CN116722641A - 一种物联网节点设备低功耗运行系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网节点设备低功耗运行系统，涉及电力系统信号检测技术领域，将电网分为多个间距段，再分别对环境因素进行分析得到环境影响因子，然后再将环境影响因子中最大的值所对应的因素作为重点监控对象，同时将其他环境影响因素作为辅助监控对象，对电网信息进行监测，之后再通过设备信息运行模块对监测设备的运行进行控制，在每个间距段内设置信号检测设备和监控设备，并将其开始状态都设置为休眠状态，当电力信号值存在异常时，启动信号检测设备，并生成启动信号对重点监控对象的检测设备先进行检测，当重点监控对象未出现异常时再对辅助监控对象的监控设备进行启动和检测，从而达到设备低功耗运行的效果。
Description
技术领域
本发明属于电力系统信号检测技术领域，具体是一种物联网节点设备低功耗运行系统。
背景技术
由于经济的高速发展，能源分布和需求很不均衡，因此广泛采用长距离大范围电力输送网络，在广阔西部地区建设了大量的电力铁塔用于承载输电电缆，这些铁塔的稳定可靠严重影响输电网络的安全，对铁塔进行智能化远程监控就变得十分必要。
由于地理条件的特殊性，大量铁塔处于高山峡谷等人迹罕至的地方，不但人员到达十分不便，甚至也没有移动通信网络覆盖，因需要通信设备来进行信号的监测和传输，信号监测一般为多个信号设备持续监测，而设备在持续性监测和运行的过程中，会使得设备功耗的增加，间接的提升设备的损耗率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种物联网节点设备低功耗运行系统，用于解决上述所提出的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种物联网节点设备低功耗运行系统，包括：
电网信息分析模块，用于根据电网信息和维修信息对电网进行惯性分析，电网信息指环境信息和电力信号值，环境信息包括温度、风力、异物，异物指电网上悬挂的其他物质，电力信号值包括电压、电流和负载功率，之后先根据电网中的电力塔的位置，将电网分为多个间距段，然后根据维修信息，将电网故障产生的外界影响最大的因素进行获取，之后再分别对环境因素进行分析得到环境影响因子，然后再将环境影响因子中最大的值所对应的因素作为重点监控对象，同时将其他环境影响因素作为辅助监控对象，并传输至设备信息运行模块；
设备信息运行模块，用于根据间距段和重点监控对象以及辅助监控对象的监控设备的运行进行控制，每个间距段内设置信号检测设备和监控设备，并将其开始状态都设置为休眠状态，当电力信号值存在异常时，此时将启动信号检测设备，并生成启动信号对重点监控对象的检测设备先进行启动和检测，当重点监控对象未出现异常时再对辅助监控对象的监控设备进行启动和检测。
优选的，所述惯性分析的方法为：
S1：先根据电网中电力塔的分布位置，将相邻的两个电力塔之间的电网距离标记为间距段Ji，i表示不同的间距段；
S2：之后先根据维修信息，对电网维修信息中的故障原因出现最多的因素进行提取；
S3：根据环境信息，首先选取i＝1时，对间距段J1的环境特点进行判断，具体的判断方法为：
S31：以现在时间为基准，获取到前12个单位时间内的环境信息，同时将电缆的最适温度区间标记为[W1，W2]，将单位时间分割为30个时间段，每个时间段设置为24H，然后先获取到每个时间段的温度，从而得到单位时间段内温度的均值，将温度均值采用公式进行处理得到对应的温度影响因子；
S32：然后再分别获取到单位时间内电缆周围的风力和环境危险因子，将超过电缆承受的最适风级值的风力标记为Fi，将单位时间内的风力值Fi乘以单位时间内风力超过最适风级值的时间，再乘以环境危险因子，得到风力影响因子，环境危险因子为预设值；
S33：之后再获取到电缆上的异物信息，获取到单位时间内电缆上异物信息的附着面积，同时将附着面积乘以系数值K3得到异物影响因子；
S4：将温度影响因子、风力影响因子和异物影响因子作为环境影响因子，然后对每个间距段的环境影响因子进行比较，得到每个间距段的环境影响因子的最大值，同时，当存在相邻的间距段的环境影响因子的最大值的影响因素相同时，将相邻的间距段融合为同一间距段；
S5：之后对每个间距段内的影响因子的最大值作为重点监控对象，将其他环境影响因子作为辅助监控对象。
优选的，温度影响因子的具体的计算方法为：
将单位时间分割为30个时间段，每个时间段设置为24H，然后先获取到每个时间段的温度，同时将每个时间段的温度标记为Wj，j＝1，2，……，30，得到单位时间内的平均温度Wa，先采用公式得到温度偏差值Yw；
之后采用公式得到单位时间内的温度波动值Sw，将温度偏差值Yw与温度波动值Sw相乘，同时再乘以系数值K1得到温度影响因子，系数值K1为预设值。
优选的，根据间距段和重点监控对象以及辅助监控对象的监控设备的运行进行控制的方法为：
步骤一：先选取一个间距段，同时将间距段内的重点监控对象和辅助监控对象的监控设备在正常状态下都设置为休眠状态；
