變電監(jiān)控中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化優(yōu)化

史皎方芝

摘? 要：在新時(shí)代的大背景下，人們生活水平得到大幅度的提高，所以對(duì)于自己生活的環(huán)境、質(zhì)量等各方面都非常關(guān)注并提出更高的要求。近幾年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)非常強(qiáng)勁， 所以為了能夠讓變配電設(shè)備監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)多元化，還需要專業(yè)工作人員展開(kāi)深入的分析和研究。因此，本篇文章主要對(duì)變電監(jiān)控當(dāng)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能化優(yōu)化展開(kāi)深入探討，希望可以為相關(guān)工作人員起到一些參考與幫助。

關(guān)鍵詞：變電監(jiān)控;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);智能化;優(yōu)化

伴隨著時(shí)間的不斷推移，我們國(guó)家的電力行業(yè)發(fā)展的速度極快，在新時(shí)代當(dāng)中，需要按照無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，應(yīng)用科學(xué)的方法，滿足變電監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中數(shù)據(jù)量大、單元級(jí)場(chǎng)站集之內(nèi)和之間的數(shù)據(jù)，需要不同交互以及協(xié)同處理等特點(diǎn)，建立出成本更低的分層分布式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)制?；诖?，本文下面主要對(duì)變電監(jiān)控當(dāng)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能化優(yōu)化展開(kāi)深入的探討。

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的含義的技術(shù)特點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器進(jìn)行認(rèn)真的分析發(fā)現(xiàn)，其具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，其中包括許多內(nèi)容，例如：電源感知部件、嵌入式處理器、存儲(chǔ)器等等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等全部基于一身，讓它們之間相互影響、相互幫助、相互促進(jìn)，最終在相輔相成當(dāng)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)展開(kāi)科學(xué)處理。網(wǎng)絡(luò)是由廉價(jià)并且具有密集性特點(diǎn)的智能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，它并沒(méi)有非常固定的基礎(chǔ)設(shè)施，主要是通過(guò)節(jié)點(diǎn)多挑或者是單挑的方式形成的一種分布式無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將被監(jiān)控區(qū)域的數(shù)據(jù)作為中心和重點(diǎn)，其中間節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)處理、緩存等各項(xiàng)功能，因?yàn)閭鬏敺秶艿接绊懞拖拗疲援?dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)不能夠以直接的方式進(jìn)行時(shí)，可以通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)

其是一種新型的網(wǎng)絡(luò)，將其與具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比較，二者之間有著很大不同，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下一些特點(diǎn)：其一：能量有限。節(jié)點(diǎn)在正常的情況之下，由電池進(jìn)行有序供電，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能源畢竟是是有限的，一旦電池能量耗盡，節(jié)點(diǎn)就會(huì)離開(kāi)停止工作。

其二：節(jié)點(diǎn)數(shù)量多。許許多多的節(jié)點(diǎn)被投入到同一個(gè)區(qū)域執(zhí)行重要任務(wù)，正是利用節(jié)點(diǎn)之間的這種高度連接性來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗毀性和容錯(cuò)性。其三：可大規(guī)模的布網(wǎng)。其四：以自動(dòng)的方式展開(kāi)動(dòng)態(tài)拓?fù)洹Ｆ湮澹簩⒈槐O(jiān)測(cè)的對(duì)象數(shù)據(jù)作為中心和重點(diǎn)。其六：自動(dòng)式的配置以及自動(dòng)式的管理。其七：可以針對(duì)于不同的信息，應(yīng)用不同的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。其八：網(wǎng)絡(luò)能源受到影響和限制。

3、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在變電監(jiān)控當(dāng)中所存在的問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)研究之后發(fā)現(xiàn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要是將數(shù)據(jù)為中心作為的重點(diǎn)，包括：有限的計(jì)算能力、有限的存儲(chǔ)能力、有限的無(wú)線通信能力等等，應(yīng)該運(yùn)用怎樣的方法，才能夠在有限的資源境當(dāng)中獲得更多、更高質(zhì)量的特征信息，并且快速傳輸?shù)接脩艄?jié)點(diǎn)當(dāng)中展開(kāi)專業(yè)處理， 是相關(guān)工作人員以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究當(dāng)中的重點(diǎn)和要點(diǎn)問(wèn)題。

當(dāng)變電監(jiān)控?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)在組件的過(guò)程當(dāng)中，電能是網(wǎng)絡(luò)使用壽命長(zhǎng)短的關(guān)鍵，同時(shí)，不同環(huán)境的信息，需要有不同的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、不同的軟件系統(tǒng)等等，并不具備普遍的適應(yīng)性，這些問(wèn)題究其根本，就是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議問(wèn)題，所以需要有一個(gè)更具智能性特點(diǎn)的路由協(xié)議，為節(jié)約能源、降低耗費(fèi)打下基礎(chǔ)。

4、智能化特點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

現(xiàn)如今無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要包括兩種，即：平面路由協(xié)議與分成路由協(xié)議，通過(guò)對(duì)平面路由協(xié)議進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)需要維持較大的路由表，而且所占據(jù)的空間內(nèi)存非常大， 所以將其加入到具有規(guī)模特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，所呈現(xiàn)出來(lái)的工作效果并不是很好。但是分層路由器就可以將這一問(wèn)題妥善解決，LEACH協(xié)議具有成熟與完善的特點(diǎn)，將其與平面路由協(xié)議進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者之間有著很大的不同與差異，LEACH 協(xié)議可有效的延長(zhǎng)20%～30%的網(wǎng)絡(luò)生存的時(shí)間，但是因?yàn)長(zhǎng)EACH當(dāng)中隨機(jī)性較大，所以造成簇首需要負(fù)擔(dān)簇內(nèi)成員數(shù)不同，極有可能會(huì)出現(xiàn)集體密集的地方簇規(guī)模較大，而集體較少的地方簇規(guī)模較小，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡程度不斷的下降，增加節(jié)點(diǎn)能源的耗費(fèi)，因此，無(wú)法在有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存的時(shí)間。還需要有效降低和減少功能與負(fù)載平衡，在變電監(jiān)控環(huán)境當(dāng)中，把LEACH路由協(xié)議進(jìn)行智能化的改進(jìn)，進(jìn)協(xié)議并不需要網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互相通信，與LEACH同樣，進(jìn)協(xié)議需要以循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行展開(kāi)每輪分簇的準(zhǔn)備階段和穩(wěn)定工作的階段。

