一种基于物联网的配电房实时监测告警方法与流程

1.本发明涉及配电房监测领域，尤其涉及一种基于物联网的配电房实时监测告警方法。


背景技术：

2.配电房是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，设有中压进线(可有少量出线)、配电变压器和低压配电装置。10kv及以下电压等级设备的设施，分为高压配电室和低压配电室。
3.现有技术中，一般采用人工定期巡查的方式实现对配电房的安全状态的监测。但是这种方式不能及时发现配电房中存在的安全问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于公开一种基于物联网的配电房实时监测告警方法，解决人工定期巡查不能及时发现配电房中的安全问题的技术问题。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种基于物联网的配电房实时监测告警方法，包括：
6.s1，通过无线传感器节点获取配电房的监控数据；
7.s2，通过通信基站判断所述监控数据是否为错误数据；
8.s3，若所述监控数据为错误数据，则通信基站将所述错误数据删除，若所述监控数据不属于错误数据，则通信基站将所述监控数据传输至监测服务器；
9.s4，通过监测服务器判断所述监控数据是否超出预设的数值区间，若是，则向用户终端发送告警信息。
10.作为优选，所述监控数据包括环境数据和设备数据；
11.所述环境数据包括烟雾浓度、温度、湿度和可燃气体浓度；
12.所述设备数据包括配电房中的设备的运行电压、运行电流和运行温度。
13.作为优选，所述s1包括：
14.s11，通过通信基站对所述无线传感器节点进行分组处理，将无线传感器节点分成组员节点和组长节点；
15.s12，通过组员节点获取所述配电房的监控数据，并将所述监控数据传输至所述组长节点；
16.s13，通过组长节点将所述监控数据传输至所述通信基站。
17.作为优选，所述s2包括：
18.通信基站通过如下方式判断设备数据是否为错误数据：
19.判断设备数据是否处于预设的有效值区间，若是，则设备数据不属于错误数据，若否，则设备数据为错误数据；
20.通信基站通过如下方式判断环境数据是否为错误数据：
21.将环境数据记为htdata，将获取htdata的无线传感器节点记为wsn，
22.通过如下公式计算htdata的偏离系数：
[0023][0024]
其中，plxs(htdata)表示htdata的偏离系数，neiwsnu表示处于以wsn为中心的，半径为r的圆形范围内的无线传感器节点的集合，data(c)表示neiwsnu中的无线传感器节点c获得的环境数据，q1表示第一计算系数，q2表示第二计算系数，ltsic(c)和ltsic(wsn)分别表示无线传感器节点c和无线传感器节点wsn与通信基站之间的通信时延，
[0025][0026]
若plxs(htdata)大于预设的偏离系数阈值，则表示htdata为错误数据，若plxs(htdata)小于等于预设的偏离系数阈值，则表示htdata不是错误数据。
[0027]
作为优选，所述s11包括：
[0028]
通信基站采用自适应时间周期向所有无线传感器节点发送分组消息；
[0029]
通信基站接收无线传感器节点发送回来的状态数据；
[0030]
通信基站基于所述状态数据分别计算每个无线传感器节点的能效系数；
[0031]
通信基站将能效系数从高到低排序，将处于前t％的无线传感器节点作为组长节点，t表示预设的比例参数，t∈(5,20)；
[0032]
通信基站将除了组长节点之外的无线传感器节点作为组员节点。
[0033]
本发明采用物联网技术，通过无线传感器节点来获取配电房的监测数据，然后将监测数据传输至监测服务器进行判断，从而实现了对配电室的实时监测和远程监测，有利于及时发现配电房中存在的安全问题。
附图说明
[0034]
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0035]
图1，为本发明一种基于物联网的配电房实时监测告警方法的一种示例性实施例图。
具体实施方式
[0036]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0037]
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于物联网的配电房实时监测告警方法，包括：
[0038]
s1，通过无线传感器节点获取配电房的监控数据；
[0039]
s2，通过通信基站判断所述监控数据是否为错误数据；
[0040]
