一种融合无线专网通信的输电线路监测系统的制作方法

1.本发明属于输电线路监测技术领域，具体涉及一种融合无线专网通信的输电线路监测系统。


背景技术：

2.输电线路监测系统通过传感器技术、广域通信技术和信息处理技术实现各类输电设备运行状态的实时感知、监视预警、分析诊断和评估预测。随着实时数据收集、移动巡检作业以及应急通信业务的迅速发展，如何保证输电线路监测系统的通信质量成为一大难题。
3.目前，输电线路监测系统主要采用2g/3g/4g无线公网进行通信，部分线路覆盖有光纤通信；但输电网覆盖广阔、地理环境复杂，部分输电线路途经山区，跨越江河、湖泊，穿越无人区，此时2g/3g/4g无线公网信号较差甚至无信号，使得通信时断时续或者直接中断，传感器采集到的输电线路数据难以可靠地传输到主站，而且当有高清视频需求时2g/3g/4g无线公网难以满足高带宽要求。
4.有鉴于此，本发明提供一种融合无线专网通信的输电线路监测系统，以解决现有技术存在的缺陷，是非常有必要的。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种融合无线专网通信的输电线路监测系统，在无线公网基础上融合无线专网进行通信，保证输电线路监测系统高效可靠运行。
6.为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
7.一种融合无线专网通信的输电线路监测系统，包括数据感知层、网络接入层和主站监控层；
8.数据感知层：采集输电线路当前状态监测数据和视频，采集完成后上传数据和视频；
9.网络接入层：接入无线公网实现数据感知层与主站监控层之间的通信，实时监测无线公网的信号强度，监测到无线公网信号强度低于门限值时切换至5.8ghz无线专网进行通信；
10.主站监控层：定时下达采集指令，接收输电线路状态监测数据和视频并进行存储。
11.作为优选，所述数据感知层包括传感器采集模块、状态监测装置采集模块、视频采集模块和移动终端采集模块；
12.传感器采集模块：采集各传感器监测的输电线路状态数据并上传；
13.状态监测装置采集模块：采集各状态监测装置中的输电线路状态数据并上传；
14.视频采集模块：采集各摄像头的视频数据并上传；
15.移动终端采集模块：采集输电线路中移动终端监测的状态数据并上传；
16.通过传感器、状态监测装置、摄像头和移动终端等设备监测输电线路的状态数据，
然后将这些数据收集起来并上传。
17.作为优选，所述网络接入层包括无线公网接入模块、无线专网接入模块和网络切换模块；
18.无线公网接入模块：接入td
‑
lte网络实现数据感知层与主站监控层之间的网络通信
19.无线专网接入模块：接入5.8ghz无线专网实现数据感知层与主站监控层之间的网络通信。
20.网络切换模块：对无线公网信号强度进行实时监测，监测到信号强度低于门限值并且持续时间超过时间期限后，将通信网络从无线公网切换到无线专网，并主动发送一个信道告警信息给主站监控层，监测到无线公网信号强度恢复正常时切换回无线公网进行通信；
21.网络接入层使用4g无线公网实现数据感知层与主站监控层之间的通信，当4g无线公网信号强度较弱时切换至5.8ghz无线专网进行通信，5.8ghz无线专网适合远距离传输，而且具有足够的接入带宽能够满足高质量视频或者图片业务需求，切换至5.8ghz无线专网有效保证数据传输质量。
22.作为优选，所述门限值为
‑
90dbm，所述时间期限为30s，当无线公网信号强度低于
‑
90dbm且持续时间超过30s后，将通信网络从无线公网切换到无线专网。
23.作为优选，所述主站监控层包括时钟模块、采集指令模块、数据接收模块和数据存储模块；
24.时钟模块：每经过设定时间向采集指令模块发出脉冲信号；
25.采集指令模块：接收到时钟模块的脉冲信号后下达采集指令，所述采集指令经网络接入层传输至数据感知层；
26.数据接收模块：接收输电线路状态监测数据和视频；
27.数据存储模块：将接收到的状态监测数据和视频分别存储到数据库和视频存储库中；
28.主站监控层定时下达数据采集指令，数据采集指令经过网络接入层传输至数据感知层，数据感知层采集输电线路状态监测数据和视频，数据和视频经过网络接入层传回主站监控层并进行存储。
29.作为优选，所述网络接入层包括wi
‑
fi无线接入模块，所述wi
‑
fi无线接入模块接入无线局域网将数据感知层的图像或视频传输至主站监控层，所述wi
‑
fi无线接入模块采用ieee802.11a标准；数据感知层传输图像或监测视频时对通信带宽有较高要求，ieee802.11a标准工作在5.8ghz频段，共125mhz带宽，每个信道20mhz带宽，信号质量好并能够满足带宽需求。
30.作为优选，所述网络接入层还包括wimax无线接入模块，所述wimax无线接入模块接入无线城域网将数据感知层中移动终端监测的状态数据传输至主站监控层，所述wimax无线接入模块采用ieee802.16a标准；wimax无线网络具有很好的可扩展性和安全性，适用于移动终端的监测数据传输。
31.作为优选，所述数据感知层设置有加密模块，所述加密模块采用128bitaes加密技术对数据感知层采集的数据进行加密处理，主站监控层对应设置有解密模块，所述解密模
块对主站监控层接收的数据进行解密处理；对输电线路状态监测数据进行128bi taes加密，防止数据传输过程中被监听窃取，保证数据传输的准确性和安全性。
32.作为优选，所述网络接入层设置有安全认证模块，所述安全认证模块采用非对称rsa算法在网络接入层实现身份认证和数据签名；通过安全认证模块保证数据在无线网络中安全可靠传输，减少数据包丢失。
