[發明專利]準確的電線電纜安全狀態評估系統

有效

• 申請號: 202010670883.2
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN111918234B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 何月順
• 申請（專利權）人: 武漢伏佳安達電氣技術有限公司
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W40/10;H04W40/32;H04L45/122;H04W4/021
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 段宇

1.一種準確的電線電纜安全狀態評估系統，其特征是，包括電纜監測終端、數據采集站、安全評估模塊和系統顯示模塊，所述電纜監測終端的網絡輸出端與數據采集站的輸入端連接，所述數據采集站的輸出端與所述安全評估模塊的輸入端連接，所述安全評估模塊的輸出端與系統顯示模塊的輸入端連接，所述電纜監測終端利用傳感器集群監測安裝在電纜管道內的電纜的溫度數據，所述數據采集站用于獲取所述傳感器集群生成的監測數據，所述安全評估模塊根據所述監測數據對電纜安全狀態進行評估，所述系統顯示模塊用于實時顯示安全評估模塊的評估結果；

所述電纜監測終端的傳感器集群通過分簇結構的無線傳感器網絡將監測數據傳輸至數據采集站；

對傳感器集群中的傳感器節點進行分簇，分簇完成后，簇頭節點用于將收集的監測數據進行融合后傳輸至數據采集站，設簇頭節點C_m當前待傳輸的監測數據包為a_i，則簇頭節點C_m對監測數據包a_i進行傳輸的方式為：

(1)當簇頭節點C_m滿足且時，簇頭節點C_m將監測數據包a_i直接傳輸至數據采集站，其中，T(a_i)代表監測數據包a_i的剩余有效傳輸時長，y(C_m，g)代表簇頭節點C_m和數據采集站之間的傳輸時延，S(a_i)代表監測數據包a_i的大小，l(C_m)代表簇頭節點C_m的通信覆蓋范圍，D(C_m)代表簇頭節點C_m的剩余網絡帶寬，l(C_m，g)代表簇頭節點C_m到數據采集站的距離，l_max(C_m，g)代表簇頭節點C_m的鄰居簇頭節點到數據采集站距離的最大值，l_min(C_m，g)代表簇頭節點C_m的鄰居簇頭節點到數據采集站距離的最小值；

(2)當簇頭節點C_m滿足時，則簇頭節點C_m將監測數據包a_i舍棄；

(3)當簇頭節點C_m滿足且時，簇頭節點C_m在其鄰居簇頭節點集合中選擇下一跳簇頭節點對監測數據包a_i進行傳輸；

所述對傳感器集群中的傳感器節點進行分簇為：

構造傳感器節點i用于簇頭選舉的簇頭選舉函數F(i)為：

式中，E_i表示傳感器節點i當前的能量值，E_j表示傳感器節點j的當前能量值，M(i)表示傳感器節點競爭半徑內的傳感器節點數，β_j表示傳感器節點j的監測信譽值，β_i表示傳感器節點i的監測信譽值，且β_i的計算公式為：

式中，k_i(t)表示傳感器節點i在當前時刻t的監測可信率，各傳感器節點i的監測可信率的初始值設置為1；設c_i(t)表示傳感器節點的監測異常因子，且其中，x_i(med)表示傳感器節點i的鄰域集合中傳感器節點的監測中值，x_i(t)表示傳感器節點i在當前時刻t的監測值；設f為設置的傳感器節點的出錯率，且f＝0.5，τ為設置的監測異常閾值，且τ＝0.6；當{c_i(t)≤τ}且{k_i(t)≥f}，則k_i(t)＝k_i(t-1)；當{c_i(t)≤τ}且{k_i(t)＜f}時，則當{c_i(t)＞τ}且{k_i(t)≥f}，則當{c_i(t)＞τ}且{k_i(t)＜f}時，則其中，k_i(t-1)為傳感器監測節點i在(t-1)時刻的監測可信率；

在傳感器節點的競爭半徑內選取簇頭選舉函數值最高的傳感器節點為簇頭節點，此外，當傳感器節點的監測信譽值為0時，即令該傳感器節點進行休眠；

當簇頭節點選取完成后，剩余傳感器節點在其通信半徑內選取距離其最近的簇頭節點加入。

2.根據權利要求1所述的準確的電線電纜安全狀態評估系統，其特征是，簇頭節點C_m在其鄰居簇頭節點集合中選擇下一跳簇頭節點對監測數據包a_i進行傳輸時，計算鄰居簇頭節點C_n傳輸監測數據包a_i的優先級G(C_n)：

式中，C_n為簇頭節點C_m的鄰居簇頭節點，E(C_m，C_n)表示簇頭節點C_m和鄰居簇頭節點C_n之間數據傳輸消耗的能耗，E₀(C_m)表示簇頭節點C_m的當前能量值，E₀(C_n)表示鄰居簇頭節點C_n的當前能量值，l(C_m，C_n)表示簇頭節點C_m和鄰居簇頭節點C_n之間的距離，l(C_m，C_p)表示簇頭節點C_m和鄰居簇頭節點C_p之間的距離，B(C_m)表示簇頭節點C_m的鄰居簇頭節點數，δ和μ為調節參數，且T(a_i)為監測數據包a_i的剩余有效傳輸時長，l(a_i，g)表示監測數據包a_i到數據采集站的距離，l_max(C_m，g)和l_min(C_m，g)分別表示簇頭節點C_m的鄰居簇頭節點到數據采集站距離的最大和最小值，μ＝1-δ，V(C_m，C_n)為判斷函數，當時，V(C_m，C_n)＝1，當時，V(C_m，C_n)＝0，其中，l(C_n，C_m)表示鄰居簇頭節點C_n到簇頭節點C_m的距離，l(C_m)表示簇頭節點C_m的通信覆蓋范圍，l(C_n，g)表示鄰居簇頭節點C_n到數據采集站的距離，l(C_m，g)表示簇頭節點C_m到數據采集站的距離，T(a_i)表示監測數據包a_i的剩余有效傳輸時長，l(a_j，g)表示監測數據包a_i到數據采集站的距離。