CN113596076A - 一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，本发明面向智能电网应用的物联网网络架构，在阐明网络架构的基础上，进一步针对智能电网应用中海量设备终端和海量采集信息的特点，分析信息聚合技术带来的网络收益，提出信息聚合技术基本功能框架及信息聚合方法。物联网信息聚合技术在采集原始数据的同时进行大量的信息处理和计算，从海量的、杂乱无章、难以理解的原始数据中抽取并推导出对于智能电网一体化管理平台具有特定意义和判决参考价值的数据，并且能够降低网络数据传输总量、减少网络拥塞发生、提高网络性能，对智能电网目前相对薄弱的配用电环节提出配变电设备监测物联网的主要功能与信息聚合方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，属于智能电网信息处理技术领域。
背景技术
近两年，物联网受到广泛关注，虽然学术界对于物联网的定义在某种程度上还未完全达成一致，大部分学者认为物联网是通过RFID技术、无线传感器技术以及定位技术等自动识别、采集和感知获取物品的标识信息、物品自身的属性信息和周边环境信息，借助各种信息传输技术将物品相关信息聚合到统一的信息网络中，并利用云计算、模糊识别、数据挖掘以及语义分析等各种智能计算技术对物品相关信息进行分析融合处理，最终实现对物理世界的高度认知和智能化的决策控制。
随着全球社会经济的发展，用电需求不断增加，电网规模不断扩大，影响电力***安全运行的不确定因素和潜在风险也随之增加，而用户对电力供应的安全可靠性和质量要求越来越高，电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，市场竞争迫使电力经营者不断提高企业运营效率，智能电网建设将逐步推动我国电力基础生产模式的改变，是电力行业的发展方向。智能电网的实现，首先依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控。
因此，物联网技术应用到智能电网领域，通过REID技术、无线传感器技术、定位技术等对电网环境信息进行识别，同时针对信息语义展开分析行为，最终由此实现对电力***运行状况的有效控制，规避电力***运行风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，在网络传输的过程中对数据计算处理，通过数据融合方法，消除信息冗余，降低网络传输数据量，避免网络拥塞，提供更精确、全面、易理解的信息。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，构建物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构和物联网应用于智能电网用户服务的网络架构，制定物联网中边传输边处理的总体信息聚合策略，构建基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构。
作为本发明的进一步改进，所述物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构包括智能电网各应用环节用电信息采集的感知层、实现感知层各类电力***信息的广域或局部范围内的信息传输的网络层以及实现电网信息的综合分析和处理，实现智能化的决策、控制和服务的应用服务层。
作为本发明的进一步改进，所述智能电网各应用环节用电信息包括输电线路监测信息、配电站监测信息、发电站监测信息和变电站监测信息；
所述网络层包括电力光纤网、电力线载波通信网和无线宽带网，以及连接在网络层用于采集感知层信息的网关；
所述应用服务层采用智能计算或模式识别实现电网信息的综合分析和处理，其包括数据库服务器、WEB服务器和若干客户端；若干客户端均数据连通据库服务器和WEB服务器。
作为本发明的进一步改进，所述感知层作为具有多元化信息采集能力的底层终端部署于监测区域内，利用各类仪表、传感器、RFID射频芯片对监测对象和监测区域的关键信息和状态进行采集、感知、识别，并在本地汇集，进行高效的数据融合，将融合后的信息传输至中间一层的网络接入设备；中间层网络接入设备负责底层终端设备采集数据的转发，负责物联网与智能电网专用通信网络之间的接入，保证物联网与电网专用通信网络的互联互通。
作为本发明的进一步改进，所述物联网应用于智能电网用户服务的网络架构包括供电公司、配电室以及通过光网络单元连接配电室分光器的智能交互终端；
所述智能交互终端对家庭用电设备进行统一监控与管理；并为用户提供家庭安防、社区服务和社区管理。
作为本发明的进一步改进，所述总体信息聚合策略采用基于层次的分簇网络作为网内信息处理的网络结构进行数据信息收集，在分簇结构的路由协议中，簇首节点则是理想的数据聚合点，所有的簇内节点都会将本地采集到的数据发送给簇首节点。而且簇成员节点因为地理位置比较接近，相关性比较大，数据冗余度相对较高，适宜在簇内进行数据处理以消除冗余。
作为本发明的进一步改进，所述总体信息聚合策略采用树状的网络结构进行数据信息收集，以数据融合相关参数为路由启发，生成最优化路由，在数据传输过程中，进行数据融合。
