[发明专利]基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统

说明书

本发明公开了一种基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统，包括多个检测节点，还包括光通信接收解调模块和数据处理模块；所述检测节点包括振动能量收集模块、传感模块和光通信调制发射模块。检测节点通过摩擦纳米发电机转换和收集能量，使用传感模块采集多类传感数据，通过光通信调制发射模块进行调制和发射，光通信接收解调模块对应接收、解调，传递给数据处理模块处理，处理过程包括对同类传感数据使用加权最小二乘法融合，对异类传感数据使用模糊综合评价法进行分析，最终得到监测结果。本发明对数据的两层分析提高了传感器所采集数据的精度，提高数据融合输出结果的有效性和可靠性。检测节点具有体积小、质量轻、自供电的特点。

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，尤其是一种基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统。

背景技术

电网输电线路因受环境影响而运行状态复杂多变，覆冰、舞动和雷击等现象均会引起基础参量(如温度、弧垂和振动等)的有规律变化，输电线路的运行安全需要传感设备对这些参量进行感知与监测，以提前安全预警。然而，传统的输电线路在线监测方案的监测数据单一，现有电线数据监测往往只能孤立的监测某一两种环境参数，结果较为片面；并且存在监测范围受限的问题，监测范围常常限制于单个传感器周围的小片区域，忽略了输电线路其他区域的参数。这种传统的输电线路监测导致各组监测数据之间存在较大的误差，联动综合的数据分析也比较困难。随着人们对于输电线路检测及管理方面工作的效率和质量等方面要求的日益增高，传统的监测手段已经不能够满足当下对于更加实时、高效的线路监测系统的需求，因此，多传感器数据融合技术为开发实现更加实时、智能、高效的输电线路监测系统提供了可靠思路。

另外，当前输电线路传感器电能主要由传统化学电池供给或通过高压输电线获取，化学电池如锂电池等存在使用寿命短、报废后更换难度大成本高等缺陷。近来，通过收集环境能实现自取能传感逐渐成为输电线路监测系统供能技术的主要发展趋势。对于自取能的供电方式，通常通过收集太阳能等环境能并将其转化为电能从而实现系统能源供应，但太阳能作为环境能之一其能量转化效率太阳光照射的强烈程度息息相关，特别是在全天阳光照射总量较弱的地区，太阳能为输电线路监测节点的供电效果将大打折扣。同样是环境能，人们往往忽略作为输电线路严重危害之一的微风振动所携带的能量，因微风振动发生条件较易，因而其能量供给持续性非常可观，如若采用摩擦纳米发电机实现对微风振动能量的采集并转换为电能应用于传感器的自供能，这种技术将具有非常广阔的应用前景。

对于监测的数据，数据量庞大，并且无法直观、准确地反映出现场的环境情况。数据融合技术是一种在信息不丢失的前提下，采用一定的算法来减少数据量，从而达到减少存储空间，提高数据的存储、传输与处理效率的方法，此方法为多层次、多方面处理自动检测、联系、相关、估计以及来源的信息和数据的组合过程，并且其数据可由一个或多个信息源提供。在输电线路在线监测系统中，数据融合通过将依照时间顺序获取的海量若干传感器观测的多源数据按照一定规则进行自动的综合分析，从而完成所需要的决策和估计任务。数据融合可以在很大程度上提高数据的可靠性和精确程度，同时也可以在输电线路监测系统决策时提供一个有效的数据支持，这对于输电线路监测系统的可靠有效的决策和管理具有很大的学术和实用意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统，以实现对输电线路环境的多维度、自供能、低功耗、无干扰监测。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统，包括至少一个检测节点，还包括光通信接收解调模块和数据处理模块；所述检测节点包括振动能量收集模块、传感模块和光通信调制发射模块；其中：

所述振动能量收集模块被配置为：采集振动能量并转换为电能存储，为检测节点供电；

所述传感模块被配置为：采集检测节点所在位置的若干类传感数据；