【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，尤其涉及一种电力管廊自适应通信环境监测的方法及装置。
技术介绍
1、在电力管廊出现故障或其他异常状况时，为了及时了解此时电力管廊内情况，需要布置应急通信网络和环境数据传感器，借助应急通信网络实时监测环境数据，保证作业人员的安全。应急通信网络基站和环境数据传感器采用应急电源供电，为了保证续航时间，其能耗问题不容忽略。传感器能耗主要由感知即采样、计算、传输radio三个部分组成，其中，最为关键的是通信传输，节点间通信所耗能量远远大于节点上工作的能量。
2、电力管廊中处于正常状态时，环境数据变化很小，此时，可以增加数据上传间隔，从而减少通信传输量，降低损耗，进而减轻数据存储压力。但是过大的数据上传时间可能造成异常数据的丢失，不能及时对异常状态做出反映。
3、过大的数据上传时间导致数据丢失，成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种电力管廊自适应通信环境监测的方法及装置，解决上传的环境数据丢失的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案在于如下方面：
3、一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，包括如下步骤：步骤s1：初始化参数，包括采样间隔时间tmin、上传间隔倍数k和环境数据波动程度θ；步骤s2：以采样间隔时间tmin采样获得环境数据；步骤s3：将上传时间t＝tmin*k时获得的环境数据上传；步骤s4：预测获得下一时刻的环境数据；步骤s5：采集获得下一时刻的环境数据，计算获得下一
4、进一步的技术方案在于：所述步骤s1中，采样间隔时间tmin＝100ms，上传间隔倍数k＝1，环境数据波动程度θ＝1。
5、进一步的技术方案在于：所述步骤s4中，接收获得步骤s3上传的环境数据，根据上传时间t＝tmin*k，选取历史环境数据序列y(t)，基于时序预测算法预测获得下一时刻的环境数据并共享。
6、进一步的技术方案在于：所述步骤s4中，基于时序预测模型transformer-lstm预测获得下一时刻的环境数据，时序预测模型transformer-lstm包括输入层、transformer网络层、lstm网络层、连接层、全连接层和输出层，输入层与transformer网络层连接，输入层与lstm网络层连接，transformer网络层与连接层连接，lstm网络层与连接层连接，连接层与全连接层连接，全连接层与输出层连接。
7、进一步的技术方案在于：所述步骤s5中，当获得下一时刻环境数据的预测数值，采集获得下一时刻的环境数据即采样数值，基于下一时刻环境数据的预测数值和采样数值计算获得误差率。
8、进一步的技术方案在于：所述步骤s6中，判断预测的误差率大小和当前环境数据波动程度θ，误差率阈值为0.1，最小环境数据波动程度θmin＝0.8，最大环境数据波动程度θmax＝1.2。
9、进一步的技术方案在于：所述步骤s7中，计算环境数据波动程度采用指数加权方法ema，计算短期平滑值lshort和长期平滑值llong；指数加权计算方法为ln+1＝βln+(1-β)yn+1，yn+1为n+1时刻的数据实际值，ln为前n个时刻数据的指数加权平均值，β为权重，β＝0.9时，对应计算得到lshort；β＝0.7时，对应计算得到llong。
10、一种电力管廊自适应通信环境监测的装置，用于实现上述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，包括应急通信基站、手持式环境数据采集器、无线网络路由器和上位机以及初始化参数模块、采样模块、上传模块、预测环境数据模块、计算误差率模块、上传间隔倍数k加一模块和上传间隔倍数k减一模块，所述应急通信基站位于电力管廊中，应急通信基站与无线网络路由器无线连接并通信，所述手持式环境数据采集器与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与应急通信基站无线连接并通信，所述上位机位于管理室中，上位机与无线网络路由器有线连接并通信。
11、进一步的技术方案在于：所述应急通信基站包括应急通信无线基站、环境数据采集器和应急电源，环境数据采集器，应急通信无线基站与环境数据采集器电连接并通信，应急电源与应急通信无线基站供电连接，应急电源与环境数据采集器供电连接，形成一体化的应急通信基站；应急通信基站中的应急通信无线基站与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与应急通信基站中的应急通信无线基站无线连接并通信，形成无线应急通信网络；初始化参数模块和预测环境数据模块运行于上位机上，采样模块、上传模块、计算误差率模块、上传间隔倍数k加一模块和上传间隔倍数k减一模块运行于环境数据采集器上。
