[发明专利]一种智能变电站监测系统

权利要求书

1.一种智能变电站监测系统，其特征是，包括环境感知模块、数据收集模块、云服务器和智能监测中心，所述环境感知模块利用传感器节点监测变电站环境参数，并通过无线传感器网络将监测所得的环境参数信息传输至数据收集模块，由数据收集模块将收集的环境参数监测信息传输至云服务器，云服务器对接收到的环境参数监测信息进行存储，智能监测中心从云服务器中调取所述环境参数监测信息，并根据所述环境参数监测信息对变电站的安全状态进行评估，当评估变电站存在危险时即进行预警；所述环境感知模块采用分簇结构的无线传感器网络将监测所得的环境参数信息传输至数据收集模块，所述无线传感器网络的运行过程包括分簇阶段和数据传输阶段，在每一轮的分簇阶段，传感器节点在其竞争半径内竞争成为簇首节点后，剩余的传感器节点选择距其最近的簇首节点加入形成簇，在簇首节点集合中选取聚合节点；在每一轮的数据传输阶段，簇首节点将收集的簇内传感器节点采集得到的环境参数监测信息传输至聚合节点，由聚合节点传输至汇聚节点；当每一轮的分簇完成后，在簇首节点集合中选取聚合节点，设无线传感器网络划分为k个簇{C₁，C₂，...，C_k}，k个簇所对应的簇首节点集合为{CH₁，CH₂，...，CH_k}，在簇首节点集合中选取当前能量值最大的簇首节点作为初始聚合节点，设簇首节点CH_i为初始聚合节点对聚合节点设置聚合阈值，则聚合节点对应的聚合阈值其中，M(C_i)为簇C_i中的传感器节点数，s_j为簇C_i中的传感器节点j采集得到的环境参数监测数据量，N(CH_i)为簇首节点CH_i的当前能量值，N(CH_l)为簇首节点CH_l的当前能量值，H₀为设置的最大聚合阈值；

当聚合节点工作时长达到其对应的聚合阈值后，则令聚合节点变为普通的簇首节点，在剩余的簇首节点中重新选取聚合节点，对剩余的簇首节点进行筛选，当簇首节点CH_j满足下列条件时，则簇首节点CH_j成为聚合节点的备选簇首节点：

式中，表示聚合节点和簇首节点CH_j之间的距离，r(CH_i)表示簇首节点CH_i的通信半径，为能量决策函数，当时，当时，N(CH_j)表示簇首节点CH_j的当前能量值，表示簇首节点当前能量值的均值，R(CH_i)表示簇首节点CH_i的竞争半径，且其中，d(max)为无线传感器网络中传感器节点到汇聚节点的最大距离，d(min)为无线传感器网络中传感器节点到汇聚节点的最小距离，d(CH_i，h)表示簇首节点CH_i到汇聚节点的距离，rand(0，1)表示0到1之间的随机值，R_max为预先设定的最大竞争半径，且E_elec表示电缆能耗参数，ε_fs表示基于自由空间模型的功放能耗系数；在备选簇首节点中选取具有最大聚合因子值的簇首节点成为新的聚合节点，则聚合因子J的计算公式为：

式中，表示簇首节点CH_j的聚合因子，表示聚合节点和备选簇首节点CH_j之间的距离，CH_x为聚合节点的备选簇首节点，为备选簇首节点数，为聚合节点和备选簇首节点CH_x之间的距离，s(CH_j)表示备选簇首节点CH_j收集的簇内环境参数监测数据量，CH_l为备选簇首节点CH_j的邻居簇首节点，s(CH_l)表示备选簇首节点CH_l收集的簇内环境参数监测数据量，L(CH_j)为备选簇首节点CH_j的邻居簇首节点数，α和β为权重系数，且α+β＝1。