[发明专利]基于物联网技术的变电站设备监测系统

权利要求书

1.基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，包括用于采集变电站设备状态信息数据的数据采集子系统、用于存储变电站设备状态信息数据的物联网服务器和用于显示所述变电站设备状态信息数据的显示设备；所述数据采集子系统、显示设备皆与所述物联网服务器连接；所述数据采集子系统包括汇聚节点和多个用于采集变电站设备状态信息数据的传感器节点，汇聚节点和多个传感器节点通过自组织方式构建无线传感器网络，在成簇阶段，传感器节点通过设定的分簇机制进行分簇，从而确定簇成员节点和簇头节点，簇成员节点采集和/或处理变电站设备状态信息数据，生成包含有变电站设备状态信息数据的数据包，并将该数据包转发到对应的簇头节点；簇头节点对簇内传感器节点的变电站设备状态信息数据进行融合处理，并将融合后的数据发送到汇聚节点；汇聚节点主要用于对无线传感器网络中传感器节点的数据进行汇聚采集。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，所述传感器节点包括设置于变电站设备上的传感器和用于将传感器信号转换为对应的变电站设备状态信息数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，所述显示设备包括LED显示屏、LCD显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。

4.根据权利要求2所述的基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，传感器包括温度传感器、振动传感器、液位传感器、位移传感器、电流传感器、霍尔传感器中的任意一种或任意几种。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，所述设定的分簇机制，包括：

(1)在网络初始化阶段，传感器节点通过与汇聚节点通信获取邻居节点信息并构建邻居节点列表，其中传感器节点的邻居节点为位于其通信范围内的其他传感器节点；

(2)在分簇阶段，设部署的传感器节点构成的监测范围为A×B，计算成簇数目的最优值：

式中，K表示最优成簇数目，U为部署的传感器节点个数，D_0s为所述监测范围的中心点到汇聚节点的距离，int为取整函数，表示对的计算结果进行取整；

(3)将所述监测范围划分为K个等宽的子区间，对每个子区间c，将子区间c内所有传感器节点构建成一条最优链，从而形成K条最优链；

(4)在子区间c对应的最优链中选择一个当前剩余能量最大的传感器节点作为该子区间c的簇头节点，其中，最优链上的传感器节点作为该子区间c的簇成员节点，簇成员节点将采集的变电站设备状态信息数据发送给所在最优链上的邻居节点，邻居节点将接收到变电站设备状态信息数据与自己的变电站设备状态信息数据融合后发送给另一个邻居节点，直至发送至对应的簇头节点。

6.根据权利要求5所述的基于物联网技术的变电站设备监测系统，其特征是，将子区间c内所有传感器节点构建成一条最优链，具体包括：

(1)初始化各链路的信息素浓度及迭代次数，随机选择子区间c内中的n个传感器节点，每个传感器节点产生一只前向蚂蚁并发送出去，初始化各前向蚂蚁的地址链表以及当前链路总开销，n只前向蚂蚁携带对应的初始化的信息从不同的传感器节点出发，开始遍历旅程；

(2)当前向蚂蚁α到达传感器节点i时，在传感器节点i的邻居节点集中概率地选择一个没有被前向蚂蚁α访问过的邻居节点作为下一跳节点；

(3)若邻居节点j为选择的下一跳节点，则将邻居节点j记录在前向蚂蚁α的地址链表中，并按照下列公式更新自身的当前链路总开销：

S_t＝S_t-1+D_ij×S

式中，S_t表示更新后的当前链路总开销，S_t-1表示更新前的当前链路总开销，初始时当前链路总开销为0，D_ij为传感器节点i与邻居节点j之间的距离，S为设定的单位距离链路开销值；

(4)前向蚂蚁α携带已经更新的信息按照(2)和(3)继续遍历旅程，直至访问了所在子区间内的所有传感器节点，此时生成后向蚂蚁α′，后向蚂蚁α′携带前向蚂蚁α的当前链路总开销和地址链表信息，沿着前向蚂蚁α的逆路径前进，在沿途所经历的链路释放信息素并按照下列公式更新相应链路的信息素浓度，直至到达出发时的传感器节点：

式中，E(v，h)′表示更新后的传感器节点v，h之间链路上的信息素浓度，E(v，h)为更新前的传感器节点v，h之间链路上的信息素浓度，ρ为信息素的挥发度；为前向蚂蚁α所访问过的传感器节点的最小能量，为前向蚂蚁α所访问过的传感器节点的平均能量，Q₀为后向蚂蚁α′所在传感器节点的初始能量；D_h，s为传感器节点h到汇聚节点的距离，D_g，s为传感器节点v的第g个邻居节点到汇聚节点的距离，U_v为传感器节点v的邻居节点集；ΔE为预设常量，表示后向蚂蚁在沿途所释放的信息素的总量；

(5)对于每只到达出发时的传感器节点的后向蚂蚁，汇聚节点比较各后向蚂蚁携带的当前链路总开销，确定当前链路总开销最小的后向蚂蚁β，并选择该后向蚂蚁β携带的地址链表所记载的路径作为最优路径，并按照所述最优路径构建最优链。