CN105448010A - 基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法，包括信息感知模块，采集各种传感器的信息；分析处理模块，将实时采集的各种传感器的信息进行在线分析处理，将分析处理结果分送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的信息进行多元异构信息融合；信息传输模块，通过无线传感自组织网络实现近距离通信，通过GPRS实现远距离通信，将数据传输给服务器；综合处理管理控制模块，实现信息收发、信息规整和确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过通信网络发送到防盗管理模块。本发明的一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法，实现微网设备运行状态的实时监测，实现微网安全、经济、稳定的运行。

Description

基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法

技术领域

本发明涉及一种电力设施的防盗装置，具体涉及一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法。

背景技术

能源是经济和社会发展的重要物质基础，也是科技创新服务与应用的重要领域。近年来，能源需求持续增长，化石能源日趋枯竭，核能的限制性发展，促使能源问题愈来愈成为世界各国面临的一个严峻挑战。此外，生态环境的日益恶化，传统电力***结构的不断老化，用户对电能质量的要求越来越高，都使得可再生能源的开发和利用逐渐成为社会可持续发展的必由之路。微网是整合各种分布式能源优势、削弱分布式发电对电网的不利影响、充分挖掘分布式发电综合效益的有效方式；同时，微网作为一种能源供应***中增加分布式能源渗透率的新型能量传输模式与管理技术，能够方便可再生能源***的接入、提高能源利用效率和实现需求侧管理。

微网电力设施是电力***的核心设备，是保证供电质量、提高电网运行效率、创新用户服务的关键环节。微网本身故障或自然灾害、外部破坏不仅对电力正常供应造成重大影响，尤其是对集中了大量的重要负荷的微网***影响，还会涉及到国家的经济发展、政治稳定、社会和谐。目前，我国微网设施的自动化、智能化程度以及自愈和优化运行能力远未达到智能电网发展的要求。因此，加强对微网设施的智能监控和智能化管理，是建设智能电网的关键环节。

目前对微网安全运行的外在威胁主要来自三个方面，一是自然灾害，第二是外部的野蛮施工，第三个是人为破坏。自然灾害是指台风、暴雨、强雷暴等恶劣气象导致的山洪暴发、冲毁杆塔地基、暴风刮断输电线路、刮倒输电杆塔等灾害；野蛮施工一般包括一些新建的高铁、高速公路等新建工程的施工不可避免的要穿越高压输电走廊，甚至靠近杆塔施工，而这些施工往往会采用多种大型机械施工，可能会造成与输电线路的危险接近甚至碰线短路等恶性事故的发生。另外一些靠近杆塔野蛮挖掘等可能会造成杆塔地基损毁、杆塔倾覆等重大恶性事故；人为故意损毁主要是偷盗和破坏，由于国内经济发展的不平衡和社会治安不良等问题导致盗窃分子对输变电设备不法偷盗行为经常发生，这也会给电力企业带来极大困扰和重大经济损失。

此外，我国各地区经济发展不平衡，电力设备水平参差不齐，电力***面临严重的盗窃犯罪问题。电力微网络由于其部署范围广阔，传统监控技术手段落后导致微网设施的被盗情况尤为严重。电力设施被盗相比其他盗窃，会导致更严重的后果，甚至重大人身安全事故的发生。虽然国家为此专门出台了一系列的法律法规，但这并不能遏制此类犯罪，目前反而有愈演愈烈之势，所以必须采取有效的技术手段加以防范，保障电网的安全运行。

目前国内现有的电力设施防盗***和装置，一般监测手段单一，如仅具有线路杆塔状态监测，或采用不规则紧固件等防盗设备，其缺点是非常明显的，如较高的虚警率，防盗实时性不强，对现有通信网络依赖性强，以及监控容量有限等不足，不能满足电力***输配网点多面广以及实时性，以及低通信成本等方面的实际需求。

对于电力设施防盗，目前的电力设备防盗报警***是针对电网电力变压器、路灯设备、电力电缆及油田野外采油供电设备严重被盗、被破坏而设计制造。一般***由若干的电力设备防盗报警分机和一个电力设备防盗报警主机成，对电力***的电网电力线变压器等供电设备防盗、防剪断、防破坏进行监控。通常采用单片计算机编译码和无线数据传输技术相结合，用GSM网络将报警中文短信息发送至用户接警手机上，对电网供电线路断相，断电进行监控报警，有效防止电网电力线，变压器和油田野外供电、用电设备被盗，被剪断和被破坏。

