变电监控中无线传感器网络的智能化优化
2022-07-01史皎方芝
史皎方芝
摘 要:在新时代的大背景下,人们生活水平得到大幅度的提高,所以对于自己生活的环境、质量等各方面都非常关注并提出更高的要求。近几年来,我国电力行业发展的态势非常强劲, 所以为了能够让变配电设备监控与诊断系统的数据多元化,还需要专业工作人员展开深入的分析和研究。因此,本篇文章主要对变电监控当中无线传感器网络智能化优化展开深入探讨,希望可以为相关工作人员起到一些参考与帮助。
关键词:变电监控;无线传感器网络;智能化;优化
伴随着时间的不断推移,我们国家的电力行业发展的速度极快,在新时代当中,需要按照无线传感器网络技术的特点,应用科学的方法,满足变电监控系统当中数据量大、单元级场站集之内和之间的数据,需要不同交互以及协同处理等特点,建立出成本更低的分层分布式无线传感网络处理机制。基于此,本文下面主要对变电监控当中无线传感器网络智能化优化展开深入的探讨。
1、无线传感器网络的含义的技术特点分析
通过对无线传感器进行认真的分析发现,其具有复杂性的特点,其中包括许多内容,例如:电源感知部件、嵌入式处理器、存储器等等。无线传感器网络将传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术等全部基于一身,让它们之间相互影响、相互帮助、相互促进,最终在相辅相成当中对相关数据展开科学处理。网络是由廉价并且具有密集性特点的智能无线传感器节点构成的一种无线通信网络,它并没有非常固定的基础设施,主要是通过节点多挑或者是单挑的方式形成的一种分布式无线通信网络。
无线传感器网络将被监控区域的数据作为中心和重点,其中间节点有数据处理、缓存等各项功能,因为传输范围受到影响和限制,所以当两个节点不能够以直接的方式进行时,可以通过中间节点来进行转发。
2、无线传感器网络主要特点
其是一种新型的网络,将其与具有传统特点的无线网络相比较,二者之间有着很大不同,无线传感器网络具有如下一些特点:其一:能量有限。节点在正常的情况之下,由电池进行有序供电,每个节点的能源毕竟是是有限的,一旦电池能量耗尽,节点就会离开停止工作。
其二:节点数量多。许许多多的节点被投入到同一个区域执行重要任务,正是利用节点之间的这种高度连接性来保证网络系统的抗毁性和容错性。其三:可大规模的布网。其四:以自动的方式展开动态拓扑。其五:将被监测的对象数据作为中心和重点。其六:自动式的配置以及自动式的管理。其七:可以针对于不同的信息,应用不同的无线传感器节点。其八:网络能源受到影响和限制。
3、无线传感器网络在变电监控当中所存在的问题分析
经过研究之后发现,无线传感器网络主要是将数据为中心作为的重点,包括:有限的计算能力、有限的存储能力、有限的无线通信能力等等,应该运用怎样的方法,才能够在有限的资源境当中获得更多、更高质量的特征信息,并且快速传输到用户节点当中展开专业处理, 是相关工作人员以及无线传感网络研究当中的重点和要点问题。
当变电监控无线传感器网络在組件的过程当中,电能是网络使用寿命长短的关键,同时,不同环境的信息,需要有不同的无线传感器节点、不同的软件系统等等,并不具备普遍的适应性,这些问题究其根本,就是无线传感器网络路由协议问题,所以需要有一个更具智能性特点的路由协议,为节约能源、降低耗费打下基础。
4、智能化特点的无线传感器网络路由协议
现如今无线传感器网络的路由协议主要包括两种,即:平面路由协议与分成路由协议,通过对平面路由协议进行分析,发现需要维持较大的路由表,而且所占据的空间内存非常大, 所以将其加入到具有规模特点的网络当中,所呈现出来的工作效果并不是很好。但是分层路由器就可以将这一问题妥善解决,LEACH协议具有成熟与完善的特点,将其与平面路由协议进行比较,发现二者之间有着很大的不同与差异,LEACH 协议可有效的延长20%~30%的网络生存的时间,但是因为LEACH当中随机性较大,所以造成簇首需要负担簇内成员数不同,极有可能会出现集体密集的地方簇规模较大,而集体较少的地方簇规模较小,导致网络的负载平衡程度不断的下降,增加节点能源的耗费,因此,无法在有效的延长网络生存的时间。还需要有效降低和减少功能与负载平衡,在变电监控环境当中,把LEACH路由协议进行智能化的改进,进协议并不需要网络当中所有节点进行互相通信,与LEACH同样,进协议需要以循序渐进的方式进行展开每轮分簇的准备阶段和稳定工作的阶段。
(1)准备簇
首先将重新竞选簇首的消息发送出去,全部接收到消息的节点会按照接收到的信号强度值和自己所剩余的能量的计算出一个阈值,确定是否有参与竞选的资格。发送请求当选簇首的消息,是消息当中主要包括本节点剩余所有的能量值,并没有满足这一条件和没有接收到重新竞选簇首消息的节点会变成非触手节点。Sink节点接收到所有竞选节点所发送的请求,当选簇首的消息时,会按照接收信号的强度与竞选节点剩余能量的层级选择出 M最佳的节点作为簇首,并且以广播的方式来,发布任命簇首的实际消息,当接收到此消息之后的节点,发现自己就是认命当中的簇首,那么可以当选为簇首。当某节点当选簇首之后,会使用非持续协议 CSMAMAC以同样的传输能量在假设簇首节点传输范围之中,向剩余的节点广播自己成为了簇首以及重新加入簇,全过程被称之为了 ADV。上一节点在聚类广播阶段,需要将接收器以持续的方式进行打开,接收簇首们的所有消息,如果在某一个时间段间隔收到了多个ADV消息,之后就需要按照其消息的程度来决定加入到哪个簇,最终真正实现节约能量的目标。在每个节点确定加入了哪个簇之后,应用CSMA MAC协议发送请求加入簇的消息,到达与之相对应的簇首,簇首接收到所有请求加入簇的消息之后,以广播的方式,为每一个簇首成员分配TDMA时间表的授权处理成员的相关消息,接到相关消息的节点,如果发现授权簇类当中包括自己,那么自己就会成为此簇当中的簇员,否则的话,就会进入到休眠的状态当中去,节约更多的能量。
(2)稳定工作环节
簇内需要应用单跳通信的模式,簇首间是多跳和单跳相结合的方法,节点选择离开自己的平面距离最近的节点展开路由中转。通过多跳路由的方式来平衡分簇结构网络的负载可以将某些问题进行有效的避免,例如:簇类成员因为距离簇首非常的远而造成死亡,最终延长了网络的生命周期。另外,在节点间使用协商制度可以保证传输有用数据,簇内成员在数据传输之前不能够以直接的方式采集到相关的数据。
结束语:
简而言之,本篇文章主要对 LEACH协议进行认真研究,之后应用科学的方法对其进行改进,让其成为具有智能特点的无线网传感器网络,为监控终端提供高质量的服务,而且在帮助辨认监控系统项目多功能更加完整等方向也会提供源源不断的助力,伴随着时间的不断推移,必定会出现集多种监控与一身的网络监控平台,最终真正的实现智能化的应用,所以相关工作人员在日常的工作当中,还需要不断进行经验的总结以及认真学习,大幅度提高自己的综合素养与工作能力,明确无线传感器网络智能化优化的重要性和意义,帮助我们国家的电网在运行的过程当中能够真正的实现顺利和有序,不会再受到任何因素的影响和制约。
参考文献:
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