物联网是什么，基于物联网的输电线路检测方案

很多朋友对物联网是什么，基于物联网的输电线路检测方案不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

针对输电线路现场环境监测面临的环境复杂、通讯困难、报警策略难以确定等困难，提出了一种基于物联网的输电线路现场监测预警方案（物联网）被提出。利用物联网低功耗、低成本、多传感器的特点，提出了系统的硬件平台选型和预警判别算法。

1 简介

输电线路现场环境监测依靠直接安装在输电线路上的传感器，可以实时记录和表征设备的运行状态，实现输电线路的在线测量、诊断和维护。对于高压、特高压电网的运行安全至关重要。随着微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的快速发展，应运而生的物联网为现场环境提供了全天候、低成本、高可靠性、高冗余的解决方案。输电线路监测。计划。这里，从现有的输电线路监测系统出发，分析物联网的关键技术，设计了基于物联网的现场环境监测解决方案。

2 现有监测预警系统存在的问题

国内外电力工作者对输电线路的环境监测进行了大量的研究。早期，人工巡检主要用于监测电力设施的结冰情况。随着计算机网络和通信技术的发展，文献利用电力通信网络开发了电力设施计算机监控系统；某公司将GPRS（GSM/CDMA）技术和视频技术引入输电设施监测中，开发了架空输电线路覆冰实时监测系统。系统方面，文献介绍了输电线路灾害监测系统和覆冰在线监测系统。这些设备在实际现场取得了一定的效果，但仍存在以下问题：人工监测需要大量的人力、物力，且无法实现24小时实时观测。同时，由于布线范围广，一些布线区域地理环境恶劣，无法实现全方位监控； 冰雪灾害造成电力线路倒塌、断线，大量通讯光缆断裂。公共通信网络和电力通信网络均不同程度中断，监测数据无法可靠发送至监控中心； 受地域、气候、地形等因素影响，特定监测区域需要特定的报警策略，需要有针对性的监测数据积累和策略完善。

3 物联网概述

图1所示为物联网系统结构图。其中，传感器节点具有感知、计算和通信等功能。每个节点可以收集环境数据（如温度、湿度、风速、振动频率和振幅等），使用无线多跳方法相互通信，并根据应用和系统执行各种任务。收集到的数据需要在网络内进行处理。汇聚节点将传感器网络采集和处理的信息进行采集，并通过互联网或卫星传送给用户。用户是感官信息的接收者和使用者，可以是人，也可以是计算机或其他设备。

传感器节点作为物联网的组成部分，一般由四个基本组件组成，如图2所示。

传感单元感知环境并产生传感数据，通常由一组微型化的传感器件组成。处理单元（通常是内置存储器）处理传感器数据并控制节点，使其与其他节点协作完成分配的传感任务。一般采用低功耗微处理器，如Mica2 Mote系统，采用7.37 MHz 8位ATMega12 8L微处理器，具有128 kB程序闪存、4 kB SRAM，功耗为16.5 mW。通常运行在TinyOS、MANTIS等专为IOT定制的小型化操作系统上。收发器单元确保节点相互通信。物联网普遍认为短距离无线低功耗通信技术更适合。目前，随着ZigBee（IEEE802.15.4）技术的普及，物联网已广泛采用ZigBee设备。能量单元提供节点正常运行所需的能量。由于物联网通常工作在无人值守状态，且网络生命周期取决于节点的能量，因此节约能源是物联网设计中的一个重要因素。

4 监控系统硬件选型

目前国内外已经出现了多种物联网节点硬件平台。典型的节点包括Mica系列、Sensoria WINS、Toles、AMPS系列、XYZnode、Zabranet等。事实上，各个平台之间的主要区别在于使用不同的处理器、无线通信协议和不同应用相关的传感器。这里，Mica系列节点更加成熟，应用也更加广泛。

Micaz节点的微处理器芯片采用Atmega128。 Micaz 51针扩展接口可以连接模拟输入、数字I/O、I2C、SPI接口和UART接口。通信模块采用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，数据传输速率高达250 kbps，通信距离为60至150 m，更适合室内应用。数据采集模块采用ADXL202JE加速度计，可以同时采集2个轴的加速度。

IRIS节点平台是基于ATmega128l微处理器芯片和RF230射频芯片的物联网节点。它是专为嵌入式传感器网络设计的小型无线测量系统。它是一款工作频率为2.4GHz的Mote模块，支持IEEE802.15.4协议。适用于低功耗物联网。

IRIS 平台中添加的多项新功能提高了整体节点性能。其特点如下： 与MICA系列产品相比，具有3倍的操作距离和2倍的存储空间； 室外测试时，节点视距可达500m，无需添加放大器； 基于IEEE802.15.4/ZigBee协议的射频发射器； 2.42.48GHz。全球兼容ISM频段； 直接序列扩频技术，抗射频干扰，数据屏蔽良好； 250kbps数据传输速率； 支持可靠的多跳Mesh网络； 即插即用，可连接传感器板、数据采集板、网关和软件。此外，IRIS的51针扩展接口可连接模拟输入、数字I/O、I2C、SPI和UART接口，方便与其他外设连接。鉴于IRIS平台的优势，选择其作为监控系统的硬件节点。

5 线性判别分类算法

输电线路现场环境监测需要的物理量包括当地温度、线路振幅和频率、风速等。以覆冰预警为例，根据各地区具体气候和物理环境，专家系统需要根据数据建立不同的参数。线性判别分类算法（LDA）作为一种多源预警决策方案，具有算法简单高效、置信度高的特点。

判别分析是一种常用的统计分析方法，它根据几个变量的观察或测量值来确定研究对象属于哪一类。要进行判别分析，必须知道观察对象的分类以及表示观察对象特征的几个变量的值。判别分析是筛选出能够提供更多信息的变量，建立判别函数，使得在利用推导出来的判别函数判断其所属类别时，观测量的误判率最小。

D维训练样本xk有两种类型（k=1,2,n），其中n1个样本来自wi类型，n2个样本来自wi类型，n=n1+n2。两类训练样本分别构成训练样本X1和X2的子集。制作

，yk 是将向量xk 变换为w 得到的标量，为一维。事实上，对于给定的w，yk就是决策函数的值。 D维特征空间中各类样本均值向量为：

映射后，两类平均值之间的距离越大越好，每类样本类内的离散度越小越好。因此，Fisher准则函数定义为：

使JF 最大化的解w* 是最优解向量，即Fisher 线性判别式。

6 基于LDA的线路监控解决方案

无线通信物联网部署在输电线路上，采集输电线路温度、线路幅值和频率、风速、线路张力等。冬季采集数据，会存储除冰和不除冰两种状态下各个物理量的数值，建立训练集。

7 结论

提出一种基于物联网的输电线路现场监测预警方案。利用物联网低功耗、低成本、多传感器和无线通信的优势，结合当前输电线路监测面临的具体问题，对系统的硬件平台和预警判别算法进行选型被提议。该监测预警系统解决方案可以根据当地具体环境特征建立训练集，从而建立高可靠的判别函数，进行有效的监测预警。

以上知识分享希望能够帮助到大家！