一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，所述方法包括異常檢測(cè)步驟、節(jié)點(diǎn)上報(bào)步驟、簇上報(bào)步驟、簇群重置步驟、簇群動(dòng)態(tài)更新步驟以及簇群合并步驟。本發(fā)明還提供了執(zhí)行上述方法的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到相對(duì)重要的異常狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的即時(shí)上傳，降低了傳輸時(shí)延；而且，本發(fā)明還可以將屬于同一異常區(qū)域的節(jié)點(diǎn)整合至同一簇群下，有利于對(duì)異常數(shù)據(jù)的集中傳輸、管理和應(yīng)用，并且降低對(duì)異常區(qū)域以外其它節(jié)點(diǎn)的影響。
【專利說(shuō)明】—種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及電力電網(wǎng)技術(shù)，更具體地，涉及一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力網(wǎng)承擔(dān)著輸送生產(chǎn)和生活用電的關(guān)鍵職能。電力網(wǎng)一旦發(fā)生故障，特別是一旦發(fā)生局部中斷甚至大面積中斷，就會(huì)嚴(yán)重影響社會(huì)各部門運(yùn)行，造成重大的損失。有可能導(dǎo)致電力網(wǎng)故障和中斷的因素很多，既有電力網(wǎng)自身的內(nèi)因，例如由于元件老化、損壞等原因發(fā)生短路、過(guò)載等情況從而引發(fā)事故，也有外部環(huán)境方面的因素，例如冰雪、大風(fēng)、嚴(yán)寒、火災(zāi)、潮濕等異常現(xiàn)象都會(huì)對(duì)電力網(wǎng)造成破壞。因此，避免電力網(wǎng)故障和中斷的重要方面就是及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)電力網(wǎng)內(nèi)、外部狀態(tài)，從而盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，避免問(wèn)題惡化和蔓延。
[0003]傳統(tǒng)的電力網(wǎng)檢測(cè)主要依賴巡檢手段，即依照電力網(wǎng)分布和走向，逐段進(jìn)行人工探查。由于電力網(wǎng)分布地域極為廣泛，所處環(huán)境復(fù)雜多變，巡檢不但效率低、成本高，而且無(wú)法實(shí)時(shí)、快速地發(fā)現(xiàn)故障和問(wèn)題。
[0004]隨著電網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的充分融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力網(wǎng)的信息化檢測(cè)。這一技術(shù)手段在電力網(wǎng)的基礎(chǔ)上引入了由各類傳感器及配套的通信設(shè)備構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)利用大量的傳感器檢測(cè)電力網(wǎng)沿線各點(diǎn)的內(nèi)部、外部狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且基于網(wǎng)絡(luò)通信能力將狀態(tài)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)上傳到監(jiān)控中心，使監(jiān)控人員能夠全面掌握整個(gè)電力網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦某點(diǎn)發(fā)生異常能夠立即收到警告并采取處置措施。
[0005]為了適應(yīng)電力網(wǎng)分布廣泛、地形復(fù)雜的實(shí)際狀況，應(yīng)用于電力網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)通信方面主要應(yīng)用了自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別適用于在廣域、大規(guī)模的無(wú)線數(shù)據(jù)通信，具有布網(wǎng)容易、通信成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。圖1示出了自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖，在電力網(wǎng)的各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，可以設(shè)置由傳感器和無(wú)線通信單元構(gòu)成的末端節(jié)點(diǎn)101A-1，各個(gè)末端節(jié)點(diǎn)101A-1基于ZigBee等通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)，從而通過(guò)自組織的路由方式形成到達(dá)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102的信息傳輸路徑。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到監(jiān)控中心，將末端節(jié)點(diǎn)101A-1的傳感器所采集的電力網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控中心，并接收和下發(fā)監(jiān)控中心的指令。
[0006]由末端節(jié)點(diǎn)101A-1至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102的自組織路由方式對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信性能具有顯著影響。傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信性能主要包括傳輸可靠性、傳輸延時(shí)和節(jié)點(diǎn)能耗等指標(biāo)。對(duì)于適用于電力網(wǎng)的如此大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，更加需要在末端節(jié)點(diǎn)101A-1和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102之間形成最優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)以提升上述指標(biāo)。
[0007]目前，在電力網(wǎng)的自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中普遍應(yīng)用基于簇拓?fù)涞穆酚煞绞?。末端?jié)點(diǎn)101A-C在簇拓?fù)淠Ｊ降穆酚煞绞街校鐖D1所示，末端節(jié)點(diǎn)101A-101C作為一個(gè)簇群，末端節(jié)點(diǎn)101D-101F作為一個(gè)簇群，末端節(jié)點(diǎn)101G-101I亦作為一個(gè)簇群。每個(gè)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)又可以分類為匯聚節(jié)點(diǎn)和成員節(jié)點(diǎn)，如末端節(jié)點(diǎn)101AU01D和IOlG為匯聚節(jié)點(diǎn)，而其它的末端節(jié)點(diǎn)均為成員節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA接收本簇群內(nèi)的成員節(jié)點(diǎn)IOlB和IOlC傳來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理和再打包，然后上傳至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102 ;末端節(jié)點(diǎn)101D-101F及101G-101I的簇群與之類似。
