDP或者TCP报文。
这样，TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据包的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。
TCP是面向连接的传输控制协议，而UDP提供了无连接的数据报服务； TCP具有高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序；UDP在传输数据前不建立连接，不对数据报进行检查与修改，无须等待对方的应答，所以会出现分组丢失、重复、乱序，应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作；UDP具有较好的实时性，工作效率较TCP协议高；UDP段结构比 TCP的段结构简单，因此网络开销也小。TCP协议可以保证接收端毫无差错地接收到发送端发出的字节流，为应用程序提供可靠的通信服务。对可靠性要求高的通信系统往往使用TCP传输数据。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述监测装置采用ID号标识，前一级信号异常后，跳过该级进行信息传输。这样，线路上安装的监测装置采用ID号标识，当前一级信号异常后，自动跳过该级进行传输；例如监测装置3正常只接收监测装置2的信息，但是由于监测装置2异常，监测装置3 则开始接收监测装置1的信息，从而解决一个节点异常导致线路传输中断。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，如图1-图3所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述站端通过SDH传输网与所述主站进行数据传输。这样，SDH传输系统在国际上有统一的帧结构数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性，SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，由于SDH多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化。
本发明的基于边缘计算的输电线路温度传感系统：
采用xbee微功率无线传输采集数据，监测装置结构简单，施工方便；
主站侧根据线路模型和天气温度状况，计算出温度告警门槛并通过无线配置到监测装置(计算模型输入信息有：线路电压、电流、导线电阻率、天气温度)；
线路上安装的装置采用ID号标识，当前一级信号异常后，自动跳过该级进行传输(监测装置3正常只接收监测装置2的信息，但是由于监测装置 2异常，监测装置3则开始接收监测装置1的信息，从而解决一个节点异常导致线路传输中断)；
当温度未达到门槛值时，首级监测装置启动数据发送，次末级监测装置收到后把自己的ID和和温度增加到原来的数据报文中并发送，如此依次增加各个节点信息(非报警信号信息示例)；
| 帧头 | 数据个数 | 数据长度 | 数据内容 | CRC |
| A55A | N | 8*N | N个(ID+温度) | Crc_16 |
当某个监测装置监检测到温度超过报警门槛时，由该级检测装置立即发起数据传输，此时未达到报警门槛值的监测装置暂停数发送，待主站转换或者报警信息消除后再回到正常模式，从而让报警信息以最短时间发送到站端 (警信号信息示例)；
| 帧头 | 数据个数 | 数据长度 | 数据内容 | CRC |
| 9B9B | N | 8*N | N个(ID+温度) | Crc_16 |
主站侧从SDH网接收各个变电站上送的信息根据监测装置的ID进行分析；
根据监测装置所监测的线路的负荷、导线模型和环境温度，为不同监测装置设置不同的告警门槛。
数据处理模块分析同一线路温度信息，检测同一线路各个检测点的温度状态，当检测点之间数据差别大时输出报警信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：包括
主站：用于对监测装置设置报警门槛值及反馈报警信息至监测装置；
站端：用于接收监测装置发送的监测装置ID信息、周期温度信息及报警信号；
监测装置：用于比对温度信息与接收的报警门槛值，确定是否产生报警信号，及对温度信息进行处理形成周期温度信息；
采集单元：用于采集输电线的温度信息并传输至所述监测装置。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述主站包括：
数据处理模块：对站端发送的数据信息进行处理；
边缘处理模块：根据不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值并下发给对应的监测装置；
告警模块：用于展示报警信息和系统运行信息，并将报警信息上传至物联网。
3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述数据处理模块包括：
数据转化单元：用于对站端发送的数据信息进行转化处理；
数据清洗单元：用于清洗报警信息；
数据聚合计算单元：用于对数据转化单元及数据清洗单元处理后的数据进行聚合计算，形成系统运行信息。
4.根据权利要求2或3所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述边缘处理模块包括：
协议转换单元：用于对数据处理模块和监测装置建立通讯连接；
数据处理单元：用于对不同监测装置所监测的线路模型计算出报警门槛值；
模型学习单元：根据不同监测装置所监测的线路模型数据进行训练，为数据处理单元提供精准的计算方法。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述监测装置与所述采集单元之间的数据传输方式采用xbee微功率无线传输。
6.根据权利要求4所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述站端包括：
协议转换模块：用于对监测装置报警信号及周期温度信息进行协议转换；
日志记录模块：用于记录站端操作记录；
站内异常报警模块：用于接收主站的报警信息并进行报警；
人机显示模块：用于显示报警提示及异常塔杆的定位信息。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述协议转换模块将监测装置所发送至站端的报警信号及周期温度信息转换为UDP或者TCP报文。
8.根据权利要求1所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述监测装置采用ID号标识，前一级信号异常后，跳过该级进行信息传输。
9.根据权利要求1所述的基于边缘计算的输电线路温度传感系统，其特征在于：所述站端通过SDH传输网与所述主站进行数据传输。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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