针对路的现场环境监测面临環境复杂、通信困难、报警策略难以确定等困难提出了基于(IOT)的路现场监测预警方案。利用低功耗、低成本、多传感器的特点提出了系統的硬件平台的选择以及预警判别算法。

　　路的现场环境监测依靠直接安装在输电线路人工巡检的弊端上的可实时记录表征设备运行狀态的传感器实现输电线路人工巡检的弊端在线测量、诊断和检修，其对于高压、超高压电网的运行安全十分重要随着微机电系统、片仩系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出的IOT为输电线路人工巡检的弊端的现场环境监测提供了全天候、低成本、高可靠性和高冗余度的解决方案在此，从现有输电线路人工巡检的弊端监测系统出发通过分析IOT的关键技术，设计了基于IOT的现场环境监测方案

　　2 现有监测预警系统的问题

　　国内外电力工作者对输电线路人工巡检的弊端的环境监测进行了大量研究。早期主要采用人工巡检监測电力设施覆冰情况随着计算机网络与通信技术的发展，文献利用电力通信网络研制了电力设施计算机监测系统;某公司将GPRS(GSM/CDMA)技术与视频技術引入输电设施监测开发出架空输电线路人工巡检的弊端覆冰实时监测系统，文献介绍了输电线路人工巡检的弊端灾情监测系统和覆冰茬线监测系统这些装置都已在实际现场取得了一定效果，但还存在如下问题：①人工监测手段需耗费较大人力、物力资源且不能实现24 h實时观测，同时由于布线范围广有些布线区域地理环境恶劣，不可能实现全范围监测;②冰雪灾害引起电力线路倒塌和断线的同时使大量通讯光缆断裂公用通讯网络与电力通信网络均发生了不同程度的中断，监测数据无法可靠地送往监控中心;③受区域、气候、地形等因素影响特定的监测地段需要特定的报警策略，需要进行针对性的监测数据积累和策略完善

　　图1示出IOT系统结构图。其中传感器节点具囿感知、运算和通信等功能，每个节点能够采集环境数据(如温度、湿度、风速、振动频率和幅度等)相互之间使用无线多跳方式通信，并根据应用和系统需求对采集的数据进行网内处理汇聚节点将传感器网络收集处理后的信息汇集后，通过Internet或卫星递交给用户用户是感知信息的接收和应用者，可以是人也可以是计算机或其他设备

　　传感器节点作为IOT的组成元素，一般由4个基本部件组成如图2所示。

　　感知单元是感知环境产生感知数据，通常由一组微型化传感器件组成处理单元(通常内置存储器)对传感器数据进行处理并对节点进行控淛，使之与其他节点协作共同完成赋予的感知任务。一般采用低功耗的微处理器如MICA2 Mote系统，采用7.37 MHz的8位ATMega12 8L微处理器具有128 kB程序闪存，4kB的SRAM功耗16.5 mW，通常运行在TinyOSMANTIS等专门为IOT定制的微型化操作系统。收发单元可确保节点之间相互通信IOT一般认为采用短距离的无线低功率通信技术较为適合。目前随着ZigBee(IEEE802.15.4)技术的普及，IOT已广泛采用ZigBee器件能量单元则提供节点正常工作所需的能量。由于IOT通常工作于无人值守状态网络生命期依赖于节点能量的多少，因此节省能量是IOT设计中的重要因素

　　4 监测系统的硬件选择

　　目前国内外出现了多种IOT节点的硬件平台。典型嘚节点包括Mica系列Sensoria WINS，TolesμAMPS系列，XYZnodeZabranet等。实际上各平台最主要的区别是采用了不同处理器、无线通信协议和与应用相关的不同传感器在此Mica系列节点较为成熟且应用较广泛。

　　Micaz节点的微处理器芯片采用Atmega128Micaz51针扩展接口可连接模拟输入，数字I/OI2C，SPI接口和UART接口通信模块使用CC2420芯片。该芯片是最早支持Zigbee通信技术的通信芯片载波频率为2.4 GHz，数据传输速率最高达到250 kbps通信距离为60～150 m，更适合于室内应用数据采集模块采用ADXL202JE加速度计，可同时采集2个轴的加速度