[0008]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織特性體現(xiàn)為:末端節(jié)點(diǎn)中簇群的劃分以及匯聚節(jié)點(diǎn)的選擇是由各末端節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)商而自組織形成的，并且能夠以自組織的方式調(diào)整。簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成可以分為分簇和簇內(nèi)動(dòng)態(tài)路由等階段。在分簇階段，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照預(yù)先定義的算法規(guī)則從末端節(jié)點(diǎn)中選定初始的匯聚節(jié)點(diǎn)，如末端節(jié)點(diǎn)101AU01D和IOlG ;被選中的初始匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)外發(fā)送廣播消息，其它的末端節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息決定與哪個(gè)初始匯聚節(jié)點(diǎn)建立連接，即決定加入哪個(gè)簇群成為其成員節(jié)點(diǎn)，例如在接到兩個(gè)以上的初始匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的廣播消息時(shí)可以通過(guò)比較信號(hào)強(qiáng)度或者廣播消息所攜帶的附加信息(附加信息可反映初始匯聚節(jié)點(diǎn)的剩余電量或與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離等參數(shù))來(lái)決定加入哪個(gè)簇群；決定了所要加入的簇群之后，成員節(jié)點(diǎn)向其選擇的初始匯聚節(jié)點(diǎn)回復(fù)確認(rèn)消息；此后，成員節(jié)點(diǎn)與初始匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行必要的協(xié)商通信，例如初始匯聚節(jié)點(diǎn)以TDMA (時(shí)分復(fù)用)的方式與其成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，因此需要為其負(fù)責(zé)的每個(gè)成員節(jié)點(diǎn)分配通信時(shí)隙；之后，初始匯聚節(jié)點(diǎn)與成員節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在簇內(nèi)動(dòng)態(tài)路由階段，需要為某一簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)建立輪換機(jī)制，使各個(gè)末端節(jié)點(diǎn)輪流成為匯聚節(jié)點(diǎn)；通過(guò)輪換匯聚節(jié)點(diǎn)來(lái)分擔(dān)中繼通信業(yè)務(wù)，使簇群中各節(jié)點(diǎn)的能量損耗平均化，延長(zhǎng)簇群信息傳輸路徑的生命周期。簇群劃分和簇內(nèi)動(dòng)態(tài)路由均根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀況而重復(fù)執(zhí)行和動(dòng)態(tài)更新，例如，末端節(jié)點(diǎn)能夠從某一簇群跳轉(zhuǎn)至其它簇群；又例如，如果一個(gè)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)失效，則需要重新選擇匯聚節(jié)點(diǎn)或重新分簇。
[0009]在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)方面，上述簇拓?fù)淠Ｊ街饕紤]了保證數(shù)據(jù)傳輸路徑始終存在，以及平均節(jié)點(diǎn)能耗從而保持傳輸路徑穩(wěn)定。但是，所付出的代價(jià)在于，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，以及節(jié)點(diǎn)歸屬簇群處于不確定狀態(tài)。
[0010]首先，上述分簇和動(dòng)態(tài)路由的機(jī)制反復(fù)執(zhí)行，每次均需要節(jié)點(diǎn)之間的多輪協(xié)商，在協(xié)商期間有效數(shù)據(jù)載荷不能傳輸，因此在上述模式下簇群會(huì)在協(xié)商狀態(tài)和有效數(shù)據(jù)載荷傳輸狀態(tài)之間切換，增大了有效數(shù)據(jù)載荷傳輸?shù)难舆t；如果電力網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)，傳感器采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)延才傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是可以接受的，但是如果傳感器采集到的數(shù)據(jù)反映了重大異常狀態(tài)，例如煙霧傳感器檢測(cè)到火情，則希望將這一數(shù)據(jù)上報(bào)監(jiān)控中心的傳輸不經(jīng)歷任何不必要的延遲。
[0011]另一方面，電力網(wǎng)遇到的異常狀態(tài)一般呈現(xiàn)區(qū)域性分布的特點(diǎn)，例如，圖1中的虛線框所示，末端節(jié)點(diǎn)IOlC和IOlF所在的檢測(cè)點(diǎn)因地理位置較接近，二者同時(shí)檢測(cè)到外部環(huán)境的某一異常變化；然而，由于這兩個(gè)末端節(jié)點(diǎn)處于不同的簇群內(nèi)，會(huì)分別以不同的傳輸路徑將異常數(shù)據(jù)上報(bào)至監(jiān)控中心，這樣就屏蔽了二者檢測(cè)到的異常數(shù)據(jù)具有的關(guān)聯(lián)性，為監(jiān)控中心分析檢測(cè)數(shù)據(jù)帶來(lái)了困難；可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的簇拓?fù)淠Ｊ讲荒軐㈦娏W(wǎng)中處于同一異常區(qū)域內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)整合至同一簇群，從而對(duì)上述節(jié)點(diǎn)及其檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法及系統(tǒng)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到相對(duì)重要的異常狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的即時(shí)上傳，降低了傳輸時(shí)延；而且，本發(fā)明還可以將屬于同一異常區(qū)域的節(jié)點(diǎn)整合至同一簇群下，有利于對(duì)異常數(shù)據(jù)的集中傳輸、管理和應(yīng)用，并且降低對(duì)異常區(qū)域以外其它節(jié)點(diǎn)的影響。
[0013]本發(fā)明所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0014]異常檢測(cè)步驟，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點(diǎn)采集電力網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)是否存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；
[0015]節(jié)點(diǎn)上報(bào)步驟，在檢測(cè)到預(yù)定義類型異常狀態(tài)的情況下，所述末端節(jié)點(diǎn)向所屬簇群的當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0016]簇上報(bào)步驟，所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)中斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸，并利用現(xiàn)有的傳輸路徑向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0017]簇群重置步驟，在所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳之后，所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)向所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群重置消息；所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群重置消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)；存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)向所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)而保持與當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)的連接，不存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)退出當(dāng)前的簇群，從而形成由存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群；
