电力光纤到户光缆监测系统的设计

电力光纤到户工程是国家电网公司智能电网建设的重要组成部分,随着智能电网建设的不断推进,光纤到户部署的规模将不断扩大,网上光缆数量急剧增加,如何维护这些光缆是迫切需要解决的问题。电力光纤到户光缆监测系统采用了PON网络通信、光学测量、地理信息系统等技术,很好地解决了FTTx网络中PON光纤资源的监控,同时能兼顾对接入、汇聚、骨干层光缆网络的监测管理。通过集中的自动维护方式,系统能及时地反映光缆的运行状况,在光缆出现故障时,能够快速测试、准确定位。     

基于MOEA/P的无线传感器网络节点部署研究

在无线传感器网络节点部署中,提高网络覆盖性、连通性,降低网络成本,满足过度覆盖约束等是优化无线传感器网络的多个目标,提高无线传感器网络的服务质量的问题成为一个多目标优化问题。研究围绕在二维的平面区域进行传感器节点的部署。在保证连通性的基础上,采用基于投影面的MOEA/P算法实现最大化覆盖区域,最小化节点部署成本。实验结果表明,采用MOEA/P算法进行节点部署优化比采用MOEA/D算法在IGD指标上降低了18.5%。     

监测无线传感器网络休眠调度算法

休眠调度设计是无线传感器网络一种重要的通信节能方法。针对监测典型应用,为了实现长时间的监测应用要求,充分利用冗余部署提供的能量资源,提出了一种能量相关的分布式自适应休眠调度算法。算法利用极大独立集构建思想,结合节点层次级别、实时的能量消耗、连通度等信息动态选择连通支配节点集作为网络骨干,使得网络活跃节点数量最小化。仿真试验分析表明,算法能够有效地利用冗余节点提供的能量资源,扩展了网络的生命周期。     

基于节点综合故障模型的无线传感器网络容错拓扑控制方法

鉴于无线传感器网络(WSNs)存在节点能量受限和恶劣环境造成的节点随机失效频繁的特点,该文提出了面向节点能量耗尽和随机失效综合故障优化的WSNs容错拓扑控制方法。该方法利用节点能量耗尽及随机失效信息进行综合故障建模,通过获取满足网络生命期和综合故障容忍能力双重需求的节点度取值,得到可最大限度延长网络生命期,且能够有效提高对节点能量耗尽及随机失效综合容忍能力的目标拓扑。实验结果证实了方法的有效性。     

面向智能电网应用的网络规划方法

传感器网络是智能电网和物联网的重要支持系统,贯穿智能电网输、变、配、用等各个环节。智能电网中各种传感器应用环境中对现有的移动网络具有多样化的需求。本文从智能电网中传感器网络需求出发,浅析满足智能电网无线网络规划和覆盖等要求的网络关键技术,给面向复杂智能电网通信环境下物联网大规模部署和可靠通信研究建议,从而实现智能电网中...     

异构传感器网络多目标多重覆盖策略

在传感器网络环境监测应用中,常存在多种监测对象。此类应用中,每个异构网络节点搭配不同类型的传感器,要求网络部署可多重覆盖监测区以监测各个子对象。针对节点随机分布的传感器网络,该文提出一种平均子网寿命模型以评价网络中某子对象的监测寿命。在给定成本预算与各子对象的基本覆盖率需求下,采用一种基于整数向量规划的多目标多重覆盖算法权衡成本、网络覆盖性能以及网络中不同子对象的监测寿命。该算法分两部分,首先确定监测不同子对象的传感器数量,然后基于平均子网寿命模型,确定不同类型的异构节点数量。针对向量规划问题,文中给出两种不同次优解法。在仿真实验部分,将不同次优解法进行了对比,并分析了算法计算复杂度。仿真示例验证了该文的覆盖算法在多对象监测应用中的有效性。     

面向智能电网二元复杂网络的电力统一空间信息模型

智能电网融合了电力网和电力通信网（以下简称二元网络）,是现代电网的升级和跨越。针对电力空间信息模型存在的信息共享、专题应用及动态展示等难题,提出了面向智能电网二元网络的统一空间信息模型。分析了电力企业二元网络统一模型管理需求,按照抽象、实体、业务3个层次构建了二元网络的几何对象、拓扑关系、台账参数的概念模型与逻辑模型,实现了基于公共信息模型的电力二元网络统一空间信息模型表达、建模和一体化管理。     

