CN117880775A - 一种变电站应急无线专网通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站应急无线专网通信系统，通过终端检测设备获取了数据状态，生成变电站状态检测值，同步依据预设的阈值判断启用应急部件，同时本发明还通过就近信号找寻部件寻优出了最近的另一信号源，提高了无线传输的可靠性，相较于现有技术，本发明深层次确保了通信的安全可靠，提高了通信的灵活性和应急响应能力，避免了有线通信系统的局限性，提高了变电站通信系统的灵活性和可靠性，能够对接收到的数据进行实时处理和分析，为变电站工作人员提供有效的支持。
Description
技术领域
本发明涉及的技术领域，尤其涉及一种变电站应急无线专网通信系统。
背景技术
传统的变电站通信系统通常采用有线网络连接，虽然稳定可靠，但在应急情况下存在很大的局限性。随着无线通信技术的不断发展，无线通信在应急通信领域展示出了巨大的优势。因此，提出了一种变电站应急无线专网通信系统，以解决传统有线通信系统在应急情况下的不足之处。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有变电站通信系统存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：解决现有变电站通信系统在应急情况下存在很大局限性的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种变电站应急无线专网通信系统，包括如下部件：一组终端检测设备，设置于每一个变电站检测节点上，用于实时检测当前节点的数据状态，并将对应的数据状态无线发送至远程基站中；远程基站，与一组所述终端检测设备无线数据连接，接收各数据状态，并基于嵌设的状态处理器实时生成变电站状态检测值，当所述变电站状态检测值的下一阶段预测值低于预设的阈值时，启用各应急部件；一组应急部件，分别设置于每一组所述终端检测设备中，由其内配置的就近信号找寻部件寻优出最近的另一信号源，并将对应的数据状态即时无线发送至另一信号源中，另一信号源合并信息后无线发送至所述远程基站中进行数据处理，其中，另一信号源为未经损坏的信号源，其无线数据发射终端未经损坏。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：一组终端检测设备具体包括：用于检测各关键部件温度变化的一组温度传感器、用于检测变电站当前环境下的一组湿度传感器、设置于各传输线内用于检测传输性能变动的一组电压传感器；其中，一组所述电压传感器设置于各部件的电流输出端。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：所述状态处理器通过以下模型实时生成所述变电站状态检测值：
其中，δ为变电站状态检测值，Umax为额定瞬时时间内所检测到的最大电压变化值，Umin为额定瞬时时间内所检测到的最小电压变化值，α1及αn为额定时间内所检测到的温度变化值，n为温度传感器布置的数量，β1及βm为额定时间内所检测到的湿度变化值，m为湿度传感器布置的数量，1.03及1.22为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：所述额定瞬时时间可定义为0.1s，额定时间可定义为整数5s。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：获取所述变电站状态检测值下一阶段预测值时，通过一组所述终端检测设备实时检测相隔额定时间的不同数据状态，生成各连续同等时间相隔的不同时间的所述变电站状态检测值，于二维坐标系中，以检测时间为横坐标，生成的对应所述变电站状态检测值为纵坐标，获取各参照点，以平滑曲线连接各所述参照点，生成状态显示曲线；通过以下步骤获取所述变电站状态检测值下一阶段预测值：S1：获取所述状态显示曲线；S2：获取各参照点纵坐标的平均值及相邻两点的纵坐标方差；S3：构建预测显示模型获取下一阶段预测值；
其中，所述预测显示模型具体为：
