CN112235728B - 一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法 - Google Patents

一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，包括：在电力通信网中部署智能接续盒；基于智能接续盒感知安装点的电力通信信息；将感知的电力通信信息传输至物联网平台。其中，智能接续盒包括电源层，数据采集层，业务控制层和数据传输层；所述数据采集层用于采集智能接续盒内部实时环境数据，位置数据，光缆线路连接状态和硬件信息；所述业务控制层用于接收远程物联网平台下发的指令，执行相应的动作；所述数据传输层用于存储所采集的信息并传输。本发明通过智能接续盒实现了电力通信网络终端的智能感知，通过实时环境、性能数据监视及基于光功率监测的故障定位，为运维人员提供数据支持和辅助决策，减轻了运维人员的工作量。

Description

一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法
技术领域
本发明涉及一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，属于电力信息通信技术领域。
背景技术
物联网技术是一种相对成熟的技术，已广泛应用于电力***的智能管理领域，该技术克服了传统人工巡检的缺陷，有效避免遗漏检查等现象给安全隐患，实现企业安全，科学，有效的管理目标。然而，物联网技术在光纤资源及其分配***中的应用仍处于探索阶段，因此，基于智能光接线盒的终端设备智能传感策略成为电力通信网络研究的重点，不仅具有重要的理论意义，而且具有很大的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，通过接续盒分布策略、智能感知策略和数据恢复三种策略实现电力通信网络的智能感知。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，包括：
在电力通信网中部署智能接续盒；
基于智能接续盒感知安装点的电力通信信息；
将感知的电力通信信息传输至物联网平台。
进一步的，所述智能接续盒包括电源层，数据采集层，业务控制层和数据传输层；
所述电源层采用一次性锂电池为智能接续盒提供电力支持；
所述数据采集层，用于采集智能接续盒内部实时环境数据，智能接续盒位置数据，光缆线路连接状态，以及数据采集层各模块和电源层各模块硬件状态；
所述业务控制层用于接收远程物联网平台下发的指令，执行相应的动作；
所述数据传输层用于存储数据采集层所采集的信息并根据业务控制层的指令进行传输。
进一步的，所述数据采集层部署温湿度传感器、渗水传感器、GPS、九轴G-Sensor和光功率计；
所述温湿度传感器用于采集智能接续盒内部实时温度和湿度数据；
所述渗水传感器用于获取智能接续盒内部渗水情况；
所述GPS用于获取智能接续盒安装位置数据；
所述九轴G-Sensor用于获取智能接续盒安装位置处光缆线路的加速度信息；
所述光功率计用于采集智能接续盒安装位置处光缆线路的实时光功率。
进一步的，所述业务控制层具体用于，
根据远程物联网平台下发的指令，控制光功率计主动打光模式和被动采光模式之间的切换，以及，根据远程物联网平台下发的指令，控制数据传输层上报采集数据。
进一步的，所述数据传输层采用NB-IoT进行数据传输；
所述数据传输层将采集数据以JSON格式上传至物联网平台。
进一步的，所述在电力通信网中部署智能接续盒，包括：
所述智能接续盒采用均匀排列的方式，通过熔纤的方式将两个光缆段的接头熔接在光功率计的两端。
进一步的，所述在电力通信网中部署智能接续盒，还包括：
将光缆线路根据重要程度划分为A类线路和B类线路；
对于A类线路，智能接续盒部署数量如下：
nA＝α*(2LA/lAs)
其中，LA和lAs分别代表A类线路的距离和智能接续盒的最短传输距离，nA代表A类线路中智能接续盒的部署量；α为修正系数；
对于B类线路，智能接续盒部署数量如下：
Figure BDA0002721485100000021