s3，若所述监控数据为错误数据，则通信基站将所述错误数据删除，若所述监控数据不属于错误数据，则通信基站将所述监控数据传输至监测服务器；
[0041]
s4，通过监测服务器判断所述监控数据是否超出预设的数值区间，若是，则向用户终端发送告警信息。
[0042]
本发明采用物联网技术，通过无线传感器节点来获取配电房的监测数据，然后将监测数据传输至监测服务器进行判断，从而实现了对配电室的实时监测和远程监测，有利于及时发现配电房中存在的安全问题。
[0043]
作为优选，无线传感器节点和通信基站设置在配电房中，监测服务器采用云服务器的形式，通信基站和监测服务器之间可以通过无线网络连接或有线网络连接。例如可以通过蜂窝网络连接或通过光纤宽带网络连接。
[0044]
用户终端可以包括智能手机、电脑、平板等设备。用户终端和监测服务器之间通过无线网络连接或有线网络连接。
[0045]
这种设置方式，使得对配电房的告警不再局限于某个固定的地方，例如仅在监控中心；而是所有的用户终端均可以实现这个功能，例如，当负责监测的人员离开监控中心后，依然能够接收到告警信息，以便及时对配电房中的异常状态进行处理。
[0046]
作为优选，所述监控数据包括环境数据和设备数据；
[0047]
所述环境数据包括烟雾浓度、温度、湿度和可燃气体浓度；
[0048]
所述设备数据包括配电房中的设备的运行电压、运行电流和运行温度。
[0049]
具体的，可燃气体包括甲烷、硫化氢、一氧化碳等。
[0050]
作为优选，环境数据还可以包括水位高度等，便于及时发现水浸的情况。
[0051]
作为优选，所述s1包括：
[0052]
s11，通过通信基站对所述无线传感器节点进行分组处理，将无线传感器节点分成组员节点和组长节点；
[0053]
s12，通过组员节点获取所述配电房的监控数据，并将所述监控数据传输至所述组长节点；
[0054]
s13，通过组长节点将所述监控数据传输至所述通信基站。
[0055]
通过分组的形式，能够降低通信冲突发生的次数，从而有效降低无线传感器节点在数据传输的过程中的电量损耗，延长无线传感器节点的平均工作寿命。
[0056]
作为优选，所述s2包括：
[0057]
通信基站通过如下方式判断设备数据是否为错误数据：
[0058]
判断设备数据是否处于预设的有效值区间，若是，则设备数据不属于错误数据，若否，则设备数据为错误数据；
[0059]
通信基站通过如下方式判断环境数据是否为错误数据：
[0060]
将环境数据记为htdata，将获取htdata的无线传感器节点记为wsn，
[0061]
通过如下公式计算htdata的偏离系数：
[0062][0063]
其中，plxs(htdata)表示htdata的偏离系数，neiwsnu表示处于以wsn为中心的，半径为r的圆形范围内的无线传感器节点的集合，data(c)表示neiwsnu中的无线传感器节点c获得的环境数据，q1表示第一计算系数，q2表示第二计算系数，ltsic(c)和ltsic(wsn)分别表示无线传感器节点c和无线传感器节点wsn与通信基站之间的通信时延，
[0064][0065]
若plxs(htdata)大于预设的偏离系数阈值，则表示htdata为错误数据，若plxs(htdata)小于等于预设的偏离系数阈值，则表示htdata不是错误数据。
[0066]
具体的，有效值区间指的是设备数据的有效区间，以运行温度为例，对于变压器来说，温度不可能为负数，如果获得的变压器的运行温度为负数，显然这就是一个错误的数据。
[0067]
在对环境数据进行判断时，本发明采用不是有效区间的判断方式，而是通过偏离系数来判断是否异常。主要是因为处于不同环境的配电房的环境数据并不相同，如果采用有效区间的判断方式，这个有效区间需要适用在所有的配电房中，使得有效区间比较大，容易出现对环境数据的漏判。
[0068]
在计算偏离系数时，主要是通过htdata与neiwsnu中的无线传感器获取的环境数据的加权值进行比较，如果偏离系数大于偏离系数阈值，则表示这个数据为错误数，因为在一个半径为r的范围内，环境数据的差异不会很大，如果这时出现了差异很大的环境数据，则表示这个环境数据为异常数据。这样的设置方式，实现了偏离系数与配电房的实际环境的自适应变化，从而实现对环境数据的正确判断。
[0069]
在上述实施例中，通过在通信基站端先对数据进行筛选，能够降低监测服务器的数据处理压力，因为监测服务器一般不仅仅是对一个配电房的监测数据进行处理，而是对数量众多的配电房的监测数据进行处理，通过在边缘端先进行数据筛选，便能减少监测服务器的数据处理量。另外，设置监测服务器的好处是，能够随时随地对不同类型的监控数据的数值区间进行集中修改，方便对所有的配电房的监控数据进行统一的管理。