12、进一步的技术方案在于：所述步骤s1中，上位机初始化参数并发往环境数据采集器；环境数据采集器为手持式环境数据采集器或者应急通信基站的环境数据采集器；所述步骤s2中，环境数据采集器以采样间隔时间tmin采样获得环境数据；所述步骤s3中，环境数据采集器将上传时间t＝tmin*k时获得的环境数据发往上位机；所述步骤s4中，上位机接收获得步骤s3上传的环境数据，根据上传时间t＝tmin*k，选取历史环境数据序列y(t)，基于时序预测算法预测获得下一时刻的环境数据并发往环境数据采集器；所述步骤s5中，当环境数据采集器获得下一时刻环境数据的预测数值，采集获得下一时刻的环境数据即采样数值，基于下一时刻环境数据的预测数值和采样数值计算获得误差率；所述步骤s6中，环境数据采集器判断预测的误差率大小和当前环境数据波动程度θ，更新后的k发往上位机；所述步骤s7中，环境数据采集器计算获得环境数据波动程度θ，将k发往上位机。
13、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
14、一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，包括如下步骤：步骤s1：初始化参数，包括采样间隔时间tmin、上传间隔倍数k和环境数据波动程度θ；步骤s2：以采样间隔时间tmin采样获得环境数据；步骤s3：将上传时间t＝tmin*k时获得的环境数据上传；步骤s4：预测获得下一时刻的环境数据；步骤s5：采集获得下一时刻的环境数据，计算获得下一时刻环境数据的误差率；步骤s6：当预测的误差率的绝对值小于误差率阈值并且最小环境数据波动程度θmin＜环境数据波动程度θ＜最大环境数据波动程度θmax时将上传间隔倍数k加一并更新共享；步骤s7：计算获得环境数据波动程度θ，当环境数据波动程度θ＞最大环境数据波动程度θmax或者环境数据波动程度θ＜最小环境数据波动程度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：初始化参数，包括采样间隔时间tmin、上传间隔倍数K和环境数据波动程度θ；步骤S2：以采样间隔时间tmin采样获得环境数据；步骤S3：将上传时间t＝tmin*K时获得的环境数据上传；步骤S4：预测获得下一时刻的环境数据；步骤S5：采集获得下一时刻的环境数据，计算获得下一时刻环境数据的误差率；步骤S6：当预测的误差率的绝对值小于误差率阈值并且最小环境数据波动程度θmin＜环境数据波动程度θ＜最大环境数据波动程度θmax时将上传间隔倍数K加一并更新共享；步骤S7：计算获得环境数据波动程度θ，当环境数据波动程度θ＞最大环境数据波动程度θmax或者环境数据波动程度θ＜最小环境数据波动程度θmin时将上传间隔倍数K减一，否则K不变；将K更新共享，执行步骤S3。
2.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤S1中，采样间隔时间tmin＝100ms，上传间隔倍数K＝1，环境数据波动程度θ＝1。
3.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，
4.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤S4中，基于时序预测模型Transformer-LSTM预测获得下一时刻的环境数据，时序预测模型Transformer-LSTM包括输入层、Transformer网络层、LSTM网络层、连接层、全连接层和输出层，输入层与Transformer网络层连接，输入层与LSTM网络层连接，Transformer网络层与连接层连接，LSTM网络层与连接层连接，连接层与全连接层连接，全连接层与输出层连接。
5.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤S5中，当获得下一时刻环境数据的预测数值，采集获得下一时刻的环境数据即采样数值，基于下一时刻环境数据的预测数值和采样数值计算获得误差率。
6.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤S6中，判断预测的误差率大小和当前环境数据波动程度θ，误差率阈值为0.1，最小环境数据波动程度θmin＝0.8，最大环境数据波动程度θmax＝1.2。
7.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤S7中，计算环境数据波动程度采用指数加权方法EMA，计算短期平滑值Lshort和长期平滑值Llong；指数加权计算方法为Ln+1＝βLn+(1-β)yn+1，yn+1为n+1时刻的数据实际值，Ln为前n个时刻数据的指数加权平均值，β为权重，β＝0.9时，对应计算得到L short；β＝0.7时，对应计算得到L long。