步骤二：在每个间距段内设置有信号检测器，信号检测器用于对每个间距段电力信号值进行检测；
当电力信号处于正常值时，信号检测器处于休眠检测状态，当电力信号值存在异常值时，触发信号检测器的高电平检测状态，同时生成信号值，并将信号值先传输至重点监控对象的检测设备，将重点监控对象的检测设备进行启动；
当重点监控对象的检测设备对重点监控对象的检测存在异常时，设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，当重点监控对象未存在异常信号值时，将重点监控对象重新进入休眠状态，同时将信号值传输至辅助检测设备中，将辅助检测设备进行启动，并对辅助监控对象进行检测，当辅助检测设备出现异常信号值时，辅助检测设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，当未检测出异常时，设备将进入休眠状态；
此时若电力信号持续异常时，将直接生成异常信号并传输至故障预警模块。
优选的，所述电网信息通过信号采集模块进行采集，并传输至电网信息分析模块。
优选的，所述维修信息通过维修信息存储模块进行获取，并传输至电网信息分析模块。
优选的，所述故障信息预警模块用于根据设备的传输的异常信号，生成对应的预警信号，并传输至相关的管理人员。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：先根据电网中的电力塔的位置，将电网分为多个间距段，然后根据维修信息，将电网故障产生的外界影响最大的因素进行获取，之后再分别对环境因素进行分析得到环境影响因子，然后再将环境影响因子中最大的值所对应的因素作为重点监控对象，同时将其他环境影响因素作为辅助监控对象，对电网信息进行监测，使每个间距段由于地理环境不同，间距段的重点检测对象不同，在对电网故障发生的及时性保证的前提下，有的重点监控对象，减少监控设备数据采集的频率值，降低设备运行的功率；
之后再通过设备信息运行模块对监测设备的运行进行控制，在每个间距段内设置信号检测设备和监控设备，并将其开始状态都设置为休眠状态，当电力信号值存在异常时，此时将启动信号检测设备，并生成启动信号对重点监控对象的检测设备先进行启动和检测，当重点监控对象未出现异常时再对辅助监控对象的监控设备进行启动和检测，从而达到设备低功耗运行的效果。
附图说明
图1为本发明系统框架原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请提供了一种物联网节点设备低功耗运行系统，包括信号采集模块、维修信息存储模块、电网信息分析模块、设备信息运行模块和故障信息预警模块；
信号采集模块用于对电网信息进行采集，并传输至电网信息分析模块，电网信息包括环境信息和电力信号值，环境信息包括温度、风力、异物，异物指电网上悬挂的其他物质，例如塑料袋、鸟粪等，电力信号值包括电压、电流和负载功率；
维修信息存储模块用于将电网的维修信息进行存储，维修信息包括电网在进行维修时的故障原因、故障发生时间和故障发生位置，维修信息分为故障发生时的检修信息和电网维护时故障预测信息，电网的维修信息通过相关人员在终端设备上将维修信息进行输入；
维修信息存储模块将所存储的电网的维修信息传输至电网信息分析模块，电网信息分析模块用于根据电网信息和维修信息对电网进行惯性分析，具体的分析方法为：
S1：先根据电网中电力塔的分布位置，将相邻的两个电力塔之间的电网距离标记为间距段Ji，i表示不同的间距段，从电网分布的起始点位置开始，依次将每个间距段标记为J1，J2，……，Ji；
S2：之后先根据维修信息，对电网维修信息中的故障原因出现最多的因素进行提取，在本实施例中，将外界故障原因出现最多次数的因素定义为温度、风力和异物；
S3：根据环境信息，首先选取i＝1时，对间距段J1的环境特点进行判断，具体的判断方法为：
S31：以现在时间为基准，获取到前12个单位时间内的环境信息，同时将电缆的最适温度区间标记为[W1，W2]，此处单位时间和温度区间为预设值，具体值由相关人员进行设置，在本实施例中，单位时间设置为30天，将单位时间分割为30个时间段，每个时间段设置为24H，然后先获取到每个时间段的温度，同时将每个时间段的温度标记为Wj，j＝1，2，……，30，得到单位时间内的平均温度Wa，先采用公式得到温度偏差值Yw；
之后采用公式得到单位时间内的温度波动值Sw，将温度偏差值Yw与温度波动值Sw相乘，同时再乘以系数值K1得到温度影响因子，系数值K1为预设值，具体值由相关的专业人员进行取值；
S32：然后再分别获取到单位时间内电缆周围的风力和环境危险因子，将超过电缆承受的最适风级值的风力标记为Fi，最适风级值为预设值，具体值由相关的专业人员根据实际情况进行取值，同时Fi为单位时间内超过最适风级值的均值，环境危险因子指电缆周围存在的环境对电缆可能造成的伤害，且环境危险因子为预设值，具体值由相关的专业人员进行评估后进行取值；
将单位时间内的风力值Fi乘以单位时间内风力超过最适风级值的时间，再乘以环境危险因子，得到风力影响因子，其中，环境危险因子为预设值，具体值由相关人员对环境进行评估后取值；