[0018]簇群動(dòng)態(tài)更新步驟，按照預(yù)定輪換機(jī)制在所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中輪換新的匯聚節(jié)點(diǎn)，并基于新的匯聚節(jié)點(diǎn)建立與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑，并且新的匯聚節(jié)點(diǎn)向所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群更新消息，所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群更新消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)；存在所述定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)向所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)而建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接，不存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)退出當(dāng)前的簇群，從而形成新的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群或者異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群；
[0019]簇群合并步驟，異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)廣播簇群屬性消息，其它異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)接收所述簇群屬性消息，并判斷是否加入所述簇群屬性消息標(biāo)識(shí)的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群。
[0020]優(yōu)選的是，所述簇群重置步驟和簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，所述匯聚節(jié)點(diǎn)為做出回復(fù)的末端節(jié)點(diǎn)分配傳輸時(shí)隙。
[0021]優(yōu)選的是，所述簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，在建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接之前，所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)與在先的匯聚節(jié)點(diǎn)保持連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0022]優(yōu)選的是，所述簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，所述預(yù)定輪換機(jī)制包括:準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身的優(yōu)先值，并向準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的其它末端節(jié)點(diǎn)廣播所述優(yōu)先值；末端節(jié)點(diǎn)比較自身的優(yōu)先值與接收到的其它末端節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值，當(dāng)自身的優(yōu)先值最大時(shí)，該末端節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn)，建立與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選的是，準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的以下參數(shù)計(jì)算所述優(yōu)先值:是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)、與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通信的信號(hào)強(qiáng)度以及節(jié)點(diǎn)剩余電量；為上述參數(shù)分配各自的權(quán)重值，并且是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的權(quán)重值大于其它參數(shù)的權(quán)重值。
[0024]優(yōu)選的是，簇群合并步驟中，接收到所述簇群屬性消息的匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)其所屬異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的規(guī)模，決定是否加入所述簇群屬性消息標(biāo)識(shí)的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括:分布于電力網(wǎng)各檢測(cè)點(diǎn)的末端節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心；所述末端節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織選取匯聚節(jié)點(diǎn)并組成簇群，簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸路徑連接網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；其中，
[0026]所述末端節(jié)點(diǎn)用于采集電力網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)是否存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；并且在檢測(cè)到預(yù)定義類型異常狀態(tài)的情況下，所述末端節(jié)點(diǎn)用于向所屬簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0027]所述匯聚節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)傳輸路徑向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；其中，
[0028]所述簇群包括普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群；所述普通簇群中的末端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群包括匯聚節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)；所述異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)均存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)。
[0029]優(yōu)選的是，所述末端節(jié)點(diǎn)包括:電力網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)傳感器組、電力網(wǎng)環(huán)境傳感器組、圖像傳感器組、系統(tǒng)控制單元、無(wú)線通信單元。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)控制單元包括:狀態(tài)數(shù)據(jù)分析單元、消息處理單元、優(yōu)先值計(jì)算單元、簇管理單元、通信驅(qū)動(dòng)接口單元。
[0031]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群分配不同的處理優(yōu)先級(jí)和信息傳輸資源。
[0032]可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由方案相比，本發(fā)明的首要關(guān)注點(diǎn)不在于如何使節(jié)點(diǎn)能耗均衡以保持信息傳輸路徑的可持續(xù)性，也不同于現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中完全基于異常事件驅(qū)動(dòng)，對(duì)事件相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新組織分簇然后再實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)奶幚頇C(jī)制，本發(fā)明克服了現(xiàn)有方案中由于節(jié)點(diǎn)簇群和路由重新分配而使有效數(shù)據(jù)載荷的傳輸存在較大時(shí)延的缺點(diǎn)。在電力網(wǎng)發(fā)生符合預(yù)定義類型的重大異常時(shí)，本發(fā)明的傳感器網(wǎng)絡(luò)首先最大程度地依靠已有的通向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行發(fā)送，并將已有路徑的傳輸能力最大化；進(jìn)而，本發(fā)明通過(guò)對(duì)簇群的動(dòng)態(tài)更新，將與異常狀態(tài)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)拓?fù)渲鸩竭^(guò)渡為準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群、異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群，最終將異常狀態(tài)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)重構(gòu)為由異常事件驅(qū)動(dòng)的一體化簇群，從而有利于對(duì)異常數(shù)據(jù)的集中傳輸、管理和應(yīng)用，降低了對(duì)異常區(qū)域以外其它節(jié)點(diǎn)的影響，而且，在上述過(guò)渡階段中，仍然最大程度地保留和依靠對(duì)已有傳輸路徑的應(yīng)用，保證了簇群重構(gòu)過(guò)程中異常狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)上傳受到的延遲最小化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)在正常狀態(tài)下的簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)到預(yù)定義類型異常狀態(tài)的示意圖；
