[发明专利]基于分布式自举算法的变电设备传感器组网系统及方法

权利要求书

1.基于分布式自举算法的变电设备传感器组网系统，其特征是，包括：若干状态信息采集传感器普通节点，状态信息采集传感器普通节点通过本身的分布式自举算法决定是否能被选为簇首节点，选出簇首节点后，状态信息采集传感器普通节点将采集到的设备状态信息上传给设备状态信息采集传感器簇首节点，设备状态信息采集传感器簇首节点将接收到的设备状态信息融合处理后发送给变电设备监控系统，变电设备监控系统将收集到的设备状态信息发送给变电站子系统，变电站子系统将设备状态信息发送给外界监控系统服务器；

所述变电站子系统处于组网后系统的最高层，与变电设备监控系统通讯，接收变电设备监控系统整理后发送来的设备状态信息，同时也向变电设备监控系统发送命令信息，控制监控系统的工作方式；

所述变电设备监控系统处于组网后系统的第二层；变电设备监控系统接收设备状态信息采集传感器簇首节点发送的状态信息，在接收多个设备状态信息采集传感器簇首节点发送的状态信息后，进行统一整理，然后发送给上级变电站子系统；同时变电设备监控系统接收上级变电站子系统的指令，并向设备状态信息采集传感器簇首节点下发指令控制状态信息采集传感器普通节点的工作方式；

所述设备状态信息采集传感器簇首节点位于组网后系统的第三层，设备状态信息采集传感器簇首节点接收设定距离内状态信息采集传感器普通节点采集的设备状态信息，并进行融合处理后发送给上级变电设备监控系统；同时也接收上级变电设备监控系统的指令，并将其发送给设定距离内的状态信息采集传感器普通节点以控制设备状态信息采集传感器簇首节点自身和状态信息采集传感器普通节点的工作方式；

所述状态信息采集传感器普通节点位于组网后系统的第四层，状态信息采集传感器普通节点采用将采集到的设备信息发送给设备状态信息采集传感器簇首节点，同时能够接收设备状态信息采集传感器簇首节点发送的指令，根据指令完成工作。

2.基于分布式自举算法的变电设备传感器组网方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤(1)：在组网阶段，首先进行设备状态信息采集传感器簇首节点选举，状态信息采集传感器普通节点通过本身的分布式自举算法决定是否能被选为簇首节点，选举出的设备状态信息采集传感器簇首节点广播声明消息，其余的状态信息采集传感器普通节点进行入网申请，申请成功后状态信息采集传感器普通节点成为簇内成员节点，设备状态信息采集传感器簇首节点为簇内的成员节点分配工作时隙；所述步骤(1)中的组网阶段，物理层通信方式均采用非坚持CSMA协议；

所述步骤(1)分布式自举算法：

状态信息采集传感器普通节点产生一个随机数与一个设定的门限值比较；

即每个状态信息采集传感器普通节点产生一个0到1的随机数，然后随机数与门限值T(n)比较，如果小于T(n)，则该状态信息采集传感器普通节点就成为簇首节点，簇首节点将成为簇首节点的信息广播给周围设定距离内的状态信息采集传感器普通节点；

所述步骤(1)的组网阶段是以簇为单位的，每个簇内的节点分为簇首节点和成员节点；簇首节点的工作是组织簇结构，接收成员节点采集到的信息，将信息融合后再发送给变电设备监控系统；成员节点任务是采集信息并将信息发送给簇首节点；

步骤(2)：稳定工作阶段，各个成员节点在簇首节点分配的工作时隙内，按TDMA机制通过直接序列扩频DSSS方式给簇首节点发送信息，成员节点根据簇首节点位置调整发射功率降低通信干扰，同时减少能量消耗；簇首节点以直接序列扩频的方式将融合后的信息发送到变电设备监控系统；变电设备监控系统将收集到的设备状态信息发送给变电站子系统，变电站子系统将设备状态信息发送给外界监控系统服务器；

所述步骤(2)的稳定工作阶段包括簇内信息传输阶段和簇首信息转发阶段；

簇内信息传输阶段：簇内成员节点将采集到的信息在分配的时隙内发送给本簇簇首节点；

簇首信息转发阶段：簇首节点在接收到成员节点的信息后进行融合，经处理后发送给变电设备监控系统；当所有的簇首都发送完信息后本轮周期结束，开始下一轮的组网和信息传输；

步骤(3)：本轮工作结束，开始下一轮工作过程。