对于电力设施的巡检，目前国内应对电网的安全威胁主要采用人工巡线，雇佣当地居民做护线员，并少量实验采用直升机、无人机等现代化手段进行巡线。在部分重要杆塔上也有采取技术手段防范盗窃、破坏事件的发生，但主要是采用视频、红外等技术的点对点通信模式，虚警率和可靠性还不尽如人意，需要进一步改进和完善。人工巡线需要定期巡视高压线路，走访当地护线员，排查安全隐患，然而，工作量很大，巡线效果不好，导致线路状态监管的缺位，这些都给线路安全留下隐患。

对于使用无线GSM的电力设施防盗***，由于其运行时需要使用公网，通信费用较高。现有***一般每个传感设备的感知信息是独立采集和处理的，即每个设备都需要通过GPRS等与公网连接，对现有通信设施依赖较大，并且不适宜***扩展。

对于现有***一般都是采用单独的传感设备进行信息感知，***防护效率低，虚警率高，在经济和安全性方面都有欠缺。

现有的巡检***还存在着实时性差、测量指标少、工作量大、测量误差大、效率低等明显的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法，实现微网设备运行状态的实时监测，实现微网安全、经济、稳定的运行。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***，包括信息感知模块，采集各种传感器的信息；分析处理模块，将实时采集的各种传感器的信息进行在线分析处理，将分析处理结果分送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的信息进行多元异构信息融合；信息传输模块，通过无线传感自组织网络实现近距离通信，通过GPRS实现远距离通信，将数据传输给服务器；综合处理管理控制模块，实现信息收发、信息规整和确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过通信网络发送到防盗管理模块；

所述信息感知模块，通过安装在户外微网线路、逆变器、变压器、电容器上的传感器采集微网的信息；

所述分析处理模块包含：各传感器将采集的信息在自带的处理器中进行信息实时在线分析处理，包括对各种不同种类的传感器信息的协同感知处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的故障信息进行多元异构信息融合；

所述信息传输模块包含将一定范围内的多元异构信息融合后的信息通过无线传感的自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据上传，将上传的数据通过GPRS进行远距离通信，上传到服务器中；

所述综合处理管理控制模块包含信息收发、信息规整、确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过网络即时发送到防盗报警模块。

进一步的，所述传感器包含壁挂震动传感器、倾斜传感器、电压变化传感器、智能防盗螺栓、地理震动传感器、温湿度传感器、门磁传感器和水浸传感器。

一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***的使用方法，包含以下步骤：

(1)信息感知：通过安装在户外微网线路、逆变器、变压器、电容器上的传感器采集微网的信息；

(2)信息分析处理：将步骤(1)中传感器实时采集的信息在各自传感器上进行数据分析处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点通过对不同传感器的信息进行多元异构信息融合处理，即对监测到的各种信息进行综合分析和判别，过滤无效信息和各种错误信息；

(3)信息传输：将多元异构融合处理后的信息通过无线传感的自组织网络和GPRS等公网上的信息传输，通过无线传感自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据传输，通过GPRS实现远距离通信；

(4)综合处理管理控制：接受步骤(3)的信息，确认报警和误报警取消,实现将报警信息通过通信网络即时发送到防盗管理模块,进行防盗处理。

多元异构信息融合：充分利用多种类型传感器资源，通过对各种观测信息的合理支配与使用，在空间和时间上把互补与冗余信息依据某种优化规则结合起来，产生对观测环境的一致性解释或描述，同时产生新的融合结果。其目标是基于各种传感器的分离观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。

传感网技术：是物理世界通向逻辑世界的一种技术手段，通过传感网技术可以将物理世界无缝的映射到逻辑世界，是未来智能世界信息获取的主要技术手段。具体通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位***、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。其具体表现是通过大量、多种类型传感器节点组成的传感器网络以实现更透彻感知，将多种类型传感器互联实现更广泛的互联，将获取的多维信息进行融合处理从而得到可信的信息。

无线传感器网络(wirelesssensornetwork)：是由布设大量多种类无线传感器节点组成信息感知网络，以实现更透彻感知、更广泛的互联和更深入信息融合，可获取更细致、更可信的信息，为智能决策和智能行为提供准确的、可信的信息支撑。