[0037]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)簇群重置步驟形成準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的不意圖；
[0038]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)簇群動(dòng)態(tài)更新步驟形成異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的示意圖；
[0039]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)簇群合并步驟形成異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的一體化簇群的示意圖；
[0040]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的末端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實(shí)施例及實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0042]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器網(wǎng)絡(luò)在正常狀態(tài)下的簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明在整個(gè)電力網(wǎng)范圍內(nèi)分布大量檢測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)內(nèi)設(shè)置一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的末端節(jié)點(diǎn)，即末端節(jié)點(diǎn)101A-101I。所述末端節(jié)點(diǎn)101A-101I包括用于檢測(cè)電力網(wǎng)各項(xiàng)內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境狀態(tài)的傳感器組，以及基于ZigBee等通信協(xié)議無(wú)線收發(fā)由傳感器感應(yīng)獲得的狀態(tài)數(shù)據(jù)的無(wú)線通信單元。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點(diǎn)101A-101I通過(guò)自組織形成簇群，自組織包括選取匯聚節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)加入簇群等階段，如圖2所示，末端節(jié)點(diǎn)101A-101C構(gòu)成一個(gè)普通簇群Cl，其中末端節(jié)點(diǎn)IOlA作為該簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA通過(guò)無(wú)線連接與該簇群的其它成員節(jié)點(diǎn)IOlB和IOlC進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，并且匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102建立無(wú)線連接，向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102發(fā)送簇群各節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。由末端節(jié)點(diǎn)101D-101F和末端節(jié)點(diǎn)101G-101I組成的普通簇群C2、C3的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與簇群Cl相同。
[0043]本發(fā)明所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法主要關(guān)注于異常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)上傳，以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的重新自組織構(gòu)建。本方法首先執(zhí)行異常檢測(cè)步驟，由傳感器網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點(diǎn)101A-101I采集電力網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，檢測(cè)是否存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；如果節(jié)點(diǎn)傳感器感應(yīng)到的狀態(tài)數(shù)據(jù)超出了預(yù)定的閾值，或者檢測(cè)到特定類型的狀態(tài)數(shù)據(jù)，即判斷該檢測(cè)點(diǎn)的電力網(wǎng)內(nèi)、外狀態(tài)是否處于某種異常之中。能夠引起傳感器網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行本發(fā)明所述方法的異常狀態(tài)是預(yù)定義的，通常屬于會(huì)使電力網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)受到嚴(yán)重影響的異常狀態(tài)，例如節(jié)點(diǎn)的煙霧傳感器檢測(cè)到火情；如果節(jié)點(diǎn)傳感器檢測(cè)到某種異常狀態(tài)，但該異常狀態(tài)不屬于所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)，例如節(jié)點(diǎn)的傳感器檢測(cè)到溫度過(guò)低，則不會(huì)啟動(dòng)本發(fā)明下面的步驟，而是按照與普通的狀態(tài)數(shù)據(jù)相同的流程逐級(jí)進(jìn)行上傳。如圖3所示，假設(shè)部分電力網(wǎng)所在區(qū)域發(fā)生森林火情，簇群Cl的末端節(jié)點(diǎn)IOlC及簇群C2的末端節(jié)點(diǎn)101E、IOlF通過(guò)煙霧傳感器均檢測(cè)到由該火情造成的預(yù)定義類型異常狀態(tài)，其它節(jié)點(diǎn)則未出現(xiàn)該預(yù)定義類型異常狀態(tài)。
[0044]在圖3所示的情況下，根據(jù)本發(fā)明所述方法，將繼續(xù)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)上報(bào)步驟。在該步驟中，所述末端節(jié)點(diǎn)IOic向所屬簇群Cl的當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如煙霧傳感器檢測(cè)數(shù)值和圖像傳感器拍攝的火情畫面數(shù)據(jù)等；同時(shí)，末端節(jié)點(diǎn)IOlE和IOlF向所屬簇群C2的當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlD上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；在某些情況下，如果匯聚節(jié)點(diǎn)自身也是存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)，則匯聚節(jié)點(diǎn)自身也會(huì)產(chǎn)生異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明所述方法，接下來(lái)將執(zhí)行簇上報(bào)步驟；在本步驟中，所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA收到末端節(jié)點(diǎn)IOlC上傳的異常狀態(tài)報(bào)警消息之后，會(huì)即時(shí)中斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸，并利用匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102之間已經(jīng)建立的無(wú)線連接作為傳輸路徑，向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102上傳所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；相類似地，匯聚節(jié)點(diǎn)IOlD也會(huì)中斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸，向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102上傳末端節(jié)點(diǎn)IOlE和IOlF上傳的異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0046]在通過(guò)簇上報(bào)步驟完成異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)的上傳之后，根據(jù)本發(fā)明所述的方法，繼續(xù)執(zhí)行簇群重置步驟。