[发明专利]输电线杆故障监测专家系统

说明书

技术领域

本发明涉及线杆监测系统，具体为输电线杆故障监测专家系统。

背景技术

随着科技的发展，人们的生活水平越来越高，对电的依赖程度越来越大，这对于电网供电安全与可靠性能提出了越来越高的要求。其中输电线杆在电力的传输与分配中起着非常重要的作用，它影响着电力系统的安全和效益。近年来，随着环境污染严重，再加上自然因素的影响，杆塔的开裂、倾斜、杆塔变形、倾倒、坍塌都将对输电网的安全运行造成极大威胁，对人们生命财产造成损失。又因为输电线杆多分布在野外深山之中，输电线杆出现的故障和出现故障的原因很难确定，而如果只是采用人工定期巡查，会耗费大量资源而且效率低下。

目前国内已开始研究输电设备的监测系统，例如输电杆塔倾斜在线监测系统、杆塔倾斜测量系统等输电设备监测系统，国外对输电设备的监测装置有机器人和无人直升机等。但这些方案只能起到监测作用，并不能进行故障原因的判断并给出改善措施与维修方案。因此研究一种可在线监测并可以进行故障原因判断并给出改善措施与维修方案的输电线杆故障监测专家系统具有重要的意义。

发明内容

本发明解决目前输电线杆监测系统不能进行故障原因判断并给出改善措施与维修方案的问题，提供一种输电线杆故障监测专家系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：输电线杆故障监测专家系统，包括无线传感器模块，无线网络汇聚节点、监控中心数据采集模块和工控机；所述无线传感器模块包括传感器、无线通信电路和电源；所述工控机包括数据库模块和显示模块；所述监控中心数据采集模块通过PCI接口与工控机中的数据库模块连接，数据库模块与显示模块连接。传感器负责采集监测区域内的信息并把数据转发到通信电路，通信电路负责存储和处理采集到的数据并与其他传感器模块进行无线通信，交换控制消息和收发采集到的数据，电源为传感器和通信电路提供所需的能量。无线网络汇聚节点作为连接无线传感器模块与监控中心数据采集模块的桥梁，实现协议栈之间的通信协议转换，同时发布监控中心数据采集模块发出的监测任务，并把收集到的监测数据转发至监控中心数据采集模块。监控中心数据采集模块负责将接收到的数据信号进行分析处理，并传输给数据库模块。数据库模块存储有包括输电线杆出现过的各种故障及解决措施以及有关于输电线杆故障的知识与研究成果等数据内容。数据库模块内编有基于C4.5学习算法而改进的SPR-C4.5算法，可对接收到的数据进行处理，分析判断输电线杆的健康状况，预测健康状况发展趋势，针对出现的故障进行原因判断分析，并给出改善措施与维修方案。显示模块将数据库模块给出的故障原因显示在屏幕上。

应用于输电线杆故障监测专家系统的故障判断方法包括以下步骤：1）、设计训练实例集S；数据库模块根据所述传感器的监测数据类型设计数据库表，然后选择监测到的故障信息的有效字段来建立训练实例集S；2）、构建多个决策树M；数据库模块计算实例集S中每个属性的信息增益和信息增益率，选取信息增益率最大的属性，它的每个可能取值对应的子集为S1、S2……Sn；3）、数据库模块计算S1中的每个属性的信息增益和信息增益率，选取信息增益率最大的属性作为根结点属性N；4）、根结点属性N每个可能取值都对应着一个子集，对该子集反复执行步骤3），直到观测数据在分类属性上取值相同时，生成决策树M1；5）、同理生成决策树M2、M3……Mn；6）、判断决策树是否过多导致内存不足或计算效率变慢，如果是，则将部分决策树存入硬盘，然后进行下一步骤；如果否，则直接进行下一步骤；7）、将每个决策树分别转换成相应的规则集，去掉影响估算精度的规则，然后对规则排序，由此判断新的实例的故障现象；8）、如果步骤7）中的规则集为空，即内存中的决策树无法判断出故障原因，调用硬盘中存储的决策树，并返回7）步骤，否则，直接跳至下一步骤；9）、将出现的故障现象与数据库模块中存储的输电线杆出现过的各种故障及解决措施相匹配，根据出现概率由大到小排序后给出故障原因判断及解决措施列表；10）、将列表数据传输给显示模块并显示出来。