微网：是集多种分布式电源、储能单元、负荷以及监控、保护装置于一体的混合供能***，可以灵活地并网或孤岛运行，能够有效提高电力***运行的灵活性、经济性和清洁性，能够满足用户对供电可靠性、安全性和电能质量的要求，又能够通过冷热电联供实现能量梯级利用和满足供电多样性的要求。

微网电力设施综合防盗预警装置:是指针对微网电力设施，如光伏太阳能板、风能发电设备、逆变器、汇流箱、变压器等电力设施的安全防盗和预警装置。其特点是通过多种传感设备的信息采集，提高微网电力设施综合防盗预警的可靠性和准确度。

电力设施智能巡检：电力设备巡回检查工作是电力***运维维护的重要内容之一，也是及时发现设备缺陷，避免设备电网事故的重要手段之一。智能巡检即通过采用传感网技术实时在线对电力设施工况信息进行有效采集，提高运维人员对电力设施巡检的准确性和灵活性。

本发明是基于无线传感网技术的微网设施综合防盗智能预警***，***包含电压电流检测，倾角测量，壁挂式震动和地埋式震动，智能防盗螺栓，环境温湿度，门磁和水浸等传感器，各传感器不仅可以对电力设施的状态信息和安防信息进行实时数据采集，并能够在各传感器上实现数据初级分析处理，实现***的分布式处理，便于***的扩展。在无线传感器级经分布式处理后的信息，通过自定义无线传感网协议传输到网关设备，网关设备再通过GPRS通信方式将信息传输到信息综合管控平台。

***网络拓扑结构为星型网络与MESH网络的混合组网结构，星型网络是由中继网络设备与其通信范围内的各传感器组成，各传感器与中继网络设备进行点到点的信息通信，通信采用双向通信链路。中继网络设备间是采用多跳中继通信方式，根据电力微网的线路特点，构成带状MESH网络结构。由于微网***部署面积大，本***网络具有路由管理功能，以及网络路由的多路径备份及多跳中继传输等功能，以确保数据传输的鲁棒性。

***上层管理控制平台具有以太网和GPRS等无线网络的接入功能，通过接收网关设备上传的各种类型的传感器采集的输配网运行状况信息和设施安防等信息，并进行多种传感信息的综合处理，即采用多源异构信息融合技术，实时显示电力设似乎工况信息，实现对输配网设施防盗预警，以及电力设施状态预测等功能。

***传感器层包括电压电流传感器，倾角测量传感器，壁挂式震动和地埋式震动无线温湿度，门磁传感器，水浸传感器和防盗螺栓等传感器,以及网络管理模块。各传感设备通过无线射频通信模组，将前端传感采集的信息发送到中继设备和网关设备，网关设备通过以太网或GPRS实现无线传感网络与公共通信网络的数据传输。各传感设备和网络管理设备的供电方式，可以根据具体应用环境的要求采取有源电源供电，自持式电池供电和太阳能供电等方式，在各传感器内采用专业电源管理器件，可以适应大范围的输入电压，使各传感器和网络设备的供电方式更加便捷，以适应各种不同应用环境的需求。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***及使用方法，通过各种无线传感网的远程网络通信的实用化防盗和智能状态在线监测，同时实现对光伏太阳能板、风能发电设备、逆变器、汇流箱、变压器等电力设施的状态监测，以及对以上设施的破坏、盗窃等行为的报警信息采集、分析、处理及预警，并可根据设备状态信息对电力设施状态进行预测，自动生成电力设施状态信息运维表。

附图说明

图1为本发明的原理结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***，如图1和图2所示，包括信息感知模块，采集各种传感器的信息，传感器包含壁挂震动传感器4、倾斜传感器3、电压变化传感器2、智能防盗螺栓1、地埋震动传感器8、温湿度传感器7、门磁传感器6和水浸传感器5，安装在光伏太阳能板、风能发电设备、逆变器、汇流箱、变压器等电力设施上；分析处理模块，将实时采集的各种传感器的信息进行在线分析处理，将分析处理结果分送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的信息进行多元异构信息融合；信息传输模块，通过无线传感自组织网络实现近距离通信，通过GPRS9实现远距离通信，将数据传输给服务器11；综合处理管理控制模块，实现信息收发、信息规整和确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过通信网络发送到防盗管理模块；所述分析处理模块包含：各传感器将采集的信息在自带的处理器中进行信息实时在线分析处理，包括对各种不同种类的传感器信息的协同感知处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的故障信息进行多元异构信息融合；所述信息传输模块包含将一定范围内的多元异构信息融合后的信息通过无线传感的自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据上传，将上传的数据通过GPRS9进行远距离通信，上传到服务器11中；所述综合处理管理控制模块包含信息收发、信息规整、确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过网络即时发送到防盗报警模块。