其中，LB，lBS和lBL分别代表B类线路的距离，智能接续盒的最短传输距离和智能接续盒的最长传输距离，nB代表B类线路中智能接续盒的部署量；β为修正系数。
进一步的，所述基于智能接续盒感知安装点的电力通信信息，包括：
智能接续盒感知所安装位置的环境数据，光缆线路连接状态，位置数据和硬件信息，形成特征数据包括：光缆线路连接状态，温度，湿度，是否渗水，光功率，坐标经度，坐标纬度，是否发生大幅度晃动，电源剩余电量，以及各硬件工作状态；所述是否发生大幅度晃动根据九轴G-Sensor获取的加速度信息判断；所述光缆线路连接状态根据光功率计采集的实时光功率判断；所述各硬件工作状态是指如果各硬件模块能够采集数据则正常，无采集数据则异常；
对每种类型的特征数据进行周期性采集，形成矩阵如下：
Figure BDA0002721485100000022
其中，T(k)表示第k种特征数据形成的采样矩阵，T(k)ij表示对第k种特征数据，第i个智能接续盒第j个采集周期采集的值；i＝1,2,…n，n表示线路中智能接续盒的部署量，对于A类线路，n为nA，对于B类线路，n为nB；j＝1,2,…m，m为采集周期数，j＝1表示当前采集周期采集的值，j＝2表示当前的前一个采集周期采集的值，……，j＝m表示当前的前m-1个采集周期采集的值；
所述矩阵中，每采集一次数据，部署于矩阵的第一列，同时删除矩阵中最后一列，保持n×m的矩阵。
进一步的，所述周期性采集的采集频率为1次每天；
所述m的取值为30。
进一步的，还包括，如果无法感知某安装位置的数据，则根据下式恢复缺失数据：
Figure BDA0002721485100000031
其中，
Figure BDA0002721485100000032
表示对第k种特征数据，第p个智能接续盒第q个采集周期采集值的估计值；
H(k)pq和Q(k)pq通过以下公式计算：
Figure BDA0002721485100000033
Figure BDA0002721485100000034
其中，γ是节点历史数据的估计值的权重；
s＝m-q-1，如果该数据点缺失，则采用s＝m-q-2，依次类推。
本发明的有益效果为：
本发明通过在两个光缆段的接头处安装随着智能接续盒，增强了电力通信网络终端的智能感知，通过实时的环境、性能数据监视及基于光功率监测的故障定位，为运维人员提供了直接的数据支持和辅助决策，减轻了运维人员的工作量，取得了一定的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的智能接续盒架构。
图2为本发明的智能接续盒的电力通信网络感知方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种智能接续盒，参见图1，包括电源层，数据采集层，业务控制层和数据传输层。
具体的，电源层采用一次性锂电池为智能接续盒提供电力支持。
数据采集层，用于采集智能接续盒内部实时环境数据，智能接续盒位置数据和光缆线路连接状态
具体的，数据采集层部署温湿度传感器、渗水传感器、GPS、九轴G-Sensor和光功率计等；
温湿度传感器用于采集智能接续盒内部实时温度和湿度数据；
渗水传感器用于获取智能接续盒内部渗水情况；
GPS用于获取智能接续盒安装位置数据；
九轴G-Sensor用于获取智能接续盒位置处加速度信息，根据加速度判断智能接续盒安装处光缆线路是否发生大幅度晃动；
光功率计用于采集智能接续盒安装处光纤的实时光功率，判断光缆线路连接状态(光功率值低于一定阈值则认为断开)。
数据采集层还用于采集锂电池剩余电量和各硬件模块工作状态(各硬件模块无数据反馈则判断硬件运行发送问题)。
业务控制层，用于远程对智能接续盒进行控制，包括：光功率计主被动切换(光功率计包括两种模式，主动打光模式和被动采光模式)，立即上报部分或全部采集数据。实现方式为通过物联网平台下发指令，主控制芯片接受指令后执行动作。
数据传输层，用于存储所采集的实时环境数据，智能接续盒位置数据，光缆线路连接状态和硬件信息并传输。
具体的，采用NB-IoT进行数据传输，以JSON的数据格式通过GPRS物联网卡传输至物联网平台。