作为本发明的进一步改进，所述基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构的网络实体包括传感器节点、固定sink节点和移动sink节点；
所述固定sink节点部署于配变电站内，负责紧急突发情况或者特定需求情况下变电站、配电站级传感器网络的全网信息汇聚，并通过核心网发送给远端的后台管理***；
所述移动sink节点移动sink节点通过搭载智能机器人或由工作人员随身携带，用于电力设备的日常维护和巡查。对整个无线传感器网络扫描和数据采集之后，通过预留接口将数据导入后台管理***，从而实现全网数据的收集以及对巡查路线的监督功能；
所述传感器节点部署于配变电设备的***位，负责获取并采样电力设备的运行状况以及电力设备周围环境的信息，并具有基本的运算控制和数据处理能力。
作为本发明的进一步改进，部署于巡查路线旁侧的所述传感器节点上加载RFID标签；当移动sink节点在无线传感器网络中移动时，将主动扫描其通信范RFID标签信息进行本地存储。
作为本发明的进一步改进，在移动sink节点对整个无线传感器网络扫描和数据采集之后，通过预留接口将数据导入后台管理***，从而实现全网数据的收集以及对巡查路线的监督功能。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明面向智能电网应用的物联网网络架构，在阐明网络架构的基础上，进一步针对智能电网应用中海量设备终端和海量采集信息的特点，分析信息聚合技术带来的网络收益，提出信息聚合技术基本功能框架及信息聚合方法。物联网信息聚合技术在采集原始数据的同时进行大量的信息处理和计算，从海量的、杂乱无章、难以理解的原始数据中抽取并推导出对于智能电网一体化管理平台具有特定意义和判决参考价值的数据，并且能够降低网络数据传输总量、减少网络拥塞发生、提高网络性能，对智能电网目前相对薄弱的配用电环节提出配变电设备监测物联网的主要功能与信息聚合方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是物联网应用于智能电网生产过程的总体架构示意图；
图2是应用***一体化管理层的架构示意图；
图3是数据接入层的架构示意图；
图4是智能电网信息采集与汇集层的架构示意图；
图5是物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构示意图；
图6是物联网应用于智能电网用户服务的网络架构示意图；
图7是基于物联网技术的配变电设备监测物联网的信息聚合方案架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，构建物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构和物联网应用于智能电网用户服务的网络架构，制定物联网中边传输边处理的总体信息聚合策略，构建基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构。
如图1-5所示，
本实施例具体的，所述物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构包括智能电网各应用环节用电信息采集的感知层、实现感知层各类电力***信息的广域或局部范围内的信息传输的网络层以及实现电网信息的综合分析和处理，实现智能化的决策、控制和服务的应用服务层。
本实施例具体的，所述智能电网各应用环节用电信息包括输电线路监测信息、配电站监测信息、发电站监测信息和变电站监测信息；
所述网络层包括电力光纤网、电力线载波通信网和无线宽带网，以及连接在网络层用于采集感知层信息的网关；
所述应用服务层采用智能计算或模式识别实现电网信息的综合分析和处理，其包括数据库服务器、WEB服务器和若干客户端；若干客户端均数据连通据库服务器和WEB服务器。
如图6所示，
本实施例具体的，所述感知层作为具有多元化信息采集能力的底层终端部署于监测区域内，利用各类仪表、传感器、RFID射频芯片对监测对象和监测区域的关键信息和状态进行采集、感知、识别，并在本地汇集，进行高效的数据融合，将融合后的信息传输至中间一层的网络接入设备；中间层网络接入设备负责底层终端设备采集数据的转发，负责物联网与智能电网专用通信网络之间的接入，保证物联网与电网专用通信网络的互联互通。
本实施例具体的，所述物联网应用于智能电网用户服务的网络架构包括供电公司、配电室以及通过光网络单元连接配电室分光器的智能交互终端；
所述智能交互终端对家庭用电设备进行统一监控与管理；并为用户提供家庭安防、社区服务和社区管理。
数据融合是物联网信息聚合技术中必不可少的部分，面向智能电网的物联网实现的不仅仅是感知数据的采集与透明传输，网络在实时、可靠地传输数据的同时，在原始采集数据采集的基础上，网络内部进行了大量数据融合工作，传输到管理平台的感知信息将是从海量的、可能是杂乱的、难以理解的原始数据中抽取并推导出的对于特定的智能电网管理者来说具有价值、具有意义的处理后数据。
本实施例具体的，所述总体信息聚合策略采用基于层次的分簇网络作为网内信息处理的网络结构进行数据信息收集，在分簇结构的路由协议中，簇首节点则是理想的数据聚合点，所有的簇内节点都会将本地采集到的数据发送给簇首节点。而且簇成员节点因为地理位置比较接近，相关性比较大，数据冗余度相对较高，适宜在簇内进行数据处理以消除冗余。