在該步驟中，當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA和IOlD分別向所屬簇群Cl和C2內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群重置消息，所述簇群重置消息中攜帶當(dāng)前正在處理的異常狀態(tài)類型，在本實(shí)施例中異常狀態(tài)類型為火情；簇群重置消息中還為簇群內(nèi)的各個(gè)末端節(jié)點(diǎn)分配了回復(fù)延遲時(shí)長(zhǎng)，例如簇群Cl中末端節(jié)點(diǎn)IOlB的回復(fù)延遲時(shí)長(zhǎng)為Tl,末端節(jié)點(diǎn)IOlC的回復(fù)延遲時(shí)長(zhǎng)為T2，并且Tl和T2不同，這樣避免了由于末端節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間段內(nèi)集中回復(fù)造成擁塞。所屬簇群Cl和C2內(nèi)的各個(gè)末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群重置消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)，存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)一包括簇群Cl的末端節(jié)點(diǎn)IOlC和簇群C2的末端節(jié)點(diǎn)101E、IOlF—將在簇群重置消息中為其指定的回復(fù)延遲時(shí)長(zhǎng)屆滿時(shí)刻向各自對(duì)應(yīng)的匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)，而不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)IOlB則始終不會(huì)做出回復(fù)。匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA收到了末端節(jié)點(diǎn)IOlC的回復(fù)之后，保持為末端節(jié)點(diǎn)IOlC所分配的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙；而在等待了預(yù)定的時(shí)長(zhǎng)閾值之后，在未收到末端節(jié)點(diǎn)IOlB回復(fù)的情況下，會(huì)收回該末端節(jié)點(diǎn)IOlB的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙，將該時(shí)隙資源重新分配給做出了回復(fù)的末端節(jié)點(diǎn)；這樣，不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)IOlB就終止了與匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA的數(shù)據(jù)傳輸，因而退出了簇群Cl。退出后的末端節(jié)點(diǎn)IOlB成為孤立節(jié)點(diǎn)，會(huì)通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)孤立節(jié)點(diǎn)的處理協(xié)議而加入其它的普通簇群。如圖4所示，經(jīng)過(guò)簇群重置步驟，會(huì)形成由存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)IOlC和不存在該異常狀態(tài)的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA構(gòu)成的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’，以及由存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)IOlE及IOlF和不存在該異常狀態(tài)的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlD構(gòu)成的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群 C2，。
[0047]可見(jiàn)，在預(yù)定義類型異常狀態(tài)發(fā)生并被末端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)之后，本發(fā)明所述方法首先利用已經(jīng)建立的簇群拓?fù)渎窂竭M(jìn)行實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)的上傳，保證了上傳的及時(shí)性。此后，通過(guò)簇群重置步驟，由普通簇群向基于異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的簇群過(guò)渡，并且為存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)分配更多的信息傳輸資源。通過(guò)準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的構(gòu)建，使得在上述過(guò)渡階段仍然為異常狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)保持已經(jīng)建立的拓?fù)渎窂剑苊獯厝旱耐耆貥?gòu)帶來(lái)時(shí)延，從而優(yōu)先保證了異常狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0048]對(duì)于上述步驟中構(gòu)建的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’和C2’，按照本發(fā)明所述的方法，繼續(xù)執(zhí)行簇群動(dòng)態(tài)更新步驟。在簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，按照預(yù)定輪換機(jī)制在所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’和C2’中輪換新的匯聚節(jié)點(diǎn)。在預(yù)定輪換機(jī)制當(dāng)中，準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’中的末端節(jié)點(diǎn)IOlA和IOlC定期地分別計(jì)算自身的優(yōu)先值，并向準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的其它末端節(jié)點(diǎn)廣播所述優(yōu)先值PR。末端節(jié)點(diǎn)IOlA和IOlC分別根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的以下參數(shù)計(jì)算各自的優(yōu)先值PR:是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)N、與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通信的信號(hào)強(qiáng)度S以及節(jié)點(diǎn)剩余電量D ;為上述參數(shù)分配各自的權(quán)重值W1-W3，從而形成如下公式:
[0049]PR=ffl*N+W2*S+W3*D ；