本发明还提供一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，参见图2，包括：
根据用户的评估，对光缆线路进行等级分类；
具体的，如果该光缆线路具有较高的重要性或操作和维护复杂，则将其标记为“A类线”，否则将标记为“B类线”。通常来讲，将国调、各大区、省级骨干网标为A类，其他线路标为B类，具体的，可以根据业务的重要程度进行动态调整。
部署智能接续盒；
具体的，
将智能接续盒采用均匀排列的方式，通过熔纤的方式安装在两个光缆段的接头处。
智能接续盒跟通用的接续盒外形基本相同，内部增加紧固部件，将集成好的芯片安装在内部，熔纤的部位加装光功率计，即传统的接续盒将两端光纤熔接在一起，本发明接续盒则将两端光纤熔接在光功率计的两端，达到采集光功率的目的。
对于A类线路，发生光缆断开故障时，需要尽快通过线路上智能接续盒的光功率计反馈的连接状态确定断点所在的两个智能接续盒。B类响应等级较低，为了控制成本，可减少B类线路上智能接续盒的部署数量。
通过以下公式计算A类线路中智能接续盒的部署量：
nA＝α*(2LA/lAs)
其中，LA和lAs分别代表A类线路的距离和智能接续盒的最短传输距离，nA代表A类线路中智能接续盒的部署量。α的默认值是1，可以由运维管理员将其设置为1到1.5。
对于B类线路，通过以下公式计算智能接续盒的部署量：
Figure BDA0002721485100000051
其中，LB，lBS和lBL分别代表B类线路的距离，智能接续盒的最短传输距离和智能接续盒的最长传输距离，nB代表B类线路中智能接续盒的部署量。β的默认值为1，可以在1到1.2之间调整。
基于智能接续盒感知安装点的信息；
具体的，智能接续盒感知所安装位置的环境数据，光缆线路连接状态，位置数据和硬件信息等。包括特征数据：温度数据，湿度数据，是否渗水，光功率，坐标经度，坐标纬度，是否发生大幅度晃动，电源剩余电量，以及各硬件工作状态。
对每种类型的数据进行周期性采集，形成矩阵如下：
Figure BDA0002721485100000052
其中，T(k)表示第k种特征数据形成的采样矩阵，T(k)ij表示对第k种特征数据，第i个智能接续盒第j个采集周期采集的值；i＝1,2,…n，n表示线路中智能接续盒的部署量，对于A类线路，n为nA，对于B类线路，n为nB；j＝1,2,…m，m为采集周期数，j＝1表示当前采集周期采集的值，j＝2表示当前的前一个采集周期采集的值，……，j＝m表示当前的前m-1个采集周期采集的值。
具体的，采集频率为1次每天。
具体的，m的取值是30，也就是矩阵只维护30天内的数据。
进一步的，还包括数据维护策略；
在电力通信网智能接续盒***的实际运行过程中，由于设备故障或不可抗力，可能无法获得某些节点的部分甚至全部数据。为了保证数据的完整性和有效性，提出了一种基于本地历史数据和相邻设备的数据完整性维护策略：
Figure BDA0002721485100000053
其中，
Figure BDA0002721485100000054
表示对第k种特征数据，第p个智能接续盒第q个采集周期采集值的估计值。
H(k)pq和Q(k)pq可以通过以下公式计算：
Figure BDA0002721485100000061
Figure BDA0002721485100000062
其中，γ是节点历史数据的估计值的权重，默认值为0.5，可由用户调整，取值范围是0-1；
s＝m-q-1，如果该数据点缺失，则采用s＝m-q-2，依次类推。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，其特征在于，包括：
