本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測，尤其涉及一種輸電線路數(shù)據(jù)組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法。

背景技術(shù)：

1、電網(wǎng)企業(yè)針對重要輸電線路本體及通道環(huán)境布置各類輸電線路在線監(jiān)測裝置，如可視化在線監(jiān)測裝置、故障診斷裝置、桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置、微氣象在線監(jiān)測裝置。利用此類裝置開展了大量的輸電線路本體及通道監(jiān)測預(yù)警與故障研判應(yīng)用。在輸電線路本體方面，對桿塔傾斜角、導(dǎo)線拉力以及絕緣子積污等設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測；在通道環(huán)境方面，對微地形氣象環(huán)境、雷電、臺風(fēng)、覆冰、山火等線路走廊環(huán)境進行監(jiān)測。然而，在輸電線路通道環(huán)境、線路巡檢、狀態(tài)感知、監(jiān)測預(yù)警方面仍存在以下問題：

2、1)通信網(wǎng)絡(luò)不暢，且部分輸電通道區(qū)段無公網(wǎng)信號。輸電線路通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對滯后，部分地區(qū)無公網(wǎng)信號覆蓋，且現(xiàn)有通信資源價值挖掘不夠深入，導(dǎo)致各類狀態(tài)感知裝置缺乏通信網(wǎng)絡(luò)，實際應(yīng)用較少。

3、2)設(shè)備離線率較高，輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備通常采用“太陽能+電池”的方式進行取電，缺乏有效的供電保障。極端天氣時，設(shè)備取電效率低，部分裝置長期處于空耗狀態(tài)，導(dǎo)致部分輸電線路在線監(jiān)測裝置工作時長受限，無法對輸電線路通道及桿塔本體狀態(tài)進行不間斷監(jiān)測。

4、3)智能預(yù)警處置能力不足。無人區(qū)輸電線路網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀造成的設(shè)備狀態(tài)感知和互聯(lián)互通基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致各類輸電線路在線監(jiān)測裝置協(xié)同巡檢等綜合手段應(yīng)用不足巡檢等技術(shù)應(yīng)用不夠，多源數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)深度融合，影響線路故障、缺陷和隱患的主動研判及智能處置。運維人員難以實時精準(zhǔn)研判缺陷、故障情況，無法在第一時間做出反應(yīng)指令，導(dǎo)致應(yīng)急處置能力較弱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種輸電線路數(shù)據(jù)組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法，可以提高在線率、具備多源數(shù)據(jù)融合且適用于無網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種輸電線路數(shù)據(jù)組網(wǎng)系統(tǒng)，包括：邊緣代理裝置、輸電桿塔和各類監(jiān)測傳感器；邊緣代理裝置布置在輸電桿塔上，各類監(jiān)測傳感器采用無線的方式與邊緣代理裝置進行組網(wǎng)，將各類監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至邊緣代理裝置。

3、進一步的，邊緣代理裝置包括主控模塊、無線自組網(wǎng)模塊、加密模塊、遠(yuǎn)傳模塊、定位模塊、電源模塊和邊緣計算模塊；主控模塊控制各類模塊，實現(xiàn)邊緣代理裝置資源統(tǒng)一的調(diào)配；無線自組網(wǎng)模塊負(fù)責(zé)無公網(wǎng)地區(qū)不同邊緣代理裝置之間、邊緣代理裝置與各類監(jiān)測傳感器之間的數(shù)據(jù)接入與發(fā)送，且適配不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換；加密模塊集成硬件加密，為遠(yuǎn)傳模塊與物聯(lián)管理平臺之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸提供一個安全通道；遠(yuǎn)傳模塊負(fù)責(zé)將邊緣代理裝置處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至物聯(lián)管理平臺，并接收物聯(lián)管理平臺的控制指令；定位模塊負(fù)責(zé)獲取裝置位置信息；電源模塊為各個模塊提供電源，并能夠根據(jù)邊緣代理裝置的運行狀態(tài)，自動調(diào)整供電策略；邊緣計算模塊負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)值類數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)進行就地計算，并根據(jù)計算結(jié)果做出相應(yīng)的決策，保證邊緣代理裝置可靠運行。

4、進一步的，主控模塊采用雙核控制，分別為a核與r核，其中a核對數(shù)值類的傳感器數(shù)據(jù)進行處理，r核對輸電本體及通道周圍圖像數(shù)據(jù)進行處理；在定時模式工作時，r核進入休眠模式，a核計時并在任務(wù)時刻點喚醒r核進行圖像數(shù)據(jù)的處理。

5、進一步的，a核對輸電本體及通道周圍數(shù)值類的傳感器數(shù)據(jù)進行實時采集與分析，若檢測無線傳感器數(shù)據(jù)情況有異常，如大量雨雪或降雪導(dǎo)致的桿塔及導(dǎo)線覆冰、連續(xù)高溫及干燥天氣能會引起山火，a核發(fā)出指令喚醒r核進入工作狀態(tài)，采集圖像數(shù)據(jù)并識別。

6、進一步的，無線自組網(wǎng)模塊采用無線方式接收無線傳感器或者其他匯聚模塊上送的數(shù)據(jù)，采用lora模塊進行組網(wǎng)，包含2路470mhz頻段與2路2.4ghz頻段，其中2路470mhz頻段用于接收其他匯聚傳感器上送的數(shù)據(jù)，2路2.4ghz頻段用于接收邊緣代理裝置附近2.4ghz頻段微功率無線傳感器數(shù)據(jù)。