基于MOMA算法的分时电价下炼钢生产调度研究

钢铁企业在合理利用分时电价政策的情况下,能够保证最小化最大完工时间且有效降低企业的电力成本,对于企业降低成本和维持电网稳定性具有重要意义。本文以钢铁企业“短流程”炼钢生产环节为研究对象,在满足生产流程前提下,以最小化最大完工时间和电力成本为目标,建立分时电价下炼钢生产调度模型,通过在多目标文化基因算法(MOMA)框架下引用NSGA-Ⅱ算法的编码规则改进的MOMA算法对所建模型进行求解。实验结果表明,在保证最小化最大完工时间的前提下所建模型能够有效降低炼钢生产的电力成本。     

一种用于建立噪声监测系统的优化节点布署方法

噪声污染已成为当今世界性的问题。文章设计出一种利用无线传感器网络平台实现的噪声监测系统。该噪声监测系统的监控范围广、可以实现全天候、实时监控、支持多种接入方式等优点。文章给出一种基于监控区域权重的传感器节点位置布署优化算法,该方法首先确定布署质量最优化问题描述模型,然后依据各个区域的节点布署数量与权重的关系,把该约束优化问题属于极值优化求解问题,并采用拉格朗日极值法求得最优解。并利用OMNET++仿真验证,获得较高的布署效果。     

基于ZigBee及GPRS通信技术的电梯远程监控系统设计

为了有效监控电梯运行情况,提高电梯运行状态监测准确性,设计了基于ZigBee及GPRS通信技术的电梯远程监控系统.运用ZigBee协调器,采集电梯运行状态信息数据,利用微处理器芯片,分析与处理所采集数据,通过GPRS远程监控模型,输送与监控信息数据,完成系统硬件设计.对ZigBee的传感器网络进行数据通信节点的布置,通过设计网络接口模块、网络模块、传输模块以及应用模块,构建GPRS电梯远程监控模型,完成系统软件设计,实现电梯远程监控.经过应用效果分析可知,所提系统的监控功能诊断故障与实际情况一致,能够有效监控电梯运行情况,提高电梯运行状态监测准确性.     

Development of a Wireless Sensor Network with Optical Electric Sensor for Electric Field Measurement

The area of high voltage direct current (HVDC) transmission line is very large, so using cable for electric field monitoring system is very inconvenient. Wireless sensor network (WSN) can solve this problem. Compared with the traditional communication network, WSN has the advantages of small volume, high flexibility, strong self-organization. So it’s more suitable for the construction of distributed electric field monitoring system which has long distance and high mobility. On the other hand, optical E-field sensors are passive devices and they have such advantages as compact structure, wide-band response and wide measuring range which mechanical sensors lack. A distributed wireless system with optical E-field sensor is designed for collecting and monitoring the electric field under HVDC transmission lines. This measurement system has been used in China’s state grid HVDC test base and power transmission projects. Based on the experimental results, this measurement system demonstrates that it can adapt to the complex electromagnetic environment under the transmission lines and can accomplish the accurate, flexible, and stable demands of the electric field measurement.

     

利用综合监测系统解决配电电缆线路运行监测及故障定位

随着供电网络的迅速发展,大量的电缆得到了使用,从而给电网事故的预防带来了一定的挑战.想要确保电网的稳定运行,还要利用综合监测系统加强配电电缆线路的运行监测和故障定位.基于这种认识,本文对配电电缆线路运行监测及故障定位问题展开了分析,然后对利用综合监测系统加强配电电缆管理的问题展开了探讨,以期为关注这一话题的人们提供参考.     

Monitoring power transmission lines using a wireless sensor network

Power transmission is the bulk transfer of electrical energy from power plants to sub‐stations. A wireless sensor network is a promising technology for transmission line monitoring due to its low cost, easy installation, large‐scale coverage, and fault tolerance characteristics. A wireless sensor network is application‐specific; therefore, we investigate the new features and requirements of the wireless sensor network used in transmission line monitoring. Then, we propose an efficient wireless sensor network framework, which includes a clustering algorithm to simplify network management and to balance the network's energy consumption and a hybrid media access control (MAC) (H‐MAC) protocol to handle traffic variability. The framework takes advantage of the features of network topology and traffic pattern to optimize the protocols' performance on real time and energy efficiency. The results indicate that the H‐MAC shows a significant improvement in the network's reliability, real‐time performance, and energy efficiency, and the cluster hierarchy can balance the network's energy consumption. Furthermore, the cluster hierarchy also prolongs the network's lifetime. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于LoRa无线扩频通信的水情监测与预警系统

为解决目前水情监测系统中存在通信距离受限、功耗大、成本高、无法泛组网的问题,提出了一种基于LoRa（Long Range）扩频技术的水情监测与预警系统。通过采用新型的LoRa无线扩频技术,使用无线传感器网络自适应占空比协议优化网络性能与功耗,并结合当前流行的微控芯片、传感器与阿里云物联网（Internet of Things,IoT）平台,构建了一套覆盖范围广、低功耗、低成本、组网灵活简单、能远距离通信、抗干扰能力强的水情远程监测与预警系统。系统设计完成后,在长江水域重庆段对系统进行了测试,验证了系统设计的可行性、组网通信的有效性以及远距离传输数据的特性,为水文水情数据的自动化远程监测提供了一种新的技术方案。     