本实施例具体的，所述总体信息聚合策略采用树状的网络结构进行数据信息收集，以数据融合相关参数为路由启发，生成最优化路由，在数据传输过程中，进行数据融合。
智能电网配变电监测***的主要功能如下：
1)监测电力设备运行环境和状态信息。部署在配变电设备上的传感器节点能够精确采集运行环境和设备状态信息，代替人工观测，提供更准确的检测结果，提
高工作质量。
2)为电力设备状态检修提供辅助手段。通过实时监测设备运行环境和状态信息，便于进行设备故障的早期诊断，提高配变电设备预防故障发生的能力。
3)提供标准化作业指导功能。在传感器节点上集成射频识别功能，存储设备自身的相关信息(设备履历、巡视标准作业指导书等)，在现场作业过程中，提供给现场人员，有利于现场作业指导和后续数据统计。
4)对现场工作人员的定位功能。通过射频识别对巡查人员进行定位，监督规范巡查人员按预定路线行进，避免设备漏检。
如图7所示，
基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构的网络实体包括传感器节点、固定sink节点和移动sink节点；
其中，传感器节点部署于配变电设备的***位，负责获取并采样电力设备的运行状况以及电力设备周围环境的信息，并具有基本的运算控制和数据处理能力。
另外，为实现设备管理和监督巡查路线的功能，部署于巡查路线旁侧的传感器节点上需加载RFID标签。传感器节点可通过配置多种不同的传感模块，获知多种类型的状态信息，针对配变电环节的电力设备监测，最基本的感知信息类型有：
设备自身的温度信息。设备的运行温度是表征设备是否正常的一个重要参数，为保证设备安全运行，特别是避免过热导致热损老化，必须对相关线路和设备
的温度进行监测。
设备运行环境的湿度信息。潮湿条件可能引起凝露形成，引发设备放电漏电，因此，必须对设备运行环境的湿度情况进行监测。
设备的震动信息。设备的缺陷故障或隐患通常通过设备的异常震动表现出来，及时有效发现设备的异常震动能够确保设备健康良好运行。
设备的泄漏电流信息。变电站避雷器投入运行后随着动作次数的增加和工作时间的延长会导致泄漏电流的增加，而这种劣化是离散的、不确定的，表征避雷器是否正常的主要参数是总泄漏电流、阻性泄漏电流和泄漏电流的三次谐波分量，所以，必须对泄漏电流进行监测，在其劣化到发生事故前进行更换，以避免事故的发生。
移动sink节点通过搭载智能机器人或由工作人员随身携带，用于电力设备的日常维护和巡查。当移动sink节点在无线传感器网络中移动时，将主动扫描其通信范围内的传感器节点，获取传感器节点的感知数据。同时，读取传感器节点上RFID标签信息，将感知数据与RFID标签信息进行本地存储。在移动sink节点对整个无线传感器网络扫描和数据采集之后，通过预留接口将数据导入后台管理***，从而实现全网数据的收集以及对巡查路线的监督功能。
固定sink节点部署于配变电站内，负责紧急突发情况(如电力设备起火等)或者特定需求情况下变电站、配电站级传感器网络的全网信息汇聚，并通过核心网发送给远端的后台管理***。在紧急状况下，可以利用无线传感器网络的多跳自组织优势，将全网数据以多跳路由方式向固定sink节点传输，从而迅速对每一个电力设备工作状态信息取得全景式了解。固定sink节点具备较强的数据处理能力和完善的通信能力，负责将收集到的数据进行汇聚、聚合、处理和判决，然后将数据通过核心网按入(无线宽带接人、TD网、WiFi或802．3无线局域网等)手段上传至后台管理***。
物联网应用于智能电网中将成为推动智能电网发展的重要技术手段，有助于解决电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控。而针对智能电网中需要采集、感知和识别的海量终端信息，物联网的信息聚合技术在网络传输的过程中对数据计算处理，本发明通过数据融合方法，消除信息冗余，降低网络传输数据量，避免网络拥塞，提供更精确、全面、易理解的信息。
Claims (10)
1.一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：构建物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构和物联网应用于智能电网用户服务的网络架构，制定物联网中边传输边处理的总体信息聚合策略，构建基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构。
2.根据权利要求1所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述物联网应用于智能电网生产全过程的网络架构包括智能电网各应用环节用电信息采集的感知层、实现感知层各类电力***信息的广域或局部范围内的信息传输的网络层以及实现电网信息的综合分析和处理，实现智能化的决策、控制和服务的应用服务层。
3.根据权利要求2所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述智能电网各应用环节用电信息包括输电线路监测信息、配电站监测信息、发电站监测信息和变电站监测信息；