7、進一步的，加密模塊完成對報文對基于sm2算法的加密和解密，同時利用基于數(shù)字證書的雙向認(rèn)證技術(shù)，實現(xiàn)邊緣代理裝置和輸電線路運維主站的雙向身份鑒別。

8、進一步的，遠(yuǎn)傳模塊將邊緣代理裝置處理結(jié)果傳輸至輸電運維主站，包括4g模塊和opgw模塊，4g模塊由r核控制隨時進入休眠模式，在無數(shù)據(jù)上送時，模塊進入休眠模式，待傳輸時即時喚醒，從而降低設(shè)備傳輸功耗；在公網(wǎng)信號良好的情況下，利用4g模塊進行通信；在公網(wǎng)條件不佳情況下，采用opgw實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

9、進一步的，電源模塊由a核統(tǒng)一管理及處理，實時采集電池輸入/輸出電流，結(jié)合邊緣代理裝置功耗與現(xiàn)場光照條件自動切換電池模式，包括充電、放電、過壓保護、欠壓保護模式；電源模塊實時獲取當(dāng)前時刻邊緣代理裝置運行電流與太陽能板輸出電流，然后判斷當(dāng)前太陽能板輸出電能是否滿足當(dāng)前邊緣代理裝置需求，若滿足，此時邊緣代理裝置完全由太陽能板進行供電，剩余電流給電池進行充電直至充滿；若當(dāng)前時刻太陽能板輸出電流無法滿足邊緣代理裝置供電需求，為了保證邊緣代理裝置運行的穩(wěn)定性，電源模式調(diào)整供電模式，完全由電池進行給電源代理裝置供電，而此時太陽能板輸出電流對電池進行小電流充電。

10、進一步的，邊緣計算模塊對本地數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、本地計算、趨勢分析，對匯聚至邊緣代理裝置的無線傳感器本體及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)進行融合分析，進而對輸電線路通道及周邊環(huán)境風(fēng)險進行預(yù)警及分析；在數(shù)據(jù)融合分析前，首先以輸電線路各類故障及異常時輸電線路各類監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史狀態(tài)值與輸電線路發(fā)生故障時各類監(jiān)測數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的特征量為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于輸電線路基于多參量數(shù)據(jù)融合的輸電線路風(fēng)險評估框架；然后，利用構(gòu)建的輸電線路風(fēng)險評估框架挖掘獲取各類監(jiān)測數(shù)據(jù)與輸電線路故障之間的定向關(guān)系，再根據(jù)定向關(guān)系設(shè)定多層級信息采集節(jié)點，并標(biāo)定具體的信息感知與采集點位，提高各個無線傳感器采集點位監(jiān)測數(shù)據(jù)感知水平；在數(shù)據(jù)分析中，根據(jù)各類輸電故障的特點對各類數(shù)值類參量進行特診提取，然后將各特征值融合到輸電線路通道及本體周圍故障及隱患圖像識中。

11、相應(yīng)的，一種輸電線路數(shù)據(jù)組網(wǎng)方法，包括如下步驟：

12、步驟1、按照現(xiàn)場各級輸電桿塔配置各類監(jiān)測傳感器，同時在相應(yīng)的邊緣代理裝置中配置白、黑名單，其中在白名單中的設(shè)備允許接入，在黑名單中的設(shè)備不允許接入，通過白、黑名單的配置確保各類監(jiān)測傳感器的有序接入；

13、步驟2、在上電后，對于2.4ghz的傳感器搜索周圍邊緣代理裝置并向其發(fā)送組網(wǎng)通知，邊緣代理裝置接收到2.4ghz傳感器發(fā)送的組網(wǎng)通知后，判斷該傳感器是否在白名單中，若在白名單中則建立連接，否則拒絕2.4ghz無線傳感器的接入請求；

14、步驟3、對與470mhz的設(shè)備將設(shè)備分為數(shù)據(jù)的接收端與發(fā)送端，470mhz無線傳感器與發(fā)送數(shù)據(jù)的邊緣代理裝置為發(fā)送端，接收數(shù)據(jù)的設(shè)備為接收端，其中接收端為固定頻點，上電后發(fā)送端設(shè)備進行掃頻，當(dāng)頻段與接手段一直時發(fā)送組網(wǎng)請求，接收端的邊緣代理裝置根據(jù)白黑名單確認(rèn)時候建立通信；

15、步驟4、建立通訊后，各無線傳感器根據(jù)前期設(shè)定的業(yè)務(wù)周期以及閾值進行數(shù)據(jù)的上傳。

16、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：本發(fā)明結(jié)合多參量數(shù)據(jù)融合，針對無公網(wǎng)地區(qū)的輸電線路本體及通道環(huán)境監(jiān)測提出了具備低功耗喚醒的無線自組網(wǎng)技術(shù)，有利于提高輸電線路在線監(jiān)測裝置的在線率，同時可對無公網(wǎng)地區(qū)輸電通道及桿塔周圍監(jiān)測數(shù)據(jù)進行就地分析，并將結(jié)果上傳至運維平臺，進一步提升無公網(wǎng)地區(qū)輸電通道的氣象災(zāi)害感知水平，拓展輸電線路在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用范圍。