小样本下的低压电力线网络故障量化

低压电力线网络的区域性的故障告警难以量化分析。同时,由于节点数目众多,对低压电力线节点单节点级别的故障告警进行专家分析的成本过高,进一步增加了网络故障区域性量化的难度。为此,从实际出发,给出了专家标注样本较少情况下的低压电力线网络节点级和区域级量化的方法。首先,设计了一个基于注意力机制的节点故障量化图卷积神经网络（Nodal Fault Quantization Graph Convolutional Neural Network,NFQ-GCN）,以不同节点、不同重要性因子作为神经网络的输入。进一步地,设计了区域性节点故障量化图卷积神经网络（Regional Fault Quantization Graph Convolutional Neural Network,RFQ-GCN）,通过约束节点扩增时区域嵌入位置振动函数至利普希茨（Lipschitz）连续条件,使区域的故障量化可解释地满足小样本的专家标注模式。通过设计上述两个神经网络,可以实现节点级和区域级的智能故障量化,降低故障分析成本。     

RTEthernet中改进的FTA时钟同步算法研究

针对以太网存在节点时钟漂移、网络链路延迟、同步能力差等问题,文中基于RTEthernet协议的通信原理,构建了时钟同步系统的模型。文中研究了RTEthernet的组成、工作原理,考虑了影响实时以太网时钟同步精密度的三大因素：漂移率、网络传输延迟和时钟拜占庭故障,并基于此分析了原始的FTA时钟同步算法,发现它在拜占庭故障增多的情况下容错性能明显降低,进而引入“容错中值”的思想进行改进并提出了RTE-FTM算法。通过CANoe仿真平台,对系统(7个节点)中存在2个拜占庭故障与不存在拜占庭故障进行对比分析。结果表明系统的精密度损失率降低了3.1%,并由此验证了该算法的收敛性和有效性。     

基于双向OTDR测试的光传输网实时监测系统

基于现有的光信号处理技术、网络技术以及OTDR等设备设计并实现光传输网实时监测系统,提出基于双向OTDR测试来解决OTDR在长距离测量光缆线路时动态范围受限的问题,同时结合采用GIS等技术开发的光缆线路管理系统(FMMIS),进行对光传输网络的实时监测,实现了光纤中断故障的自动精确定位。     

基于最小生成树路由的电力线载波通信数据融合算法

电力线载波通信技术利用现有的电力传输网络进行数据传输,具有建设成本低,部署快速灵活等特点,被广泛用于局域网本地通信中。但当节点数过多或传输数据量过高时,如每个节点单独将数据传到调控中心,将会给整个通信系统带来巨大的数据量,同时降低通信效率,甚至造成通信拥塞。为降低传输数据量,节省通信传输资源,提升电力线载波接入网络的传输能力,本文提出了基于最小生成树传输路径的电力线载波通信数据融合算法。将所提算法与未使用融合算法带来的数据量进行对比,证明了所提算法的有效性。     

Sensor Deployment Strategy for Detection of Targets Traversing a Region

Sensing devices can be deployed to form a network for monitoring a region of interest. This paper investigates detection of a target traversing the region being monitored by using collaborative target detection algorithms among the sensors. The objective of the study is to develop a low cost sensor deployment strategy to meet a performance criteria. The paper defines a path exposure metric as a measure of goodness of deployment. It then gives a problem formulation for the random sensor deployment and defines cost functions that take into account the cost of single sensors and the cost of deployment. A sequential sensor deployment approach is then developed. The paper illustrates that the overall cost of deployment can be minimized to achieve the desired detection performance by appropriately choosing the number of sensors deployed in each step of the sequential deployment strategy.     

航天发射场电力传输线WSN定位算法与仿真

为了准确、快速地查找航天发射场电力传输线故障的位置,在电力传输线上安装传感器用于故障定位。由于这些传感器呈线性分布,所以采用传统的DV-Hop算法进行传感器节点定位时,会导致定位失效。为此,提出一种改进的DV-Hop定位算法,该算法将电力传输线上的传感器等间距分布,计算最小跳步获得未知节点到信标节点的物理距离,采用双曲线定位算法求解出未知节点的坐标位置。最后,通过应用仿真,结果表明：改进的DV-HOP算法比传统的其他传感器定位算法的定位精确度高,且性能更加稳定,能够实现发射场电力传输线故障的快速、准确定位。