一种面向配网信息感知的协作覆盖方法技术

本发明专利技术提供了一种面向配网信息感知的协作覆盖方法，该协作覆盖方法包括：连通的协作覆盖集合的构造，构造的协作覆盖集合可以用尽可能少的信息感知设备节点完成对所有目标节点的覆盖，并基于层次聚类的连通集合构造方法保持各协作覆盖集合的连通；协作覆盖集合的调度，引入能量比阈值的概念，将系统的生命周期划分为多个时间片段，在每一个时间片段计算感知设备集合的能量比，以此实现对集合的调度。本发明专利技术在不同时间片内通过连通协作覆盖集的构造和调度实现感知设备能源的高效利用，提高信息感知网络的使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器网络的协作覆盖方法，尤其是一种面向配网信息感知的协作覆盖方法。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大，能源和自然资源的消耗越来越大，分布式发电技术获得了越来越多的重视和应用。分布式能源以微网的形式组织，能够灵活接入和切出电网，成为智能电网的重要组成部分。虽然微网可实现对分布式能源的有效控制和管理，但是分布式能源固有的随机性和间歇性仍然对电网的稳定性存在冲击，因此需要对微网中的设备和网络进行状态监测。通过监测到的各枢纽点的电压、平衡点的电压和相位角等进行潮流计算，分析各支路功率分布、损耗，电压分布等。此外，通过监测到的温度、湿度、频率等状态信息分析是否存在故障、确定故障类型等，从而及时解决故障。为了得到大量准确全面的设备和网络的状态信息，需要根据配网中各目标节点业务需求的不同，部署相应的专门监测电压、温度、湿度、频率等状态数据的多种类别的信息感知设备。然而，传统的覆盖方式已经不能满足配网中对不同目标节点的不同监测需求，协作覆盖产生的大量监测数据的传输将加快信息感知设备节点的能源消耗，缩短信息感知网络的生命周期。因此如何实现感知设备能源的高效利用，提高信息感知网络的使用效率成为需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：协作覆盖产生的大量监测数据的传输造成感知网络生命周期缩短的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种面向配网信息感知的协作覆盖方法，包括如下步骤：步骤1，选择信息感知设备覆盖集合，按照排序规则对目标区域内的各个信息感知设备进行优先激活排序，选择优先激活排序最前端的信息感知设备加入信息感知设备覆盖集合，再对剩余未被选择激活的信息感知设备重复上述优先激活排序和选择过程，直到目标区域内全部目标节点均被覆盖；步骤2，连通信息感知设备覆盖集合，利用层次聚类方法对数据处理中心节点以及信息感知设备覆盖集合内的各个信息感知设备进行连通，实现各个信息感知设备相互之间以及信息感知设备与数据处理中心节点之间的互联；步骤3，调度信息感知设备覆盖集合，计算信息感知设备覆盖集合中能量消耗最多的信息感知设备的节点消耗值以及信息感知设备覆盖集合的集合总能量，当节点消耗值与集合总能量的能量比超过调度阈值时，设定信息感知设备覆盖集合进入休眠状态，并返回步骤1，重新选择信息感知设备覆盖集合。采用优先激活排序能够择优选择运行状态较好的信息感知设备加入信息感知设备覆盖集合，使信息感知设备覆盖集合始终保持较好的运行状态；采用层次聚类方法来实现信息感知设备覆盖集合内各个节点之间的连通性，使信息感知设备覆盖集合始终保持较小的节点规模，避免能量浪费；采用信息感知设备覆盖集合的调度能够在信息感知设备覆盖集合生命周期结束前重新构建新的信息感知设备覆盖集合，实现在不同时间片内通过协作调度实现信息感知设备能源的高效利用，提高信息感知网络的使用效率，确保信息感知设备覆盖集合数据传输的可靠性。作为本专利技术的进一步限定方案，步骤1中，设定的排序规则为：在剩余能量超过能量阈值的各个信息感知设备中，根据覆盖目标节点数的多少以及已被选择激活的次数进行优先激活排序。设置能量阈值能够确保选择激活的信息感知设备均是能量充足的，确保选择的信息感知设备覆盖集合可长时间可靠运行。作为本专利技术的进一步限定方案，步骤1中，优先激活排序的具体步骤为：步骤1.1，获取目标区域内各个信息感知设备覆盖目标节点的数目num1以及各个信息感知设备已被选择激活工作的次数num2；步骤1.2，按照公式num1-ωnum2计算各个信息感知设备的优先激活值，并按照大小顺序对各个优先激活值进行优先激活排序，式中ω为次数num2的计算比例系数。通过计算各个信息感知设备的优先激活值可将覆盖目标节点的数目num1以及已被选择激活工作的次数num2相结合，不仅融合了覆盖值和剩余能量，而且还便于优先激活排序计算。作为本专利技术的进一步限定方案，步骤1.1中，获取目标区域内各个信息感知设备覆盖目标节点的数目num1以及各个信息感知设备已被选择激活工作的次数num2的具体步骤为：步骤1.1.1，对目标区域内的所有目标节点进行编号，并且每一个目标节点都维护一个部署表，部署表中包括该目标节点需要的信息感知设备的种类以及该目标节点是否已经选择相应种类的信息感知设备来监测该目标节点，初始化部署表中的所有值为1，如果已经选择相应种类的信息感知设备，则设置对应信息感知设备的种类值为0，否则设置为1；步骤1.1.2，对于目标区域内的每一个信息感知设备，各自维护一个覆盖表，覆盖表用来记录各个信息感知设备可以覆盖目标节点的编号，每一个信息感知设备均有一个能量剩余值，记录各个信息感知设备的剩余能量以及信息感知设备已被选择激活工作的次数num2；步骤1.1.3，按照编号对目标节点进行逐个查询计算，对于i号目标节点，首先查询其部署表，如果目标节点的部署表中没有相应种类的信息感知设备，则跳过该目标节点查询计算第i+1号目标节点，如果有相应种类的信息感知设备且部署表中的对应值为1，则计算该信息感知设备与目标节点的距离是否小于等于该信息感知设备的覆盖半径，如果小于等于则将该目标节点号i记录到该信息感知设备的覆盖表中，否则跳过该目标节点查询计算第i+1号目标节点，直到所有目标节点都被查询计算过；步骤1.1.4，查询各个信息感知设备的覆盖表，获取各个覆盖表中记录的覆盖目标节点的数目num1。