其中，φ为下一阶段预测值，θ为各参照点纵坐标的平均值，λ1及λZ为相邻两点的纵坐标方差，λmax为相邻两点的纵坐标最大方差，λmin为相邻两点的纵坐标最小方差，1.08及0.45为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：预设的所述阈值可定义为2.63或2.631。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：当一组所述应急部件启用后，所述就近信号找寻部件预先检测当前所述终端检测设备的网络信号传输速率，当检测出的网络信号传输速率低于预设的传输阈值时，配置的信号找寻单元完成周边各信号源的搜索，通过信号的发送接收统计出各信号源的传输强度及相隔距离，建立信号选择模型，获取出最佳的另一信号源。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：预设的所述传输阈值具体为-50 dBm。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：构建的所述信号选择模型具体为：
其中，μ为信号选择对比值，L为获取的相隔距离，Q为获取的传输强度，2.71、0.87、-1均为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
作为本发明所述的变电站应急无线专网通信系统的一种优选方案，其中：获取所述信号选择对比值后，所述就近信号找寻部件获取最大所述信号选择对比值的信号源作为另一信号源。
本发明的有益效果：本发明提供一种变电站应急无线专网通信系统，通过终端检测设备获取了数据状态，生成变电站状态检测值，同步依据预设的阈值判断启用应急部件，同时本发明还通过就近信号找寻部件寻优出了最近的另一信号源，提高了无线传输的可靠性，相较于现有技术，本发明深层次确保了通信的安全可靠，提高了通信的灵活性和应急响应能力，避免了有线通信系统的局限性，提高了变电站通信系统的灵活性和可靠性，能够对接收到的数据进行实时处理和分析，为变电站工作人员提供有效的支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的变电站应急无线专网通信系统的整体系统模块图。
图2为本发明提供的获取变电站状态检测值下一阶段预测值的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
传统的变电站通信系统通常采用有线网络连接，虽然稳定可靠，但在应急情况下存在很大的局限性。
故此，请参阅图1，本发明提供一种变电站应急无线专网通信系统，包括如下部件：
一组终端检测设备，设置于每一个变电站检测节点上，用于实时检测当前节点的数据状态，并将对应的数据状态无线发送至远程基站中；
远程基站，与一组终端检测设备无线数据连接，接收各数据状态，并基于嵌设的状态处理器实时生成变电站状态检测值，当变电站状态检测值的下一阶段预测值低于预设的阈值时，启用各应急部件；
一组应急部件，分别设置于每一组终端检测设备中，由其内配置的就近信号找寻部件寻优出最近的另一信号源，并将对应的数据状态即时无线发送至另一信号源中，另一信号源合并信息后无线发送至远程基站中进行数据处理，其中，另一信号源为未经损坏的信号源，其无线数据发射终端未经损坏。
具体的，一组终端检测设备具体包括：用于检测各关键部件温度变化的一组温度传感器、用于检测变电站当前环境下的一组湿度传感器、设置于各传输线内用于检测传输性能变动的一组电压传感器；
其中，一组电压传感器设置于各部件的电流输出端。
需要说明的是，本发明中所涉及到的终端检测设备均为现有技术的常规运用，在此不做多余赘述。
进一步的，状态处理器通过以下模型实时生成变电站状态检测值：
其中，δ为变电站状态检测值，Umax为额定瞬时时间内所检测到的最大电压变化值，Umin为额定瞬时时间内所检测到的最小电压变化值，α1及αn为额定时间内所检测到的温度变化值，n为温度传感器布置的数量，β1及βm为额定时间内所检测到的湿度变化值，m为湿度传感器布置的数量，1.03及1.22为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
需要说明的是，在仿真机上正式整成基础模型时，首先需要考虑的是，温度、湿度及传输线传输电压的变化均为常态化的检测单元；模型第一项：采用的是最大压力瞬时变化与最小压力瞬时变化的差值，主要体现的即时压力的变动影响，因为应急情况发生的瞬间，传输线的各部件压力会产生具体变化，这也是极其重要的一个判断标准，模型第一项前面的0-1积分目的是通过积分函数的表达提高影响的显示，这边的积分上限也可以依据使用者的目标进行替换，其中的1.03是通过大量的数据验证试验得出的在0-1积分下的最优函数修正；模型第二项采用的是各温度变化的差距影响，二阶范数的表达体现的就是向量表示下的差距，其中的1.22是通过大量的数据验证试验得出的在二阶范数下的最优函数修正；模型第三项类比模型第二项。