[0050]并且，是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)N的權(quán)重值Wl應(yīng)當(dāng)大于其它參數(shù)的權(quán)重值W2和W3。對(duì)于準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’來(lái)說(shuō)，當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)，則N=O ;末端節(jié)點(diǎn)IOlC存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)，因此N=I ;由于權(quán)重值Wl最大，因而除非末端節(jié)點(diǎn)IOlC具有信號(hào)強(qiáng)度過(guò)弱或者剩余電量過(guò)低等缺陷，否則末端節(jié)點(diǎn)IOlC的優(yōu)先值PR將必然會(huì)大于當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)IOlA的優(yōu)先值PR，即末端節(jié)點(diǎn)IOlC將會(huì)在輪換機(jī)制中優(yōu)先成為新的匯聚節(jié)點(diǎn)。顯然，如果準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’中包括不止一個(gè)存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)，通過(guò)上述算法會(huì)從中選擇信號(hào)強(qiáng)度及剩余電量綜合條件最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn)。末端節(jié)點(diǎn)IOlA和IOlC會(huì)分別比較自身的優(yōu)先值PR與接收到的其它末端節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值PR;對(duì)于末端節(jié)點(diǎn)101C，由于其自身的優(yōu)先值PR在所屬簇群Cl’中最大，作為新的匯聚節(jié)點(diǎn)，末端節(jié)點(diǎn)IOlC會(huì)向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102發(fā)起協(xié)商會(huì)話，建立與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102的傳輸路徑。然后，新的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlC會(huì)向所屬準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Cl’內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群更新消息，所述簇群更新消息攜帶了異常狀態(tài)類型以及與節(jié)點(diǎn)IOlC建立連接的必需參數(shù)；所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群更新消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)；存在所述定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)向所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)而建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接，由新的匯聚節(jié)點(diǎn)為其分配時(shí)隙資源，而不存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)以不進(jìn)行回復(fù)的方式，退出當(dāng)前的簇群。如圖5所示，在本實(shí)施例中，末端節(jié)點(diǎn)IOlA由于不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)，就會(huì)退出當(dāng)前簇群Cl’，從而形成了由末端節(jié)點(diǎn)IOlC單獨(dú)組成的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Ql ;相類似地，在準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群C2’中，經(jīng)上述計(jì)算確定末端節(jié)點(diǎn)IOlE為新的匯聚節(jié)點(diǎn)，不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)IOlD會(huì)退出該簇群，而末端節(jié)點(diǎn)IOlF則建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlE的連接，從而形成了由節(jié)點(diǎn)IOlE和IOlF構(gòu)成異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Q2。至此，傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由原始的普通簇群過(guò)渡為基于異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的簇群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，在建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接之前，所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)會(huì)與在先的匯聚節(jié)點(diǎn)保持連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。而在本步驟中退出準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的節(jié)點(diǎn)，會(huì)作為孤立節(jié)點(diǎn)通過(guò)現(xiàn)有的自組織算法加入其它普通簇群。
[0051]雖然形成了基于異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的簇群Ql和Q2，但是由于這些簇群仍然處于彼此獨(dú)立狀態(tài)，并沿各自的傳輸路徑連接網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102，不利于對(duì)異常狀態(tài)數(shù)據(jù)的整合管理，因此，根據(jù)本發(fā)明，接下來(lái)執(zhí)行簇群合并步驟。在簇群合并步驟中，異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Ql和Q2的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlC及IOlE會(huì)分別廣播簇群屬性消息，該簇群屬性消息包括異常狀態(tài)類型、匯聚節(jié)點(diǎn)連接參數(shù)以及簇群節(jié)點(diǎn)規(guī)模信息；匯聚節(jié)點(diǎn)IOlC及IOlE接收到對(duì)方發(fā)送的簇群屬性消息，判斷是否加入所述簇群屬性消息標(biāo)識(shí)的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群，作為一種示例，可以根據(jù)簇群節(jié)點(diǎn)規(guī)模信息，決定由規(guī)模較小的簇群中節(jié)點(diǎn)加入規(guī)模較大的簇群，這樣使受到簇群合并步驟影響的節(jié)點(diǎn)相對(duì)較少。如圖6所示，異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Ql中唯一的節(jié)點(diǎn)IOlC會(huì)建立與異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Q2的匯聚節(jié)點(diǎn)IOlE的連接，從而加入異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Q2。最終，依照本發(fā)明所述的方法，形成了完全由存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群Q2，通過(guò)形成異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的一體化簇群，有利于對(duì)異常數(shù)據(jù)的集中傳輸、管理和應(yīng)用，可以對(duì)簇群內(nèi)的異常節(jié)點(diǎn)采取統(tǒng)一的管理和策略，例如，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)102可以為普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群分配不同的處理優(yōu)先級(jí)和信息傳輸資源，包括對(duì)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群傳輸?shù)臄?shù)據(jù)給予最高的優(yōu)選級(jí)權(quán)限，為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群之間的數(shù)據(jù)收發(fā)預(yù)留最多的時(shí)隙資源，等等。同時(shí)，將異常狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)整合到一個(gè)簇群，也降低了對(duì)異常區(qū)域以外其它節(jié)點(diǎn)的影響。