通过判断部署表中对应位置为0或1，可快速判断出相应目标节点已选择或未选择该类信息感知设备进行覆盖，有效提高了统计计算效率，且能够避免将已选择信息感知设备的目标节点重复选择，确保信息感知设备具备较高的利用率，同时也能够避免不必要的重复数据传输造成的能量损失。作为本专利技术的进一步限定方案，比例系数ω的取值范围为0.4～0.6。采用0.4～0.6的取值范围能够满足配电网中目标节点的分布特征。作为本专利技术的进一步限定方案，步骤2中，利用层次聚类方法对数据处理中心节点以及信息感知设备覆盖集合内的各个信息感知设备进行连通的具体步骤为：步骤2.1，将数据处理中心以及信息感知设备覆盖集合内的所有节点按照区域位置分为多个组，每个组内至少包括两个节点，组内各个节点之间可相互通信；步骤2.2，计算任意两个组中距离最近的信息感知设备节点之间的距离，选择出距离最近的两个组；步骤2.3，找到目标区域中在距离最近的两个组之间且剩余能量超过能量阈值的信息感知设备作为中继节点，将该中继节点加入到两个组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向配网信息感知的协作覆盖方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，选择信息感知设备覆盖集合，按照排序规则对目标区域内的各个信息感知设备进行优先激活排序，选择优先激活排序最前端的信息感知设备加入信息感知设备覆盖集合，再对剩余未被选择激活的信息感知设备重复上述优先激活排序和选择过程，直到目标区域内全部目标节点均被覆盖；步骤2，连通信息感知设备覆盖集合，利用层次聚类方法对数据处理中心节点以及信息感知设备覆盖集合内的各个信息感知设备进行连通，实现各个信息感知设备相互之间以及信息感知设备与数据处理中心节点之间的互联；步骤3，调度信息感知设备覆盖集合，计算信息感知设备覆盖集合中能量消耗最多的信息感知设备的节点消耗值以及信息感知设备覆盖集合的集合总能量，当节点消耗值与集合总能量的能量比超过调度阈值时，设定信息感知设备覆盖集合进入休眠状态，并返回步骤1，重新选择信息感知设备覆盖集合。

【技术特征摘要】
1.一种面向配网信息感知的协作覆盖方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，选择信息感知设备覆盖集合，按照排序规则对目标区域内的各个信息感知设备
进行优先激活排序，选择优先激活排序最前端的信息感知设备加入信息感知设备覆盖集
合，再对剩余未被选择激活的信息感知设备重复上述优先激活排序和选择过程，直到目标
区域内全部目标节点均被覆盖；
步骤2，连通信息感知设备覆盖集合，利用层次聚类方法对数据处理中心节点以及信息
感知设备覆盖集合内的各个信息感知设备进行连通，实现各个信息感知设备相互之间以及
信息感知设备与数据处理中心节点之间的互联；
步骤3，调度信息感知设备覆盖集合，计算信息感知设备覆盖集合中能量消耗最多的信
息感知设备的节点消耗值以及信息感知设备覆盖集合的集合总能量，当节点消耗值与集合
总能量的能量比超过调度阈值时，设定信息感知设备覆盖集合进入休眠状态，并返回步骤
1，重新选择信息感知设备覆盖集合。
2.根据权利要求1所述的面向配网信息感知的协作覆盖方法，其特征在于，步骤1中，设
定的排序规则为：在剩余能量超过能量阈值的各个信息感知设备中，根据覆盖目标节点数
的多少以及已被选择激活的次数进行优先激活排序。
3.根据权利要求1或2所述的面向配网信息感知的协作覆盖方法，其特征在于，步骤1
中，优先激活排序的具体步骤为：
步骤1.1，获取目标区域内各个信息感知设备覆盖目标节点的数目num1以及各个信息感
知设备已被选择激活工作的次数num2；
步骤1.2，按照公式num1-ωnum2计算各个信息感知设备的优先激活值，并按照大小顺序
对各个优先激活值进行优先激活排序，式中ω为次数num2的计算比例系数。
4.根据权利要求3所述的面向配网信息感知的协作覆盖方法，其特征在于，步骤1.1中，
获取目标区域内各个信息感知设备覆盖目标节点的数目num1以及各个信息感知设备已被
选择激活工作的次数num2的具体步骤为：
步骤1.1.1，对目标区域内的所有目标节点进行编号，并且每一个目标节点都维护一个
部署表，部署表中包括该目标节点需要的信息感知设备的种类以及该目标节点是否已经选
择相应种类的信息感知设备来监测该目标节点，初始化部署表中的所有值为1，如果已经选
择相应种类的信息感知设备，则设置对应信息感知设备的种类值为0，否则设置为1；
步骤1.1.2，对于目标区域内的每一个信息感知设备，各自维护一个覆盖表，覆盖表用
来记录各个信息感知设备可以覆盖目标节点的编号，每一个信息感知设备均有一个能量剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦磊，陆忞，欧清海，刘柱，郭少勇，徐威，严东，刘少君，赵新建，李维，高莉莎，
申请(专利权)人：江苏省电力公司南京供电公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32