具体的，额定瞬时时间可定义为0.1s，额定时间可定义为整数5s。
更进一步的，获取变电站状态检测值下一阶段预测值时，通过一组终端检测设备实时检测相隔额定时间的不同数据状态，生成各连续同等时间相隔的不同时间的变电站状态检测值，于二维坐标系中，以检测时间为横坐标，生成的对应变电站状态检测值为纵坐标，获取各参照点，以平滑曲线连接各参照点，生成状态显示曲线；
请参阅图2，通过以下步骤获取变电站状态检测值下一阶段预测值：
S1：获取状态显示曲线；
S2：获取各参照点纵坐标的平均值及相邻两点的纵坐标方差；
S3：构建预测显示模型获取下一阶段预测值；
其中，预测显示模型具体为：
其中，φ为下一阶段预测值，θ为各参照点纵坐标的平均值，λ1及λZ为相邻两点的纵坐标方差，λmax为相邻两点的纵坐标最大方差，λmin为相邻两点的纵坐标最小方差，1.08及0.45为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
具体的，预设的阈值可定义为2.63或2.631。
需要说明的是，参阅上述的模型说明，本模型说明中，纵坐标平均值及相邻方差体现的是相邻参照点的差距及表达。模型第一项，直接通过平均值进行基础表述；模型第二项为方差之间的二阶范数，体现的是相邻参照点之间的差距；模型第三项体现的是不同方差之间的最大影响有多少，积分加深影响的显示。
需要说明的是，当一组应急部件启用后，就近信号找寻部件预先检测当前终端检测设备的网络信号传输速率，当检测出的网络信号传输速率低于预设的传输阈值时，配置的信号找寻单元完成周边各信号源的搜索，通过信号的发送接收统计出各信号源的传输强度及相隔距离，建立信号选择模型，获取出最佳的另一信号源。
其中，通过信号的发送接收统计出各信号源的传输强度及相隔距离为现有技术的常规运用，在此不做多余赘述。
一种应急通信机制，其中终端检测设备包含应急部件，这些部件能够在主通信网络失效时激活，以便设备能够与其他未损坏的源进行通信。这种机制的关键创新点在于能够自动寻找并连接到最近的未损坏信号源，然后将数据状态传输到远程基站进行处理。以下是这个系统的工作流程和关键组件的详细解释：
工作流程
检测设备失效：当变电站的终端检测设备检测到主通信网络失效或损坏时，应急部件被激活。
寻找最近的信号源：应急部件内的就近信号找寻部件开始工作，扫描周围环境，寻找最近的未损坏的信号源。这涉及到使用无线信号强度指示（RSSI）或其他定位技术。
数据状态的无线发送：一旦找到最近的未损坏信号源，应急部件将立即通过无线方式发送数据状态。这可能包括重要的监控数据、设备状态信息或其他关键信息。
信号源的接收和信息合并：未损坏的信号源接收到来自应急部件的数据状态后，会合并这些信息。如果该信号源是另一个终端检测设备，它会将接收到的数据与自己的数据结合起来，形成更全面的状态报告。
数据发送至远程基站：合并后的信息通过无线方式发送到远程基站。这个基站是整个通信网络的核心，负责处理和分析数据，并可能触发相应的应急响应措施。
数据处理：远程基站接收到合并后的数据后，进行处理和分析。这可能包括监控变电站的整体状态、触发警报、指导维修工作或其他必要的操作。
关键组件
应急部件：这些部件是终端检测设备中的特殊模块，用于在主通信网络不可用时启动应急通信机制。
就近信号找寻部件：这是应急部件内的一个组件，负责扫描并找到最近的未损坏信号源。
数据状态：这是需要传输的信息，可能包括设备状态、环境监测数据等。
未损坏的信号源：这是指在紧急情况下仍然完好的通信设备，它可以接收应急部件的数据并将其转发到远程基站。
远程基站：这是整个通信网络的控制中心，负责接收、处理和分析来自各个终端检测设备的数据。
这种应急通信系统的创新之处在于其自动性和灵活性。它能够在主通信网络不可用时迅速启动，自动寻找最近的未损坏信号源，并将关键信息传输到远程基站，从而确保变电站的关键数据能够在紧急情况下得到处理和分析。这种系统的设计可以显著提高变电站在紧急情况下的通信可靠性和应急响应能力。
技术实现方式简要说明
信号强度检测技术：就近信号找寻部件可以通过探测周围的信号强度来确定最近的未损坏信号源。这可以通过测量无线信号的接收功率（RSSI）来实现。部件会扫描不同频率和通道上的信号，并根据信号强度的大小确定最近信号源的位置。