[0052]本發(fā)明上述方法是基于具有相應(yīng)功能和能力的末端節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖7示出了本發(fā)明所述末端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所述的末端節(jié)點(diǎn)布設(shè)在電力網(wǎng)的各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，具有對(duì)電力網(wǎng)內(nèi)、外部狀態(tài)的傳感采集能力，并且具有自組織拓?fù)浜蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，即每個(gè)末端節(jié)點(diǎn)都可能作為匯聚節(jié)點(diǎn)使用。如圖7所示，所述末端節(jié)點(diǎn)包括:電力網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)傳感器組701、電力網(wǎng)環(huán)境傳感器組702、圖像傳感器組703、系統(tǒng)控制單元704、無(wú)線通信單元705。其中，電力網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)傳感器組701用于傳感采集電力網(wǎng)內(nèi)部的各項(xiàng)性能狀態(tài)數(shù)據(jù)，電力網(wǎng)環(huán)境傳感器組702用于傳感采集電力網(wǎng)外部的溫度、濕度、煙霧、風(fēng)力等各項(xiàng)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)；圖像傳感器組703采集為檢測(cè)點(diǎn)拍攝的圖像數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)控制單元704具體包括以下部件:狀態(tài)數(shù)據(jù)分析單元704A，用于接收和分析由上述傳感器組采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷是否出現(xiàn)預(yù)定義類型異常狀態(tài)；消息處理單元704B是節(jié)點(diǎn)的消息接口，用于通過(guò)無(wú)線通信單元705收發(fā)并處理各類消息，具體包括生成、上傳或轉(zhuǎn)發(fā)異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，用于生成、響應(yīng)及回復(fù)簇群重置消息、簇群更新消息以及優(yōu)先值廣播消息；優(yōu)先值計(jì)算單元704C，用于按照上面介紹的算法為本節(jié)點(diǎn)計(jì)算優(yōu)先值PR ;簇管理單元704D，當(dāng)本節(jié)點(diǎn)作為匯聚節(jié)點(diǎn)時(shí)用于維護(hù)和更新簇信息列表，所述簇信息列表登記了本節(jié)點(diǎn)所屬簇群的全部節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，包括節(jié)點(diǎn)ID、節(jié)點(diǎn)的有效傳輸時(shí)隙等，簇信息列表中還登記了簇群屬性消息，包括簇群的類型(普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群、異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群)以及簇群的規(guī)模信息等；通信驅(qū)動(dòng)接口單元704E作為系統(tǒng)控制單元704和無(wú)線通信單元705之間的接口，進(jìn)行通信協(xié)議封裝、解封裝等格式轉(zhuǎn)換，從而使系統(tǒng)控制單元704可以基于無(wú)線通信單元705實(shí)現(xiàn)消息收發(fā)以及數(shù)據(jù)的傳輸。
[0053]可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由方案相比，本發(fā)明的首要關(guān)注點(diǎn)不在于如何使節(jié)點(diǎn)能耗均衡以保持信息傳輸路徑的可持續(xù)性，也不同于現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中完全基于異常事件驅(qū)動(dòng)，對(duì)事件相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新組織分簇然后再實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)奶幚頇C(jī)制，本發(fā)明克服了現(xiàn)有方案中由于節(jié)點(diǎn)簇群和路由重新分配而使有效數(shù)據(jù)載荷的傳輸存在較大時(shí)延的缺點(diǎn)。在電力網(wǎng)發(fā)生符合預(yù)定義類型的重大異常時(shí)，本發(fā)明的傳感器網(wǎng)絡(luò)首先最大程度地依靠已有的通向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)的上行發(fā)送，并將已有路徑的傳輸能力最大化；進(jìn)而，本發(fā)明通過(guò)對(duì)簇群的動(dòng)態(tài)更新，將與異常狀態(tài)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)拓?fù)渲鸩竭^(guò)渡為準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群、異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群，最終將異常狀態(tài)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)重構(gòu)為由異常事件驅(qū)動(dòng)的一體化簇群，從而有利于對(duì)異常數(shù)據(jù)的集中傳輸、管理和應(yīng)用，降低了對(duì)異常區(qū)域以外其它節(jié)點(diǎn)的影響，而且，在上述過(guò)渡階段中，仍然最大程度地保留和依靠對(duì)已有傳輸路徑的應(yīng)用，保證了簇群重構(gòu)過(guò)程中異常狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)上傳受到的延遲最小化。
[0054]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明還可以應(yīng)用在其它設(shè)備中；以上描述中的尺寸和數(shù)量均僅為參考性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用尺寸，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，包括以下步驟: 異常檢測(cè)步驟，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點(diǎn)采集電力網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)是否存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)； 節(jié)點(diǎn)上報(bào)步驟，在檢測(cè)到預(yù)定義類型異常狀態(tài)的情況下，所述末端節(jié)點(diǎn)向所屬簇群的當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)； 簇上報(bào)步驟，所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)中斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸，并利用現(xiàn)有的傳輸路徑向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)； 簇群重置步驟，在所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳之后，所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)向所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群重置消息；所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群重置消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)；存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)向所述當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)而保持與當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)的連接，不存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)退出當(dāng)前的簇群，從而形成由存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群； 