[0070]
作为优选，所述s11包括：
[0071]
通信基站采用自适应时间周期向所有无线传感器节点发送分组消息；
[0072]
通信基站接收无线传感器节点发送回来的状态数据；
[0073]
通信基站基于所述状态数据分别计算每个无线传感器节点的能效系数；
[0074]
通信基站将能效系数从高到低排序，将处于前t％的无线传感器节点作为组长节
点，t表示预设的比例参数，t∈(5,20)；
[0075]
通信基站将除了组长节点之外的无线传感器节点作为组员节点。
[0076]
具体的，通信基站在完成分组处理后，便通过广播的方式将每个无线传感器节点的身份传输出去，因此，每个无线传感器节点便能知道自己是组长节点还是组员节点。
[0077]
状态数据包括剩余电量、位置坐标、邻居节点表等。
[0078]
作为优选，所述自适应的时间周期通过如下方式进行计算：
[0079][0080]
其中，cmpt(k 1)表示第k 1个时间周期的长度，cmpt(k)表示第k个时间周期的长度，pert表示预设的单位时间长度，datasum(k)和datasum(k-1)分别表示在第k个时间周期和第k-1个时间周期内，通信基站接收到的监控数据的大小，若cmpt(k) pert,datasum(k)大于预设的时间周期上限timethr，则cmpt(k) pert,datasum(k)的值为timethr，若cmpt(k)-pert小于预设的时间周期下限timehts，则cmpt(k)-pert的值为timehts。
[0081]
在上述实施例中，通过通信基站在前一个时间周期内接收到的监控数据的大小来计算下一个监控周期的长度，使得监控周期的时间长度随着前一个时间周期内接收到的监控数据的大小的变化而自适应变化。从而避免采用固定的时间周期来进行分组处理，有利于延长无线传感器节点的平均工作寿命，避免工作人员频繁对无线传感器节点进行电源的更换处理，有效降低后期维护的工作量。如果第k个时间周期接收到的监控数据的量比第k-1个时间周期接收到的监控数据的量少，则表示数据传输量开始降低，无线传感器节点的电量消耗速度降缓，因此，适当的延长时间周期。如果第k个时间周期接收到的监控数据的量比第k-1个时间周期接收到的监控数据的量大，则表示数据传输量开始增加，无线传感器节点的电量消耗速度增加，因此，缩小时间周期。通过周期性地调节分组，能够均衡无线传感器节点的电量消耗，避免单一的无线传感器节点电量消耗过快而退出工作，造成监控盲区。
[0082]
作为优选，所述基于所述状态数据分别计算每个无线传感器节点的能效系数，包括：
[0083]
通过如下方式计算无线传感器节点的能效系数：
[0084][0085]
其中，nxidx表示无线传感器节点的能效系数，w1、w2、w3、w4、表示预设的权重参数，lster表示无线传感器节点的剩余电量，iter表示无线传感器节点的最大电量，nofneiu表示无线传感器节点的邻居节点的数量，nofneist表示预设的邻居节点数量参考值，dtls表示无线传感器节点与通信基站之间的平均通信跳数，dtst表示预设的平均通信跳数参考值，lsgs表示无线传感器节点与邻居节点之间的平均距离，lsgst表示预设的平均距离参考值。
[0086]
在上述实施例中，本发明通过从电量、邻居节点数量、平均通信跳数、与邻居节点的平均距离这几个方面进行加权计算，获得了能效系数，能效系数越大，则表示无线传感器节点的数据转发能力越强，越适合负责监控数据的转发。值得注意的是，本发明并不是通过与通信基站之间的直线距离来计算能效系数，因为距离较远时，无线传感器节点并不能直
接与通信基站进行通信，因此，采用直线距离计算的方式并不合适，因为实际传输过程中，是通过多跳的方式来进行的，传输线路是折线，因此，这种设置使得能效系数能够更为准确地表征无线传感器节点的据转发能力。
[0087]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
[0088]
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模
[0089]
块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
[0090]
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
[0091]
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。