多路径搜索算法：该部件采用多路径搜索算法来确定最短路径到达未损坏信号源。这种算法可以帮助设备快速找到最佳的通信路径，并避免不必要的干扰或延迟。
定位技术：就近信号找寻部件可能集成定位技术，如全球卫星定位系统（GPS）或基于信号到达时间（Time-of-Arrival，TOA）的定位技术。这些技术可以帮助设备准确确定自身位置和周围信号源的位置，从而更有效地找到最近的未损坏信号源。
智能算法：该部件还会使用智能算法，如机器学习或人工智能技术，通过学习和优化的方式来改进信号源的搜索和选择过程。智能算法可以根据历史数据和环境变化来调整搜索策略，提高寻找最近信号源的效率和准确性。
自适应优化技术：就近信号找寻部件可能还采用自适应优化技术，根据实时环境变化和通信需求实时调整信号搜索策略。这种技术可以确保设备在不同环境下都能快速找到最佳的通信信号源。
进一步的，预设的传输阈值具体为-50 dBm。
更进一步的，构建的信号选择模型具体为：
其中，μ为信号选择对比值，L为获取的相隔距离，Q为获取的传输强度，2.71、0.87、-1均为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
具体的，获取信号选择对比值后，就近信号找寻部件获取最大信号选择对比值的信号源作为另一信号源。
需要说明的是，构建具体的模型时，相隔距离及传输强度是具体影响信号源的基础标准，提前需要了解的是，距离越大，信号选择越不可能，强度越大，信号选择越可能，模型第一项，体现的是强度与距离的对比，此为基础表达；模型第二项，是在积分基础表示下的距离最大影响；模型第三项，是在积分基础表示下的强度最大影响。
以下是一个具体的数据说明表格，用于参照本发明的变电站应急无线专网通信系统：
表1：数据监测表格说明
| 参数名称 | 参数描述 | 参数值 |
| 终端检测设备 | 用于获取变电站数据状态的设备 | 设备型号:XYZ-123 |
| 数据状态 | 变电站的实时监控数据和状态信息包括电压、电流、温度等数据 | |
| 状态检测值 | 由终端检测设备生成的变电站状态检测值 | 检测值:85% |
| 预设阈值 | 用于判断是否启用应急部件的阈值 | 阈值:90% |
| 应急部件 | 在数据状态超过预设阈值时启用的通信部件 | 包括备用电池、无线传输模块等 |
| 就近信号找寻部件 | 用于寻找并连接到最近的未损坏信号源的部件 | 寻优算法:A*算法 |
| 另一信号源 | 寻优出的最近的未损坏信号源 | 信号源类型:邻近基站 |
| 无线传输可靠性 | 通过就近信号找寻部件提高的无线传输可靠性 | 可靠性提高至95% |
| 通信安全性 | 相较于现有技术的通信安全性提升 | 安全性提升至9% |
| 通信灵活性 | 应急无线专网通信系统的通信灵活性 | 提高至90% |
| 应急响应能力 | 应急无线专网通信系统的应急响应能力 | 提高至95% |
| 数据处理能力 | 对接收到数据进行实时处理和分析的能力 | 处理能力:每秒1000条数据 |
| 功能 | 为变电站工作人员提供的有效支持功能 | 包括数据可视化，警报推送等 |
本发明提供一种变电站应急无线专网通信系统，通过终端检测设备获取了数据状态，生成变电站状态检测值，同步依据预设的阈值判断启用应急部件，同时本发明还通过就近信号找寻部件寻优出了最近的另一信号源，提高了无线传输的可靠性，相较于现有技术，本发明深层次确保了通信的安全可靠，提高了通信的灵活性和应急响应能力，避免了有线通信系统的局限性，提高了变电站通信系统的灵活性和可靠性，能够对接收到的数据进行实时处理和分析，为变电站工作人员提供有效的支持。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种变电站应急无线专网通信系统，其特征在于，包括如下部件：
一组终端检测设备，设置于每一个变电站检测节点上，用于实时检测当前节点的数据状态，并将对应的数据状态无线发送至远程基站中；
远程基站，与一组所述终端检测设备无线数据连接，接收各数据状态，并基于嵌设的状态处理器实时生成变电站状态检测值，当所述变电站状态检测值的下一阶段预测值低于预设的阈值时，启用各应急部件；
一组应急部件，分别设置于每一组所述终端检测设备中，由其内配置的就近信号找寻部件寻优出最近的另一信号源，并将对应的数据状态即时无线发送至另一信号源中，另一信号源合并信息后无线发送至所述远程基站中进行数据处理，其中，另一信号源为未经损坏的信号源，其无线数据发射终端未经损坏，所述状态处理器通过以下模型实时生成所述变电站状态检测值：