如图1所示，在一定区域内的壁挂震动传感器4、倾斜传感器3、电压变化传感器2、智能防盗螺栓1、地埋震动传感器8、温湿度传感器7、门磁传感器6和水浸传感器5采集到微网的信息，经过各自传感器的处理后，通过传感器自带的无线发射模块发送到网关设备，网关设备再通过GPRS9通信方式将信息传输到第一路由器10，经路由器传输到服务器11中，服务器11将传感器检测的信息经过第二路由器12传送到监测终端，显示在监控终端13的电脑显示器上，更直观的查看微网的运行情况。

如图2所示，一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***的使用方法，包含以下步骤：

(1)信息感知：通过安装在户外微网线路、逆变器、变压器、电容器上的传感器采集微网的信息，传感器包含壁挂震动传感器4、倾斜传感器3、电压变化传感器2、智能防盗螺栓1、地埋震动传感器8、温湿度传感器7、门磁传感器6和水浸传感器5；

(2)信息分析处理：将步骤(1)中传感器实时采集的信息在各自传感器上进行数据分析处理，包括对不同种类传感器信息的协同感知处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点通过对不同传感器的信息进行多元异构信息融合处理，即对监测到的各种信息进行综合分析和判别，过滤无效信息和各种错误信息；

(3)信息传输：将多元异构融合处理后的信息通过无线传感的自组织网络和GPRS9等公网上的信息传输，通过无线传感自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据传输，通过GPRS9实现远距离通信；

(4)综合处理管理控制：接受步骤(3)的信息，确认报警和误报警取消,实现将报警信息通过通信网络即时发送到防盗管理模块,进行防盗处理。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于信息融合技术的电力设施防盗预警***，其特征在于：包括信息感知模块，用于采集各种传感器的信息；分析处理模块，用于将实时采集的各种传感器的信息进行在线分析处理，并将分析处理结果分送到汇聚节点，使汇聚节点对不同传感器的信息进行多元异构信息融合；信息传输模块，用于通过无线传感自组织网络实现近距离通信，并通过GPRS实现远距离通信，将数据传输给服务器；综合处理管理控制模块，用于实现信息收发、信息规整和确认报警和误报警取消，并实现将报警信息通过通信网络发送到防盗管理模块；

所述信息感知模块，通过安装在户外微网线路、逆变器、变压器、电容器上的传感器采集微网的信息；

所述分析处理模块包含：各传感器将采集的信息在自带的处理器中进行信息实时在线分析处理，包括对各种不同种类的传感器信息的协同感知处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点对不同传感器的故障信息进行多元异构信息融合；

所述信息传输模块包含将一定范围内的多元异构信息融合后的信息通过无线传感的自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据上传，将上传的数据通过GPRS进行远距离通信，上传到服务器中；

所述综合处理管理控制模块包含信息收发、信息规整、确认报警和误报警取消，实现将报警信息通过网络即时发送到防盗报警模块。

2.根据权利要求1所述的基于信息融合技术的电力设施防盗预警***，其特征在于：所述传感器包含壁挂震动传感器、倾斜传感器、电压变化传感器、智能防盗螺栓、地理震动传感器、温湿度传感器、门磁传感器和水浸传感器。

3.一种如权利要求1或2所述基于信息融合技术的电力设施防盗预警***的使用方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)信息感知：通过安装在户外微网线路、逆变器、变压器、电容器上的传感器采集微网的信息；

(2)信息分析处理：将步骤(1)中传感器实时采集的信息在各自传感器上进行数据分析处理，当各传感器检测到故障信息时，将故障信息发送到汇聚节点，汇聚节点通过对不同传感器的信息进行多元异构信息融合处理，即对监测到的各种信息进行综合分析和判别，过滤无效信息和各种错误信息；

(3)信息传输：将多元异构融合处理后的信息通过无线传感的自组织网络和GPRS等公网上的信息传输，通过无线传感自组织网络实现近距离数据通信，采用自定义传输协议实现数据传输，通过GPRS实现远距离通信；

(4)综合处理管理控制：接受步骤(3)的信息，确认报警和误报警取消,实现将报警信息通过通信网络即时发送到防盗管理模块,进行防盗处理。