33.本发明的有益效果在于，网络接入层实时监测无线公网的信号强度，监测到无线公网信号强度较弱时切换至5.8ghz无线专网进行通信，有效保证数据和视频传输的可靠性，解决了偏远山区、环境恶劣地区无线公网信号差造成输电线路状态监测数据传输不可靠的问题，实现监测数据大容量、高带宽和高可靠性的传输，提供一种稳定可靠的输电线路监测系统。
34.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例提供的一种融合无线专网通信的输电线路监测系统的原理框图。
37.其中，1
‑
数据感知层，1.1
‑
传感器采集模块，1.2
‑
状态监测装置采集模块，1.3
‑
视频采集模块，1.4
‑
移动终端采集模块，1.5
‑
加密模块，2
‑
网络接入层，2.1
‑
无线公网接入模块，2.2
‑
无线专网接入模块，2.3
‑
网络切换模块，2.4
‑
wi
‑
fi无线接入模块，2.5
‑
wimax无线接入模块，2.6
‑
安全认证模块，3
‑
主站监控层，3.1
‑
时钟模块，3.2
‑
采集指令模块，3.3
‑
数据接收模块，3.4
‑
数据存储模块，3.5
‑
解密模块。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
39.如图1所示，本发明实施例提供一种融合无线专网通信的输电线路监测系统，包括数据感知层1、网络接入层2和主站监控层3；
40.数据感知层1：采集输电线路当前状态监测数据和视频，采集完成后上传数据和视频；
41.所述数据感知层1包括传感器采集模块1.1、状态监测装置采集模块1.2、视频采集模块1.3和移动终端采集模块1.4；
42.传感器采集模块1.1：采集各传感器监测的输电线路状态数据并上传；
43.状态监测装置采集模块1.2：采集各状态监测装置中的输电线路状态数据并上传；
44.视频采集模块1.3：采集各摄像头的视频数据并上传；
45.移动终端采集模块1.4：采集输电线路中移动终端监测的状态数据并上传；
46.通过传感器、状态监测装置、摄像头和移动终端等设备监测输电线路的状态数据，然后将这些数据收集起来并上传。
47.网络接入层2：接入无线公网实现数据感知层与主站监控层之间的通信，实时监测无线公网的信号强度，监测到无线公网信号强度低于门限值时切换至5.8ghz无线专网进行通信；
48.所述网络接入层2包括无线公网接入模块2.1、无线专网接入模块2.2、网络切换模块2.3、wi
‑
fi无线接入模块2.4和wimax无线接入模块2.5；
49.无线公网接入模块2.1：接入td
‑
lte网络实现数据感知层与主站监控层之间的网络通信
50.无线专网接入模块2.2：接入5.8ghz无线专网实现数据感知层与主站监控层之间的网络通信。
51.网络切换模块2.3：对无线公网信号强度进行实时监测，监测到信号强度低于
‑
90dbm并且持续时间超过30s后，将通信网络从无线公网切换到无线专网，并主动发送一个信道告警信息给主站监控层，监测到无线公网信号强度恢复正常时切换回无线公网进行通信；
52.网络接入层2使用4g无线公网实现数据感知层1与主站监控层3之间的通信，当4g无线公网信号强度较弱时切换至5.8ghz无线专网进行通信，5.8ghz无线专网适合远距离传输，而且具有足够的接入带宽能够满足高质量视频或者图片业务需求，切换至5.8ghz无线专网有效保证数据传输质量。
53.wi
‑
fi无线接入模块2.4接入无线局域网将数据感知层1的图像或视频传输至主站监控层3，所述wi
‑
fi无线接入模块2.4采用ieee802.11a标准；数据感知层1传输图像或监测视频时对通信带宽有较高要求，ieee802.11a标准工作在5.8ghz频段，共125mhz带宽，每个信道20mhz带宽，信号质量好并能够满足带宽需求。
54.wimax无线接入模块2.5接入无线城域网将数据感知层1中移动终端监测的状态数据传输至主站监控层3，所述wimax无线接入模块2.5采用ieee802.16a标准；wimax无线网络具有很好的可扩展性和安全性，适用于移动终端的监测数据传输。
55.所述网络接入层2设置有安全认证模块2.6，所述安全认证模块2.6采用非对称rsa算法在网络接入层2实现身份认证和数据签名；通过安全认证模块2.6保证数据在无线网络中安全可靠传输，减少数据包丢失。
56.主站监控层3：定时下达采集指令，接收输电线路状态监测数据和视频并进行存储。
57.所述主站监控层3包括时钟模块3.1、采集指令模块3.2、数据接收模块3.3和数据存储模块3.4；
58.时钟模块3.1：每经过设定时间向采集指令模块发出脉冲信号；
59.采集指令模块3.2：接收到时钟模块的脉冲信号后下达采集指令，所述采集指令经网络接入层传输至数据感知层；
60.数据接收模块3.3：接收输电线路状态监测数据和视频；
61.数据存储模块3.4：将接收到的状态监测数据和视频分别存储到数据库和视频存储库中；
62.主站监控层3定时下达数据采集指令，数据采集指令经过网络接入层2传输至数据感知层1，数据感知层1采集输电线路状态监测数据和视频，数据和视频经过网络接入层2传回主站监控层3并进行存储。
63.本实施例中，所述数据感知层1设置有加密模块1.5，所述加密模块1.5采用128bi taes加密技术对数据感知层1采集的数据进行加密处理，主站监控层3对应设置有解密模块3.5，所述解密模块3.5对主站监控层3接收的数据进行解密处理；对输电线路状态监测数据进行128b itaes加密，防止数据传输过程中被监听窃取，保证数据传输的准确性和安全性。
64.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。