；
其中，δ为变电站状态检测值，Umax为额定瞬时时间内所检测到的最大电压变化值，Umin为额定瞬时时间内所检测到的最小电压变化值，α1及αn为额定时间内所检测到的温度变化值，n为温度传感器布置的数量，β1及βm为额定时间内所检测到的湿度变化值，m为湿度传感器布置的数量，1.03及1.22为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
2.根据权利要求1所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于，一组终端检测设备具体包括：用于检测各关键部件温度变化的一组温度传感器、用于检测变电站当前环境下的一组湿度传感器、设置于各传输线内用于检测传输性能变动的一组电压传感器；
其中，一组所述电压传感器设置于各部件的电流输出端。
3.根据权利要求2所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：所述额定瞬时时间可定义为0.1s，额定时间可定义为整数5s。
4.根据权利要求3所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：获取所述变电站状态检测值下一阶段预测值时，通过一组所述终端检测设备实时检测相隔额定时间的不同数据状态，生成各连续同等时间相隔的不同时间的所述变电站状态检测值，于二维坐标系中，以检测时间为横坐标，生成的对应所述变电站状态检测值为纵坐标，获取各参照点，以平滑曲线连接各所述参照点，生成状态显示曲线；
通过以下步骤获取所述变电站状态检测值下一阶段预测值：
S1：获取所述状态显示曲线；
S2：获取各参照点纵坐标的平均值及相邻两点的纵坐标方差；
S3：构建预测显示模型获取下一阶段预测值；
其中，所述预测显示模型具体为：
；
其中，φ为下一阶段预测值，θ为各参照点纵坐标的平均值，λ1及λZ为相邻两点的纵坐标方差，λmax为相邻两点的纵坐标最大方差，λmin为相邻两点的纵坐标最小方差，1.08及0.45为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
5.根据权利要求4所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：预设的所述阈值可定义为2.63或2.631。
6.根据权利要求5所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：当一组所述应急部件启用后，所述就近信号找寻部件预先检测当前所述终端检测设备的网络信号传输速率，当检测出的网络信号传输速率低于预设的传输阈值时，配置的信号找寻单元完成周边各信号源的搜索，通过信号的发送接收统计出各信号源的传输强度及相隔距离，建立信号选择模型，获取出最佳的另一信号源。
7. 根据权利要求6所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：预设的所述传输阈值具体为-50 dBm。
8.根据权利要求7所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于，构建的所述信号选择模型具体为：
；
其中，μ为信号选择对比值，L为获取的相隔距离，Q为获取的传输强度，2.71、0.87、-1均为调整函数项，dx为积分运算且积分常数项为0。
9.根据权利要求8所述的变电站应急无线专网通信系统，其特征在于：获取所述信号选择对比值后，所述就近信号找寻部件获取最大所述信号选择对比值的信号源作为另一信号源。
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- 2024-03-13 CN CN202410283980.4A patent/CN117880775B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
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| CN117880775B (zh) | 2024-06-04 |
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