8.一种电力管廊自适应通信环境监测的装置，用于实现权利要求1～7中任意一项所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：包括应急通信基站、手持式环境数据采集器、无线网络路由器和上位机以及初始化参数模块、采样模块、上传模块、预测环境数据模块、计算误差率模块、上传间隔倍数K加一模块和上传间隔倍数K减一模块，所述应急通信基站位于电力管廊中，应急通信基站与无线网络路由器无线连接并通信，所述手持式环境数据采集器与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与应急通信基站无线连接并通信，所述上位机位于管理室中，上位机与无线网络路由器有线连接并通信。
9.根据权利要求8所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的装置，其特征在于：所述应急通信基站包括应急通信无线基站、环境数据采集器和应急电源，环境数据采集器，应急通信无线基站与环境数据采集器电连接并通信，应急电源与应急通信无线基站供电连接，应急电源与环境数据采集器供电连接，形成一体化的应急通信基站；应急通信基站中的应急通信无线基站与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与无线网络路由器无线连接并通信，手持式环境数据采集器与应急通信基站中的应急通信无线基站无线连接并通信，形成无线应急通信网络；初始化参数模块和预测环境数据模块运行于上位机上，采样模块、上传模块、计算误差率模块、上传间隔倍数K加一模块和上传间隔倍数K减一模块运行于环境数据采集器上。
10.根据权利要求9所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的装置，其特征在于：所述步骤S1中，上位机初始化参数并发往环境数据采集器；环境数据采集器为手持式环境数据采集器或者应急通信基站的...
【技术特征摘要】
1.一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤s1：初始化参数，包括采样间隔时间tmin、上传间隔倍数k和环境数据波动程度θ；步骤s2：以采样间隔时间tmin采样获得环境数据；步骤s3：将上传时间t＝tmin*k时获得的环境数据上传；步骤s4：预测获得下一时刻的环境数据；步骤s5：采集获得下一时刻的环境数据，计算获得下一时刻环境数据的误差率；步骤s6：当预测的误差率的绝对值小于误差率阈值并且最小环境数据波动程度θmin＜环境数据波动程度θ＜最大环境数据波动程度θmax时将上传间隔倍数k加一并更新共享；步骤s7：计算获得环境数据波动程度θ，当环境数据波动程度θ＞最大环境数据波动程度θmax或者环境数据波动程度θ＜最小环境数据波动程度θmin时将上传间隔倍数k减一，否则k不变；将k更新共享，执行步骤s3。
2.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s1中，采样间隔时间tmin＝100ms，上传间隔倍数k＝1，环境数据波动程度θ＝1。
3.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s4中，接收获得步骤s3上传的环境数据，根据上传时间t＝tmin*k，选取历史环境数据序列y(t)，基于时序预测算法预测获得下一时刻的环境数据并共享。
4.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s4中，基于时序预测模型transformer-lstm预测获得下一时刻的环境数据，时序预测模型transformer-lstm包括输入层、transformer网络层、lstm网络层、连接层、全连接层和输出层，输入层与transformer网络层连接，输入层与lstm网络层连接，transformer网络层与连接层连接，lstm网络层与连接层连接，连接层与全连接层连接，全连接层与输出层连接。
5.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s5中，当获得下一时刻环境数据的预测数值，采集获得下一时刻的环境数据即采样数值，基于下一时刻环境数据的预测数值和采样数值计算获得误差率。
6.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s6中，判断预测的误差率大小和当前环境数据波动程度θ，误差率阈值为0.1，最小环境数据波动程度θmin＝0.8，最大环境数据波动程度θmax＝1.2。
7.根据权利要求1所述的一种电力管廊自适应通信环境监测的方法，其特征在于：所述步骤s7中，计算环境数据波动程度采用指数加权方法ema，计算短期平滑值lshort和长期平滑值llong；指数...
【专利技术属性】
技术研发人员：李乾，张珺，郭康，王思莹，张泽昕，孙晓云，王明明，陈勇，何朝峰，司宇，邢卉，高天时，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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