在电力通信网中部署智能接续盒，所述智能接续盒采用均匀排列的方式，通过熔纤的方式将两个光缆段的接头熔接在智能接续盒的光功率计的两端；所述智能接续盒包括电源层，数据采集层，业务控制层和数据传输层；所述电源层采用一次性锂电池为智能接续盒提供电力支持；所述数据采集层用于采集智能接续盒内部实时环境数据，智能接续盒位置数据，光缆线路连接状态，以及数据采集层各模块和电源层各模块硬件状态；所述业务控制层用于接收远程物联网平台下发的指令，执行相应的动作；所述数据传输层用于存储数据采集层所采集的信息并根据业务控制层的指令进行传输；所述数据采集层部署温湿度传感器、渗水传感器、GPS、九轴G-Sensor和光功率计；所述温湿度传感器用于采集智能接续盒内部实时温度和湿度数据；所述渗水传感器用于获取智能接续盒内部渗水情况；所述GPS用于获取智能接续盒安装位置数据；所述九轴G-Sensor用于获取智能接续盒安装位置处光缆线路的加速度信息；所述光功率计用于采集智能接续盒安装位置处光缆线路的实时光功率；
基于智能接续盒感知安装点的电力通信信息，包括：
基于智能接续盒感知所安装位置的环境数据，光缆线路连接状态，位置数据和硬件信息，形成特征数据，包括：光缆线路连接状态，温度，湿度，是否渗水，光功率，坐标经度，坐标纬度，是否发生大幅度晃动，电源剩余电量，以及各硬件工作状态；所述是否发生大幅度晃动根据九轴G-Sensor获取的加速度信息判断；所述光缆线路连接状态根据光功率计采集的实时光功率判断；所述各硬件工作状态是指如果各硬件模块能够采集数据则正常，无采集数据则异常；
对每种类型的特征数据进行周期性采集，形成矩阵如下：
Figure FDA0004103429710000011
其中，T(k)表示第k种特征数据形成的采样矩阵，T(k)ij表示对第k种特征数据，第i个智能接续盒第j个采集周期采集的值；i＝1,2,…n，n表示线路中智能接续盒的部署量，对于A类线路，n为nA，对于B类线路，n为nB；j＝1,2,…m，m为采集周期数，j＝1表示当前采集周期采集的值，j＝2表示当前的前一个采集周期采集的值，……，j＝m表示当前的前m-1个采集周期采集的值；
所述矩阵中，每采集一次数据，部署于矩阵的第一列，同时删除矩阵中最后一列，保持n×m的矩阵；
如果无法感知某安装位置的数据，则根据下式恢复缺失数据：
Figure FDA0004103429710000012
其中，
Figure FDA0004103429710000021
表示对第k种特征数据，第p个智能接续盒第q个采集周期采集值的估计值；
H(k)pq和Q(k)pq通过以下公式计算：
Figure FDA0004103429710000022
Figure FDA0004103429710000023
其中，γ是节点历史数据的估计值的权重；
s＝m-q-1，如果针对上述s的数据缺失，则采用s＝m-q-2，依次类推；
将感知的电力通信信息传输至远程物联网平台；
所述方法还包括：按照以下方式确定智能接续盒的部署数量：
将光缆线路根据重要程度划分为A类线路和B类线路；
对于A类线路，智能接续盒部署数量如下：
nA＝α*(2LA/lAs)；
其中，LA和lAs分别代表A类线路的距离和智能接续盒的最短传输距离，nA代表A类线路中智能接续盒的部署量；α为修正系数；
对于B类线路，智能接续盒部署数量如下：
Figure FDA0004103429710000024
其中，LB，lBS和lBL分别代表B类线路的距离，智能接续盒的最短传输距离和智能接续盒的最长传输距离，nB代表B类线路中智能接续盒的部署量；β为修正系数。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，其特征在于，所述业务控制层具体用于，
根据远程物联网平台下发的指令，控制光功率计主动打光模式和被动采光模式之间的切换，以及，根据远程物联网平台下发的指令，控制数据传输层上报采集数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，其特征在于，所述数据传输层采用NB-IoT进行数据传输；
所述数据传输层将采集数据以JSON格式上传至远程物联网平台。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能接续盒的电力通信网络感知方法，其特征在于，所述周期性采集的采集频率为1次每天；
所述m的取值为30。
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