[發明專利]基于周期傳輸模型的開關柜傳感器網絡數據壓縮方法

有效

• 申請號: 202110469096.6
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113194430B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 任新卓;王麗群;潘黃萍;鐘恒強;許琴;諸葛嘉鏘;黃娜
• 申請（專利權）人: 杭州電力設備制造有限公司;杭州電子科技大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W28/06;H04L69/04
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 劉艷艷

本發明公開了基于周期傳輸模型的開關柜傳感器網絡數據壓縮方法，包括：S1、傳感器節點采集當前周期的讀數，構建讀數向量R；S2、從待執行讀數向量集中按照加入次序選擇某一向量R_i，并根據向量R_i中元素個數將其分為兩類；S3、將步驟S2中第一類的兩個子向量中的某一讀數元素視為候補離群值，判斷其是否為離群值：若是，計算并更新讀數向量；否則，保持原數值；S4、當待執行讀數向量集為空時，統計讀數向量集中的相同元素個數和不相同元素個數，編譯字典；S5、將S4得到的字典與R傳輸給下一個傳感器節點；S6、進入下一周期，并按照S1?S5持續循環。該方法能大幅度地壓縮數據，節省能耗和存儲空間。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基于周期傳輸模型的開關柜傳感器網絡數據壓縮方法。

背景技術

開關柜是電力系統的關鍵主設備之一，其運行狀態對整個電力系統的可靠性具有重要的影響。近年來，由開關柜故障引起的電力系統事故頻頻發生，通過無線傳感器網絡收集及監測開關柜數據是避免事故發生的有效方法。無線傳感器網絡的能耗，存儲空間，通信帶寬與處理速度等資源有限。如何節省傳感器有限資源是無線傳感器網絡的熱門研究方向之一。其中，由于傳感器處理能耗遠低于傳感器通訊能耗且傳感信息具有大量數據冗余，所以將數據先壓縮再傳輸是節省傳感器能耗的一種有效方法。同時，數據壓縮也能節省傳感器存儲空間資源。與傳統的數據壓縮方法相比，無線傳感器網絡數據壓縮算法具有低復雜度和小尺寸的特點，以達到節省存儲空間的效果。在無線傳感器網絡中，現有方法中傳感器大部分采用持續收集、壓縮、傳輸數據的模式，導致大量能量損耗和通信資源的浪費。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種基于周期傳輸模型的開關柜傳感器網絡數據壓縮方法。針對干擾等產生的數據偏差問題，本發明引入了替換離群值來處理數據，并引入皮爾遜相關系數，使得數據能在壓縮的同時保持時序，最后將處理過的數據編譯字典，減少數據的位數，使其能進一步壓縮數據。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于周期傳輸模型的開關柜傳感器網絡數據壓縮方法，包括如下步驟：

步驟S1、傳感器節點采集當前周期的讀數，并將采集的所有讀數按時間次序構建讀數向量R；

步驟S2、從待執行讀數向量集中按照加入次序選擇某一向量R_i，并根據向量R_i中元素個數將其分為兩類：第一類是將該向量R_i劃分成兩個元素個數相等的子向量，計算兩個子向量的皮爾遜相關系數和兩個子向量中元素均值差絕對值；第二類是直接計算向量中兩元素差的絕對值；

步驟S3、將步驟S2中第一類的兩個子向量中的某一讀數元素視為候補離群值，判斷候補離群值是否為離群值：若是，計算并更新讀數向量；否則，保持原數值；

步驟S4、當待執行讀數向量集為空時，統計讀數向量集中的相同元素個數和不相同元素個數，編譯字典；

步驟S5、將步驟S4得到的字典與讀數向量集R傳輸給下一個傳感器節點；

步驟S6、進入下一周期，并按照上述步驟S1-S5持續循環。

進一步地，步驟S1具體包括如下：

傳感器節點在當前周期內采集讀數，每采集一個讀數，令讀數的數量加“1”，當獲得τ個讀數時，按時間次序構建讀數向量：

R＝[r₁，r₂，...，r_τ]

上式中，τ表示當前周期的讀數總個數，τ＝2^N，N∈Z，Z為整數集；并將R加入待執行讀數向量集。

進一步地，步驟S2具體包括如下：