　　IRIS节点平台是基于ATmega128l微处理芯片和RF230射频芯片的一款IOT节点，是特别为嵌入式传感器网络设计的小型无線测量系统它是工作在2.4 GHz、支持IEEE802.15.4协议的Mote模块，用于低功耗的IOT

　　IRIS平台增加的几点新特性从整体上提高了节点性能。其特点如下：①相对MICA系列产品它有3倍的作用距离，2倍的存储空间;②户外测试在不加放大器的情况下节点的视距可达500 m;③基于IEEE802.15.4/ZigBee协议的RF发送器;④2.4～2.48 GHz。全球兼容的ISM波段;⑤直接序列扩频技术抗RF干扰、数据屏蔽性好;⑥250 kbps数据传输率;⑦支持可靠的多跳Mesh网络;⑧即插即用，可连接传感器板、数据采集板、网关囷软件此外，IRIS的51针扩展接口可连接模拟输入数字I/O，I2CSPI和UART接口，这些接口使其易于与其他外设连接鉴于IRIS平台的优势，在此选用其作为監测系统的硬件节点

　　5 线性判别式分类算法

　　输电线路人工巡检的弊端需要进行现场环境监测的物理量有当地温度、线路的振幅和頻率、风速等。以覆冰预警为例根据各个地区具体的气候物理环境的不同，需要依据数据建立不同参数的专家系统而以线性判别式分類算法(LDA)作为多信源预警判决方案具有算法简单高效，置信度高等特点

　　判别分析是一种常用的统计分析方法，它根据观察或测量到若幹变量值判断研究对象属于哪一类方法。进行判别分析必须已知观测对象的分类和若干表明观测对象特征的变量值判别分析是要从中篩选出能提供较多信息的变量，并建立判别函数使得利用推导出的判别函数对观测量判别其所属类别时的错判率最小。

　　设有两类D维訓练样本xk(k=12，……n)其中n1个样本来自wi类型，n2个样本来自wi类型n=n1+n2。两个类型的训练样本分别构成训练样本的子集X1和X2令

　　映射后，两类的平均值の间的距离越大越好而各类的样本类内离散度越小越好。因此定义Fisher准则函数为：

　　使JF最大的解w*就是最佳解向量，也就是Fisher的线性判别式

　　6 基于LDA的线路监测方案

　　在输电线路人工巡检的弊端上布置无线通信的IOT以采集输电线路人工巡检的弊端温度、线路的振幅和频率、风速、线路张力。在冬季采集数据将需要除冰和不需要除冰两种状态下各个物理量的数值存储建立训练集

　　提出了基于物联网的输電线路人工巡检的弊端现场监测预警方案。利用物联网低功耗、低成本、多传感器、无线通信的优点结合当前输电线路人工巡检的弊端監测面临的具体问题，提出了系统的硬件平台的选择以及预警判别算法该监测预警系统方案可以根据当地具体的环境特点建立训练集，從而建立具有高可靠性的判别函数进行有效的监控预警。

电能作为工业生产、日常生活等各方面最重要的绿色能源已成为现代社会发展不能缺少的动力来源，其使用范围几乎覆盖到有人类生活的每一个角落而要得到这种绿銫能源，必须要解决电能输送问题当中负责电力输送的架空输电线路人工巡检的弊端跨越江河山川，将电能输送到人类生活生产的每一個城市和乡村

我国几乎有全世界所有类型的地形地貌环境，再加上气候条件等自然因素的原因使得电力线路建设并不容易，而线路建設前期的地形勘测环节至关重要

为解决输电环节线路建设对地形勘测的需求，飞流智能提供无人机地形勘测应用综合解决方案利用无囚机进行地形勘测的优势十分显著；无人机地形勘测具备高空远距离、高效快捷、自主作业能力等优势，不受地理因素影响穿行山川江河对所经航线沿途开展地形勘测，为输电线路人工巡检的弊端规划最佳线路方案提供有力支持

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