（1）準(zhǔn)備簇

首先將重新競(jìng)選簇首的消息發(fā)送出去，全部接收到消息的節(jié)點(diǎn)會(huì)按照接收到的信號(hào)強(qiáng)度值和自己所剩余的能量的計(jì)算出一個(gè)閾值，確定是否有參與競(jìng)選的資格。發(fā)送請(qǐng)求當(dāng)選簇首的消息，是消息當(dāng)中主要包括本節(jié)點(diǎn)剩余所有的能量值，并沒(méi)有滿足這一條件和沒(méi)有接收到重新競(jìng)選簇首消息的節(jié)點(diǎn)會(huì)變成非觸手節(jié)點(diǎn)。Sink節(jié)點(diǎn)接收到所有競(jìng)選節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的請(qǐng)求，當(dāng)選簇首的消息時(shí)，會(huì)按照接收信號(hào)的強(qiáng)度與競(jìng)選節(jié)點(diǎn)剩余能量的層級(jí)選擇出 M最佳的節(jié)點(diǎn)作為簇首，并且以廣播的方式來(lái)，發(fā)布任命簇首的實(shí)際消息，當(dāng)接收到此消息之后的節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自己就是認(rèn)命當(dāng)中的簇首，那么可以當(dāng)選為簇首。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)當(dāng)選簇首之后，會(huì)使用非持續(xù)協(xié)議 CSMAMAC以同樣的傳輸能量在假設(shè)簇首節(jié)點(diǎn)傳輸范圍之中，向剩余的節(jié)點(diǎn)廣播自己成為了簇首以及重新加入簇，全過(guò)程被稱之為了 ADV。上一節(jié)點(diǎn)在聚類廣播階段，需要將接收器以持續(xù)的方式進(jìn)行打開(kāi)，接收簇首們的所有消息，如果在某一個(gè)時(shí)間段間隔收到了多個(gè)ADV消息，之后就需要按照其消息的程度來(lái)決定加入到哪個(gè)簇，最終真正實(shí)現(xiàn)節(jié)約能量的目標(biāo)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)確定加入了哪個(gè)簇之后，應(yīng)用CSMA MAC協(xié)議發(fā)送請(qǐng)求加入簇的消息，到達(dá)與之相對(duì)應(yīng)的簇首，簇首接收到所有請(qǐng)求加入簇的消息之后，以廣播的方式，為每一個(gè)簇首成員分配TDMA時(shí)間表的授權(quán)處理成員的相關(guān)消息，接到相關(guān)消息的節(jié)點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)授權(quán)簇類當(dāng)中包括自己，那么自己就會(huì)成為此簇當(dāng)中的簇員，否則的話，就會(huì)進(jìn)入到休眠的狀態(tài)當(dāng)中去，節(jié)約更多的能量。

（2）穩(wěn)定工作環(huán)節(jié)

簇內(nèi)需要應(yīng)用單跳通信的模式，簇首間是多跳和單跳相結(jié)合的方法，節(jié)點(diǎn)選擇離開(kāi)自己的平面距離最近的節(jié)點(diǎn)展開(kāi)路由中轉(zhuǎn)。通過(guò)多跳路由的方式來(lái)平衡分簇結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載可以將某些問(wèn)題進(jìn)行有效的避免，例如：簇類成員因?yàn)榫嚯x簇首非常的遠(yuǎn)而造成死亡，最終延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。另外，在節(jié)點(diǎn)間使用協(xié)商制度可以保證傳輸有用數(shù)據(jù)，簇內(nèi)成員在數(shù)據(jù)傳輸之前不能夠以直接的方式采集到相關(guān)的數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)：

簡(jiǎn)而言之，本篇文章主要對(duì) LEACH協(xié)議進(jìn)行認(rèn)真研究，之后應(yīng)用科學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，讓其成為具有智能特點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，為監(jiān)控終端提供高質(zhì)量的服務(wù)，而且在幫助辨認(rèn)監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目多功能更加完整等方向也會(huì)提供源源不斷的助力，伴隨著時(shí)間的不斷推移，必定會(huì)出現(xiàn)集多種監(jiān)控與一身的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，最終真正的實(shí)現(xiàn)智能化的應(yīng)用，所以相關(guān)工作人員在日常的工作當(dāng)中，還需要不斷進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及認(rèn)真學(xué)習(xí)，大幅度提高自己的綜合素養(yǎng)與工作能力，明確無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能化優(yōu)化的重要性和意義，幫助我們國(guó)家的電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中能夠真正的實(shí)現(xiàn)順利和有序，不會(huì)再受到任何因素的影響和制約。

參考文獻(xiàn)：

[1]黨曉婧，鄧世聰，呂啟深，許德成，劉偉斌. 基于動(dòng)態(tài)防御技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全模型改進(jìn)[J]. 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（02）：198-202.

[2]段瑩，李文鋒. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)智能制造——解讀《工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性關(guān)鍵技術(shù)研究》[J]. 中國(guó)機(jī)械工程，2019，30（18）：2263-2267.