一种基于物联网技术的变电站监控系统的制作方法

1.本发明涉及变电站监控领域，尤其涉及一种基于物联网技术的变电站监控系统。


背景技术：

2.变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。
3.由于变电站中属于高压环境，为了维护变电站的正常运行，则需要对变电站的环境进行监控。现有技术中，一般是通过监控摄像头来对变电站的入侵动物进行监控识别。但是，在雨雾天气中，摄像头的视线会被遮挡，从而导致无法及时发现变电站中的入侵动物，影响变电站的安全运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于公开一种基于物联网技术的变电站监控系统，解决现有技术中通过监控摄像头来对变电站的入侵动物进行监控识别，容易因为雨雾天气导致无法及时发现变电站中的入侵动物，影响变电站的安全运行的问题。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于物联网技术的变电站监控系统，包括物联网监测模块、监控中心模块和驱赶模块；
7.物联网监测模块包括无线监控节点和通信基站；
8.无线监控节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，并将监测结果传输至通信基站；
9.通信基站用于将监测结果传输至监控中心模块；
10.监控中心模块用于基于监测结果对管理人员进行预警，以及用于管理人员向驱赶模块发送工作指令；
11.驱赶模块用于在接收到工作指令后，向入侵动物播放预设的驱赶录音。
12.优选地，所述监测结果包括存在入侵动物或不存在入侵动物。
13.优选地，所述基于监测结果对管理人员进行预警，包括：
14.若监测结果为存在入侵动物，则通过文字提示或声音提示的方式对管理人员进行预警。
15.优选地，所述通信基站还用于采用固定的时间间隔将无线监控节点划分成一般节点和中继节点。
16.优选地，所述一般节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，并将监测结果传输至中继节点；
17.所述中继节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，以及用于将一般节点传输过来的监测结果和自身获取的监测结果传输至通信基站。
18.优选地，所述将无线监控节点划分成一般节点和中继节点，包括：
19.获取无线监控节点的状态信息；
20.基于状态信息计算每个无线监控节点的性能系数；
21.获取性能系数大于预设的性能系数阈值的无线监控节点的集合s；
22.根据预设的划分规则从集合s中选取中继节点。
23.优选地，所述状态信息包括剩余电量、坐标和邻居节点集合。
24.优选地，所述将监测结果传输至监控中心模块，包括：
25.通过蜂窝通信网络或光纤网络将监测结果传输至监控中心模块。
26.本发明通过设置在无线监控节点上的接近传感器来获取变电站中的监测局域的监测结果，并通过设置监控中心模块来对管理人员进行预警。这样的设置方式，不仅能够避免雨雾天气对于入侵动物检测的影响，而且能够使得管理人员及时对入侵动物进行处理，从而保障变电站的安全运行。
附图说明
27.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。
28.图1，为本发明一种基于物联网技术的变电站监控系统的整体结构的一种示例性实施例图。
具体实施方式
29.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。
30.如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于物联网技术的变电站监控系统，包括物联网监测模块、监控中心模块和驱赶模块；
31.物联网监测模块包括无线监控节点和通信基站；
32.无线监控节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，并将监测结果传输至通信基站；
33.通信基站用于将监测结果传输至监控中心模块；
34.监控中心模块用于基于监测结果对管理人员进行预警，以及用于管理人员向驱赶模块发送工作指令；
35.驱赶模块用于在接收到工作指令后，向入侵动物播放预设的驱赶录音。
36.本发明通过设置在无线监控节点上的接近传感器来获取变电站中的监测局域的监测结果，并通过设置监控中心模块来对管理人员进行预警。这样的设置方式，不仅能够避免雨雾天气对于入侵动物检测的影响，而且能够使得管理人员及时对入侵动物进行处理，从而保障变电站的安全运行。
37.在进一步的实施例中，监控中心模块包括预警单元和指令发送单元；
38.预警单元用于基于监测结果对管理人员进行预警；
39.指令发送单元则用于获取管理人员输入的用于控制驱赶模块进行工作的工作指令，并将工作指令传输至驱赶模块。
40.在进一步的实施例中，无线监控节点采用自适应时间间隔来通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果。
41.在进一步的实施例中，驱赶模块包括分散设置在变电站中的声音播放设备，工作指令包括声音播放设备的id和播放的驱赶录音的编号。
42.当声音播放设备的id对应的声音播放设备接收到工作指令后，则根据播放指令中包含的驱赶录音的编号播放相应的驱赶录音。
43.优选地，所述监测结果包括存在入侵动物或不存在入侵动物。
44.在进一步的实施例中，所述自适应的时间间隔通过如下方式进行确定：
[0045][0046]
式中，t(k)和t(k 1)分别表示第k个时间间隔和第k 1个时间间隔；tlst表示预设的时间长度；num(k)表示在第k个时间间隔内，监测结果为存在入侵动物的次数，numthre表示预设的数量阈值。
[0047]
在上述实施例中，时间间隔随着监测到入侵动物的次数而自适应变化，这样的设置方式，有利于节约无线监控节点的电量消耗，从而延长无线监控节点的总共可以工作的时间长度。
