一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台Mesh蜂窝融合组网动态切换方法与流程

本发明涉及变电站地面移动作业平台，特别是一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法。

背景技术：

1、随着电力系统自动化与智能化水平的不断提升，变电站地面移动作业平台已成为保障电网安全稳定运行的关键装备。这类平台在平原、山地、城市密集区乃至灾后废墟等多种复杂环境下执行巡检、抢修、物资运输等任务时，需依赖稳定可靠的通信网络，以实现设备状态、环境监测数据的实时上传以及远程控制指令的可靠下达。

2、现有技术在应对变电站地面移动作业平台所面临的复杂多变的地形环境时，仍存在显著的技术缺陷。最突出的问题在于：现有mesh-蜂窝融合组网技术的网络切换决策机制存在“单一维度依赖”缺陷，其切换决策仅围绕通信链路本身的质量参数进行判断，完全忽略了“物理地形”这一决定通信链路质量的根本性环境因素。

3、在变电站的实际作业场景中，地形是影响通信质量的核心变量。例如，在山地或丘陵型变电站，山体遮挡会导致蜂窝信号大幅衰减；在灾后废墟环境下，蜂窝基站可能完全损毁。此时，现有技术仅能依据“信号弱、丢包率高”的表象指标启动切换流程，却无法区分这种现象是源于地形遮挡还是网络设备自身故障。这种缺乏地形认知的决策机制，极易导致切换误判或切换不及时，无法将网络模式与地形环境精准适配，最终造成通信中断，严重影响作业平台的作业连续性与安全性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,包括以下步骤：

3、（1）地面移动作业平台通过其搭载的地形感知模块，持续采集环境数据，并根据所述环境数据生成地表地形特征；

4、（2）根据地表地形特征，确定当前所在区域的地形复杂度等级；

5、（3）根据所述地形复杂度等级，分别计算mesh网络的地形适配性得分和蜂窝网络的地形适配性得分；

6、（4）基于mesh网络和蜂窝网络的综合适配得分，执行网络切换决策，所述综合适配得分包括地形适配性得分、通信链路质量指标以及平台当前执行的任务的作业需求指标。

7、作为本发明的进一步改进：地形感知模块中包括激光雷达或毫米波雷达或超声波雷达。

8、作为本发明的进一步改进：所述步骤（2）中地表地形特征包括坡度因子s、粗糙度因子r和障碍物密度因子o,对所述地表地形特征进行加权融合，得到量化地形复杂度值。

9、作为本发明的进一步改进：所述步骤（2）中地形复杂度等级t评估计算公式如下：

10、

11、其中，s是坡度因子、r是粗糙度因子、o是障碍物密度因子，a、b、c为满足a+b+c=1的权重系数。

12、作为本发明的进一步改进：t 的范围是0到1，根据t值划分地形：t≤0.3是平缓地形、0.3

13、作为本发明的进一步改进：所述步骤（3）的地形适配性中，mesh 网络适配复杂地形，适配系数，k是调节参数；蜂窝网络适配平缓地形，适配系数，a_m和a_c的范围是0到1。

14、作为本发明的进一步改进：所述步骤（3）中包括计算通信质量，计算公式如下：

15、

16、其中b'、l'、d' 是归一化后的参数，d、e、f为满足d+e+f=1的权重系数。

17、作为本发明的进一步改进：所述步骤（4）中包括计算mesh网络得分和蜂窝网络得分；

18、mesh网络得分计算公式如下：

19、

20、蜂窝网络得分计算公式如下：

21、

22、式中：

23、平缓地形：ω1=0.2，ω2=0.6，ω3=0.2；

24、复杂地形：ω1=0.5，ω2=0.3，ω3=0.2；

25、极端地形：ω1=0.6，ω2=0.2，ω3=0.2。

26、作为本发明的进一步改进：权重系数ω1、ω2、ω3的分配采用模糊逻辑算法或强化学习算法替代固定分配规则，根据实时地形变化、通信质量波动和作业任务调整。

27、作为本发明的进一步改进：所述步骤（4）中包括设定切换阈值 δ=0.1，当s_mesh比s_cell高出预设阈值δ时，选mesh网络；当s_cell比s_mesh高于预设阈值δ时，切换到蜂窝网络；差值小于预设阈值δ时则维持当前网络。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、（1）地形适配性显著提升，通信中断率大幅降低：通过将地形感知融入切换决策，实现网络模式与地形的精准匹配，在山地、废墟等复杂地形中，能快速切换至mesh网络，避免因地形遮挡导致的通信中断；在平原等开阔地形中，优先选择蜂窝网络，保障高速数据传输；实际应用中，复杂地形下的通信中断率可较大幅度地降低，显著提升变电站地面移动作业平台的作业连续性；

30、（2）切换策略灵活性增强，满足差异化作业需求：通过动态调整权重系数和作业需求指标，实现“地形-通信-作业”的三维协同优化；对紧急故障抢修等高危任务，能优先保障通信可靠性；对常规巡检等低优先级任务，可兼顾传输效率与能耗，满足变电站不同作业场景的差异化需求

31、（3）切换时延缩短，通信连续性提升：基于地形变化趋势预测的预切换机制，提前建立备用链路，使网络切换时延缩短，远低于现有技术的切换时延，有效避免切换过程中的数据丢失和控制指令滞后，保障作业平台集群协同作业时的通信同步性；

32、（4）自动化与自适应能力提升，降低人工干预成本：实现从地形感知、指标计算、切换决策到链路维护、参数优化的全流程自动化，无需人工干预即可适配变电站作业平台的动态移动和地形变化，大幅降低运维人员的操作成本；闭环优化机制使系统能持续适配场景变化，长期运行稳定性提升，减少因参数不匹配导致的故障排查时间；

33、（5）网络资源利用率优化：通过精准的切换决策，避免在不适配的地形中盲目使用某一网络模式，使mesh网络和蜂窝网络的优势得到充分发挥：蜂窝网络的高速传输能力在平缓地形中最大化利用，mesh 网络的多跳覆盖能力在复杂地形中充分体现，提升整体网络资源利用率，降低通信能耗和运营成本。

1.一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（2）中地表地形特征包括坡度因子s、粗糙度因子r和障碍物密度因子o,对所述地表地形特征进行加权融合，得到量化地形复杂度值。

3.根据权利要求2所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（2）中地形复杂度等级t评估计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，t的范围是0到1，根据t值划分地形：t≤0.3是平缓地形、0.3

5.根据权利要求3所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（3）的地形适配性中，mesh网络适配复杂地形，适配系数，k是调节参数；蜂窝网络适配平缓地形，适配系数，a_m和a_c的范围是0到1。

6.根据权利要求5所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（3）中包括计算通信质量，计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（4）中包括计算mesh网络得分和蜂窝网络得分；

8.根据权利要求7所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，权重系数ω1、ω2、ω3的分配采用模糊逻辑算法或强化学习算法替代固定分配规则，根据实时地形变化、通信质量波动和作业任务调整。

9.根据权利要求7所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，所述步骤（4）中包括设定切换阈值δ=0.1，当s_mesh比s_cell高出预设阈值δ时，选mesh网络；当s_cell比s_mesh高于预设阈值δ时，切换到蜂窝网络；差值小于预设阈值δ时则维持当前网络。

10.根据权利要求1所述的一种基于地形感知的变电站地面移动作业平台mesh蜂窝融合组网动态切换方法,其特征在于，地形感知模块中包括激光雷达或毫米波雷达或超声波雷达。