S33：之后再获取到电缆上的异物信息，在本实施例中异物信息通过监控设备进行获取，监控设备包括视频图像监控摄像装置等，获取到单位时间内电缆上异物信息的附着面积，同时将附着面积乘以系数值K3得到异物影响因子；
S4：将温度影响因子、风力影响因子和异物影响因子作为环境影响因子，然后对每个间距段的环境影响因子进行比较，得到每个间距段的环境影响因子的最大值，同时，当存在相邻的间距段的环境影响因子的最大值的影响因素相同时，将相邻的间距段融合为同一间距段；
S5：之后对每个间距段内的影响因子的最大值作为重点监控对象，将其他环境影响因子作为辅助监控对象，同时，电网信息分析模块将得到的间距段和间距段的重点监控对象以及辅助监控对象传输至设备信息运行模块；
设备信息运行模块用于根据间距段和重点监控对象以及辅助监控对象的监控设备的运行方式进行调整，具体的调整方法为：
步骤一：先选取一个间距段，同时将间距段内的重点监控对象和辅助监控对象的监控设备在正常状态下都设置为休眠状态，正常状态指电力信号值在正常范围内；
步骤二：在每个间距段内设置有信号检测器，信号检测器用于对每个间距段电力信号值进行检测；
当电力信号处于正常值时，信号检测器处于休眠检测状态，休眠检测状态指信号检测器处于低电平运行状态，在检测过程中将信号进行定时传输，当电力信号值存在异常值时，触发信号检测器的高电平检测状态，同时生成信号值，并将信号值先传输至重点监控对象的检测设备，将重点监控对象的检测设备进行启动；
当重点监控对象的检测设备对重点监控对象的检测存在异常时，设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，并通知相关的专业人员对故障进行排查，当重点监控对象未存在异常信号值时，将重点监控对象重新进入休眠状态，同时将信号值传输至辅助检测设备中，将辅助检测设备进行启动，并对辅助监控对象进行检测，当辅助检测设备出现异常信号值时，辅助检测设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，当未检测出异常时，设备将进入休眠状态；
此时若电力信号持续异常时，将直接生成异常信号并传输至故障预警模块；
故障信息预警模块用于根据设备的传输的异常信号，生成对应的预警信号，并传输至相关的管理人员，同时相关的管理人员根据预警信号对故障进行检修和维护，从而保证电网的稳定运行。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：先通过信号采集模块对电网信息进行采集，之后再通过维修信息存储模块所存储的信息，电网信息分析模块对其进行分析，先根据电网中的电力塔的位置，将电网分为多个间距段，然后根据维修信息，将电网故障产生的外界影响最大的因素进行获取，之后再分别对环境因素进行分析得到环境影响因子，然后再将环境影响因子中最大的值所对应的因素，作为重点监控对象，同时将其他环境影响因素作为辅助监控对象，对电网信息进行监测，之后再通过设备信息运行模块对监测设备的运行进行控制，在每个间距段内设置信号检测设备和监控设备，并将其开始状态都设置为休眠状态，当电力信号值存在异常时，此时将启动信号检测设备，并生成启动信号对重点监控对象的检测设备先进行启动和检测，当重点监控对象未出现异常时再对辅助监控对象的监控设备进行启动和检测，从而达到设备低功耗运行的效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (7)
1.一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，包括：
电网信息分析模块，用于根据电网信息和维修信息对电网进行惯性分析，电网信息指环境信息和电力信号值，环境信息包括温度、风力、异物，异物指电网上悬挂的物质，电力信号值包括电压、电流和负载功率，之后先根据电网中的电力塔的位置，将电网分为多个间距段，然后根据维修信息，将电网故障产生的外界影响最大的因素进行获取，之后再分别对环境因素进行分析得到环境影响因子，然后再将环境影响因子中最大的值所对应的因素作为重点监控对象，同时将其他环境影响因素作为辅助监控对象，并传输至设备信息运行模块；
设备信息运行模块，用于根据间距段和重点监控对象以及辅助监控对象的监控设备的运行进行控制，每个间距段内设置信号检测设备和监控设备，并将其开始状态都设置为休眠状态，当电力信号值存在异常时，此时将启动信号检测设备，并生成启动信号对重点监控对象的检测设备先进行启动和检测，当重点监控对象未出现异常时再对辅助监控对象的监控设备进行启动和检测。
2.根据权利要求1所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，所述惯性分析的方法为：
S1：先根据电网中电力塔的分布位置，将相邻的两个电力塔之间的电网距离标记为间距段Ji，i表示不同的间距段；
S2：之后先根据维修信息，对电网维修信息中的故障原因出现最多的因素进行提取；
S3：根据环境信息，首先选取i＝1时，对间距段J1的环境特点进行判断，具体的判断方法为：