[0048]
具体的，当t(k 1)大于设定的最大时间间隔maxt时，则将maxt的值作为t(k 1)的值。
[0049]
优选地，所述基于监测结果对管理人员进行预警，包括：
[0050]
若监测结果为存在入侵动物，则通过文字提示或声音提示的方式对管理人员进行预警。
[0051]
在进一步的实施例中，文字提示包括弹框提示，声音提示包括通过播放预设的提示录音来对管理人员进行预警。
[0052]
优选地，所述通信基站还用于采用固定的时间间隔将无线监控节点划分成一般节点和中继节点。
[0053]
优选地，所述一般节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，并将监测结果传输至中继节点；
[0054]
所述中继节点用于通过接近传感器获取预设的监测区域的监测结果，以及用于将一般节点传输过来的监测结果和自身获取的监测结果传输至通信基站。
[0055]
具体的，一般节点可以将监测结果发送至距离自身最近的中继节点。
[0056]
优选地，所述将无线监控节点划分成一般节点和中继节点，包括：
[0057]
获取无线监控节点的状态信息；
[0058]
基于状态信息计算每个无线监控节点的性能系数；
[0059]
获取性能系数大于预设的性能系数阈值的无线监控节点的集合s；
[0060]
根据预设的划分规则从集合s中选取中继节点。
[0061]
具体的，通信基站先向无线监控节点发送通知信息；
[0062]
无线监控节点在接收到通知信息后，将状态信息发送至通信基站。
[0063]
在划分完成后，通信基站将划分结果发送至无线监控节点。
[0064]
优选地，所述无线监控节点的性能系数通过如下方式进行计算：
[0065][0066]
式中，xnidx(s)表示无线监控节点s的性能系数，α1、α2、α3、α4表示权重系数，numfnei(s)表示处于s的最大通信半径范围内的无线监控节点的总数，stnumfnei表示预设的数量对比值，nei(s)表示处于s的最大通信半径范围内的非中继节点的无线监控节点的集合，ehtu(t,s)表示无线监控节点t和无线监控节点s之间的距离，stdis表示预设的距离对比值，erleft(s)表示无线监控节点s的剩余电量，erit(s)表示无线监控节点s的满电电量，ligststa(s)表示无线监控节点s和通信基站之间的最小通信跳数，stligststa表示预设的通信跳数对照值。
[0067]
本发明通过性能系数来表示无线监控节点通信性能，性能系数越大，则表示无线监控节点越适合作为中继节点。在计算性能系数时，从最大通信半径范围内的无线监控节点的总数、无线监控节点与指定范围内的其它无线监控节点之间的距离、电量、通信跳水等方面进行综合计算。使得性能系数能够有效地表示无线监控节点的通信性能，有效地提高了后续获取中继节点的准确性。
[0068]
优选地，所述根据预设的划分规则从集合s中选取中继节点，包括：
[0069]
采用逐步划分的方式从集合s中选取中继节点：
[0070]
第1步：
[0071]
从集合s中获取性能系数最大的无线监控节点maxnode，将maxnode从集合s中删除，并将maxnode存入中继节点集合midu中；
[0072]
第2步：
[0073]
分别计算集合s中的每个无线监控节点的划分系数；
[0074]
将划分系数最大的无线监控节点从集合s中删除，并将划分系数最大的无线监控节点存入中继节点集合midu中；
[0075]
第n步：
[0076]
判断n的值是否大于中继节点上限值，若是，则结束划分，将此时中继节点集合midu中包含的无线监控节点作为中继节点；
[0077]
若否，则分别计算集合s中的每个无线监控节点的划分系数；
[0078]
将划分系数最大的无线监控节点从集合s中删除，并将划分系数最大的无线监控节点存入中继节点集合midu中；
[0079]
其中，划分系数通过如下方式计算：
[0080][0081]
式中，hxidx(c)表示无线监控节点c的划分系数，φ表示比例参数，φ∈(0,1)，xnidx(c)表示无线监控节点c的性能系数，stxnidx表示预设的性能系数标准值，dist(c,d)表示无线监控节点c和无线监控节点d之间的最小通信跳数，sdist表示预设的最小通信跳
数标准值，
[0082]
中继节点上限值通过如下方式进行计算：
[0083][0084]
式中，manum表示中继节点上限值，cvrs表示变电站的总监测面积，pers表示接近传感器的标准监测面积，δ表示冗余系数，1.1≤δ≤1.3。
[0085]
在获取中继节点的过程中，本发明采用的是分步获取的方式，每次获取1个中继节点，然后重新计算无线监控节点的划分系数，这种处理方式，有利于使得每次从集合s中获取中继节点后，无线监控节点的性能系数能够得到及时的更新，从而反映在当前的集合s中无线监控节点的通信性能值。在计算划分系数时，本发明从性能系数和与中继节点集合中的无线监控节点之间的最小通信跳数两方面进行考虑，有利于使得中继节点的分布更为均匀，使得无线监控节点之间的能量消耗更为均衡，延长整体的平均工作时长。
[0086]
优选地，所述状态信息包括剩余电量、坐标和邻居节点集合。
[0087]
优选地，所述将监测结果传输至监控中心模块，包括：
[0088]
通过蜂窝通信网络或光纤网络将监测结果传输至监控中心模块。
[0089]
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。
[0090]
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。
[0091]
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。
[0092]
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。