所述网络层包括电力光纤网、电力线载波通信网和无线宽带网，以及连接在网络层用于采集感知层信息的网关；
所述应用服务层采用智能计算或模式识别实现电网信息的综合分析和处理，其包括数据库服务器、WEB服务器和若干客户端；若干客户端均数据连通据库服务器和WEB服务器。
4.根据权利要求2所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述感知层作为具有多元化信息采集能力的底层终端部署于监测区域内，利用各类仪表、传感器、RFID射频芯片对监测对象和监测区域的关键信息和状态进行采集、感知、识别，并在本地汇集，进行高效的数据融合，将融合后的信息传输至中间一层的网络接入设备；中间层网络接入设备负责底层终端设备采集数据的转发，负责物联网与智能电网专用通信网络之间的接入，保证物联网与电网专用通信网络的互联互通。
5.根据权利要求1所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述物联网应用于智能电网用户服务的网络架构包括供电公司、配电室以及通过光网络单元连接配电室分光器的智能交互终端；
所述智能交互终端对家庭用电设备进行统一监控与管理；并为用户提供家庭安防、社区服务和社区管理。
6.根据权利要求1所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述总体信息聚合策略采用基于层次的分簇网络作为网内信息处理的网络结构进行数据信息收集。
7.根据权利要求1所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述总体信息聚合策略采用树状的网络结构进行数据信息收集。
8.根据权利要求1所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：所述基于物联网的智能电网配变电设备监测***的信息聚合方案的网络架构的网络实体包括传感器节点、固定sink节点和移动sink节点；
所述固定sink节点部署于配变电站内，负责紧急突发情况或者特定需求情况下变电站、配电站级传感器网络的全网信息汇聚，并通过核心网发送给远端的后台管理***；
所述移动sink节点移动sink节点通过搭载智能机器人或由工作人员随身携带，用于电力设备的日常维护和巡查；对整个无线传感器网络扫描和数据采集之后，通过预留接口将数据导入后台管理***，从而实现全网数据的收集以及对巡查路线的监督功能；
所述传感器节点部署于配变电设备的***位，负责获取并采样电力设备的运行状况以及电力设备周围环境的信息，并具有基本的运算控制和数据处理能力。
9.根据权利要求8所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：部署于巡查路线旁侧的所述传感器节点上加载RFID标签；当移动sink节点在无线传感器网络中移动时，将主动扫描其通信范RFID标签信息进行本地存储。
10.根据权利要求9所述的一种应用于智能电网的物联网信息聚合方法，其特征在于：在移动sink节点对整个无线传感器网络扫描和数据采集之后，通过预留接口将数据导入后台管理***，从而实现全网数据的收集以及对巡查路线的监督功能。
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| CN (1) | CN113596076A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117596297A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 中国海洋大学 | 一种复杂虚拟仪器软件聚合方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20130033806A (ko) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | 한국전력공사 | 지능형 전력망 운영 시스템 |
| CN105024848A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-11-04 | 辽宁立德电力工程设计有限公司 | 一种基于无线传感器网络的智能电网信息管理*** |
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2021
- 2021-06-09 CN CN202110640838.7A patent/CN113596076A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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| CN117596297B (zh) * | 2024-01-17 | 2024-04-19 | 中国海洋大学 | 一种复杂虚拟仪器软件聚合方法 |
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