簇群動(dòng)態(tài)更新步驟，按照預(yù)定輪換機(jī)制在所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中輪換新的匯聚節(jié)點(diǎn)，并基于新的匯聚節(jié)點(diǎn)建立與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑，并且新的匯聚節(jié)點(diǎn)向所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)廣播簇群更新消息，所屬簇群內(nèi)的末端節(jié)點(diǎn)響應(yīng)所述簇群更新消息而檢測(cè)是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)；存在所述定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)向所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)做出回復(fù)而建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接，不存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的末端節(jié)點(diǎn)退出當(dāng)前的簇群，從而形成新的準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群或者異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群； 簇群合并步驟，異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)廣播簇群屬性消息，其它異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)接收所述簇群屬性消息，并判斷是否加入所述簇群屬性消息標(biāo)識(shí)的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述簇群重置步驟和簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中， 所述匯聚節(jié)點(diǎn)為做出回復(fù)的末端節(jié)點(diǎn)分配傳輸時(shí)隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，在建立與新的匯聚節(jié)點(diǎn)的連接之前，所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)與在先的匯聚節(jié)點(diǎn)保持連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述簇群動(dòng)態(tài)更新步驟中，所述預(yù)定輪換機(jī)制包括:準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身的優(yōu)先值，并向準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的其它末端節(jié)點(diǎn)廣播所述優(yōu)先值；末端節(jié)點(diǎn)比較自身的優(yōu)先值與接收到的其它末端節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先值，當(dāng)自身的優(yōu)先值最大時(shí)，該末端節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn)，建立與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，其特征在于，準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群中的末端節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的以下參數(shù)計(jì)算所述優(yōu)先值:是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)、與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通信的信號(hào)強(qiáng)度以及節(jié)點(diǎn)剩余電量；為上述參數(shù)分配各自的權(quán)重值，并且是否存在所述預(yù)定義類型異常狀態(tài)的權(quán)重值大于其它參數(shù)的權(quán)重值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)方法，其特征在于，簇群合并步驟中，接收到所述簇群屬性消息的匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)其所屬異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的規(guī)模，決定是否加入所述簇群屬性消息標(biāo)識(shí)的異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群。
7.一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括:分布于電力網(wǎng)各檢測(cè)點(diǎn)的末端節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心；所述末端節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織選取匯聚節(jié)點(diǎn)并組成簇群，簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸路徑連接網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；其特征在于， 所述末端節(jié)點(diǎn)用于采集電力網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)是否存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；并且在檢測(cè)到預(yù)定義類型異常狀態(tài)的情況下，所述末端節(jié)點(diǎn)用于向所屬簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)上傳異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)傳輸路徑向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳所述異常狀態(tài)報(bào)警消息及相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；其中， 所述簇群包括普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群；所述普通簇群中的末端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)均不存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)；所述準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群包括匯聚節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)；所述異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群的匯聚節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)均存在預(yù)定義類型異常狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述末端節(jié)點(diǎn)包括:電力網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)傳感器組、電力網(wǎng)環(huán)境傳感器組、圖像傳感器組、系統(tǒng)控制單元、無(wú)線通信單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制單元包括:狀態(tài)數(shù)據(jù)分析單元、消息處理單元、優(yōu)先值計(jì)算單元、簇管理單元、通信驅(qū)動(dòng)接口單 元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為普通簇群、準(zhǔn)異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群以及異常狀態(tài)驅(qū)動(dòng)簇群分配不同的處理優(yōu)先級(jí)和信息傳輸資源。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK103887886SQ201410147710
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】易曉華, 申高峰, 李新鋒, 王巡, 徐飛鵬 申請(qǐng)人:杭州昊美科技有限公司