[发明专利]一种配电台区末端数据采集装置及方法

权利要求书

1.一种配电台区末端数据采集装置，与远程计算中心通信连接，其特征是，包括：传感器单元、供电单元、控制单元以及通讯单元，所述传感器单元采用双通道数据上传方式，分别采集电气量以及非电气量数据，并将采集的电气量以及非电气量数据根据控制单元设定的数据传输方案上传至控制单元；所述供电单元的供电输出端与传感器单元的供电输入端连接，用于根据控制单元的数据传输方案为传感器单元供电；所述控制单元接收传感器单元上传的数据，根据能量供应以及网络信道分配设定数据传输方案，并针对不同类型的计算任务进行隔离，实现不同类型计算任务的并行处理；所述控制单元通过通讯单元与远程计算中心通信连接；传感器单元包括电气量传感器模块以及非电气量传感器模块，所述电气量传感器模块中的传感器用于采集配电区末端电力设备的电气量数据，所述非电气量传感器模块中的传感器用于采集配电区末端电气设备的非电气量数据；所述供电单元中包括若干供电模块，每个供电模块用于对传感器单元中对应的一传感器进行供电；其中，根据能量供应以及网络信道分配设定数据传输方案具体包括：

获取供电模块的能量供应信息以及传感器的网络信道传输状态；

建立网络信道分配公式：

其中，n为第n个传感器或供电模块，B_n(t)为传感器n所分配的最优网络信道；N为传感器个数，m为传感器n中某网络信道，M为传感器n中网络信道的个数；Q_nm(t)为t时刻第n个传感器中第m网络信道数据队列、E_n(t)为供电模块n中无源取能部分电量动态队列；R_nm(t)为t时刻第n个传感器中第m网络信道数据队列Q_nm(t)的离开速率；ρ_n为供电模块n的扰动变量，用于保证供电模块n为传感器n的数据传输提供能量；为传感器n的静态功耗；Δn为传感器n的功耗与传输功率的相关性系数；x_nm(t)为t时刻第n个传感器中第m网络信道分配指示变量；p_nm(t)为t时刻第n个传感器中第m网络信道的最优传输功率；为传感器n在网络信道m上的最大传输功率；

网络信道分配的约束条件为：

为传感器n在网络信道m上的最大传输功率；

根据拉格朗日算法以及约束条件求解网络信道分配公式，获得传感器的网络信道分配方案；

建立传感器供电方案公式：

L_n(t)＝min(E_n(t)-ρ_n)D_n(t)+(E_n(t)-ρ_n)C_n(t)，其中，C_n(t)为供电模块n中无源取能子模块在时刻t的充电量；L_n(t)为传感器n的供电方案；D_n(t)供电模块n中电池部分的能耗；

传感器供电方案的约束条件为：

F_n(t)为供电模块n中无源取能子模块在时刻t的放电量，μ为供电模块n的损耗系数；为供电模块n中无源取能子模块电量的最大值；

根据传感器供电方案的约束条件，如果供电模块中无源取能子模块的能量大于第一阈值，确定传感器第一供电方案；如果供电模块中无源取能子模块的能量大于第二阈值且小于第一阈值，确定传感器第二供电方案；如果供电模块中无源取能子模块的能量小于第二阈值，确定传感器第三供电方案。

2.根据权利要求1所述的配电台区末端数据采集装置，其特征是，传感器单元采用双通道数据上传方式，分别采集电气量以及非电气量数据，并将采集的电气量以及非电气量数据根据控制单元设定的数据传输方案上传至控制单元具体是：传感器单元将第一通道采集的电气量数据直接上传至控制单元；传感器单元将第二通道采集的非电气量数据进行数据压缩后，根据控制单元设定的数据传输方案上传至控制单元。

3.根据权利要求1所述的配电台区末端数据采集装置，其特征是，所述供电模块包括无源取能子模块以及电池，无源取能子模块包括射频能量收集电路、振动能量收集电路以及电容，所述射频能量收集电路用于收集射频能量，并将收集的射频能量转换为电能储存到电容中；所述振动能量收集电路用于收集振动能量，并将收集的振动能量转换为电能储存到电容中；所述电容以及电池共同为对应的传感器供电。