S31：以现在时间为基准，获取到前12个单位时间内的环境信息，同时将电缆的最适温度区间标记为[W1，W2]，将单位时间分割为30个时间段，每个时间段设置为24H，然后先获取到每个时间段的温度，从而得到单位时间段内温度的均值，将温度均值采用公式进行处理得到对应的温度影响因子；
S32：然后再分别获取到单位时间内电缆周围的风力和环境危险因子，将超过电缆承受的最适风级值的风力标记为Fi，将单位时间内的风力值Fi乘以单位时间内风力超过最适风级值的时间，再乘以环境危险因子，得到风力影响因子，环境危险因子为预设值；
S33：之后再获取到电缆上的异物信息，获取到单位时间内电缆上异物信息的附着面积，同时将附着面积乘以系数值K3得到异物影响因子；
S4：将温度影响因子、风力影响因子和异物影响因子作为环境影响因子，然后对每个间距段的环境影响因子进行比较，得到每个间距段的环境影响因子的最大值，同时，当存在相邻的间距段的环境影响因子的最大值的影响因素相同时，将相邻的间距段融合为同一间距段；
S5：之后对每个间距段内的影响因子的最大值作为重点监控对象，将其他环境影响因子作为辅助监控对象。
3.根据权利要求2所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，温度影响因子的具体的计算方法为：
将单位时间分割为30个时间段，每个时间段设置为24H，然后先获取到每个时间段的温度，同时将每个时间段的温度标记为Wj，j＝1，2，……，30，得到单位时间内的平均温度Wa，先采用公式得到温度偏差值Yw；
之后采用公式得到单位时间内的温度波动值Sw，将温度偏差值Yw与温度波动值Sw相乘，同时再乘以系数值K1得到温度影响因子，系数值K1为预设值。
4.根据权利要求1所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，根据间距段和重点监控对象以及辅助监控对象的监控设备的运行进行控制的方法为：
步骤一：先选取一个间距段，同时将间距段内的重点监控对象和辅助监控对象的监控设备在正常状态下都设置为休眠状态；
步骤二：在每个间距段内设置有信号检测器，信号检测器用于对每个间距段电力信号值进行检测；
当电力信号处于正常值时，信号检测器处于休眠检测状态，当电力信号值存在异常值时，触发信号检测器的高电平检测状态，同时生成信号值，并将信号值先传输至重点监控对象的检测设备，将重点监控对象的检测设备进行启动；
当重点监控对象的检测设备对重点监控对象的检测存在异常时，设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，当重点监控对象未存在异常信号值时，将重点监控对象重新进入休眠状态，同时将信号值传输至辅助检测设备中，将辅助检测设备进行启动，并对辅助监控对象进行检测，当辅助检测设备出现异常信号值时，辅助检测设备将生成异常信号值传输至故障信息预警模块，当未检测出异常时，设备将进入休眠状态；
此时若电力信号持续异常时，将直接生成异常信号并传输至故障预警模块。
5.根据权利要求1所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，所述电网信息通过信号采集模块进行采集，并传输至电网信息分析模块。
6.根据权利要求1所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，所述维修信息通过维修信息存储模块进行获取，并传输至电网信息分析模块。
7.根据权利要求4所述的一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征在于，所述故障信息预警模块用于根据设备的传输的异常信号，生成对应的预警信号，并传输至相关的管理人员。
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Cited By (1)
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| CN117254597A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-19 | 国网四川省电力公司信息通信公司 | 电力运行数据业务化分析与监控方法和系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117254597A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-19 | 国网四川省电力公司信息通信公司 | 电力运行数据业务化分析与监控方法和系统 |
| CN117254597B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-01-30 | 国网四川省电力公司信息通信公司 | 电力运行数据业务化分析与监控方法和系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20230908 |