基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，它涉及电网三维可视化过程中电网数据的融合技术领域。它，包括以下步骤：使用PEGASIS协议使各传感器节点成链，使每个节点的信息经处理后传输给下一节点；采用Dempster‑Shafer信度函数理论对输电通道多源信息进行数据融合处理；在此基础上构建输电线路的三维GIS平台，将融合后的数据集成在三维GIS平台上。本发明专利技术能有效减少数据冗余，提高数据传输效率，方便实用且测量精度高，对输电通道产生的数据进行融合具有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统
本专利技术涉及的是电网三维可视化过程中电网数据的融合
，具体涉及基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统。
技术介绍
自电网2.0时代开启以来，电网GIS空间信息服务平台在电网数据可视化、线路规划、空间分析、电路状态监测、预警决策等方面发挥越来越重要的作用。随着智能电网的快速发展，电力设备产生的大量数据也趋于多样性、复杂性，如何进行多源数据的融合，已成为GIS平台函待解决的首要问题。其中，输电线路作为电网设备必不可少的一部分，由于其数据来源多、成分复杂、描述差异大，必须经过处理，才能满足对输电线路状态分析或风险预警等分析需求。传统勘查方法主要采用的解决方案是线路上布设大量传感器，比如：风速传感器、温度传感器、杆塔倾斜传感器、覆冰监测传感器、雷电定位传感器等，通过这些探测器可以获取输电线路的实时信息，从而动态监测输电通道走廊状态，为了增强数据可靠性和精确性，有必要增加传感器数量，缩小传感器节点之间的距离，而大量的传感器的使用使得数据繁杂、冗余多高，这无疑增加了网络能耗，而且降低了数据的有效性。为了解决上述问题，设计一种基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统尤为必要。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，结构设计合理，能有效减少数据冗余，提高数据传输效率，方便实用且测量精度高，对输电通道产生的数据进行融合具有重要的现实意义。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，包括以下步骤：(1)使用PEGASIS协议使各传感器节点成链，使每个节点的信息经处理后传输给下一节点；(2)采用Dempster-Shafer信度函数理论对输电通道多源信息进行数据融合处理；(3)在此基础上构建输电线路的三维GIS平台，将融合后的数据集成在三维GIS平台上。作为优选，所述的各传感器节点采用链式结构相连接，在传输数据前首先发射测试信号，从相邻节点分别获取传输信号的强度，强度较大的确定为该节点的最邻近节点，调整信号强度，使下节点仅且由此一个，遍历整个网络拓扑结构，全部节点会形成一条链。在链中所有节点都只连接它的最临近节点，减少了通信中各节点的传输距离，从而节省了各节点的能量，达到了节能目的；除此之外，每个节点接收上个节点的数据并与自身数据进行数据融合，然后沿簇头节点的方向传递给相邻节点，此时簇头节点轮流充当leader将数据传送至基站，这种方式既可以减轻网络拥堵又均衡了能量耗费。作为优选，所述的数据融合利用Dempster-Shafer证据理论进行，该证据理论主要有两大特点：(1)可以对“未知”状态进行表示，当事件不属于已给结果时，无法强制执行决策，避免了错误分类；(2)对事件的概率分布没有明确要求，可对缺乏精确信息的情况进行处理，避免了统计的复杂性。本专利技术的有益效果：将PEGASIS协议与Dempster-Shafer信度函数理论相结合，可以将数据存储在数据管理中心，并在此基础上构建三维GIS平台，并利用数据调用效率和提取错误率对数据融合效果进行分析；这两种方法处理的数据有效地减少了数据冗余，提高了数据传输效率，并可以有针对性地提取某一设备的状态等信息数据，对输电通道产生的数据进行融合具有重要的现实意义。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术链式结构的传递示意图；图2为本专利技术的系统架构图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，包括以下步骤：(1)使用PEGASIS协议使各传感器节点成链，使每个节点的信息经处理后传输给下一节点；(2)采用Dempster-Shafer信度函数理论对输电通道多源信息进行数据融合处理；(3)在此基础上构建输电线路的三维GIS平台，将融合后的数据集成在三维GIS平台上。本具体实施方式利用PEGASIS路由协议进行多源信息传递：为降低数据冗余量，采用PEGASIS路由协议来降低输电线路所耗能量，各传感器节点采用链式结构相连接，在传输数据前首先发射测试信号，从相邻节点分别获取传输信号的强度，强度较大的确定为该节点的最邻近节点，调整信号强度，使下节点仅且由此一个，遍历整个网络拓扑结构，全部节点会形成一条链。在链中，所有节点都只连接它的最临近节点，减少了通信中各节点的传输距离，从而节省了各节点的能量，达到了节能目的。除此之外，每个节点接收上个节点的数据并与自身数据进行数据融合，然后沿簇头节点的方向传递给相邻节点，此时簇头节点轮流充当leader将数据传送至基站，这种方式既可以减轻网络拥堵又均衡了能量耗费。经该种方法处理后，可以降低数据冗余，该过程可以看作是一个数据级排除差错的过程，可保证数据的格式一致。在进行冗余数据处理后，利用Dempster-Shafer证据理论进行多源数据融合，该证据理论主要有两大特点：(1)可以对“未知”状态进行表示，当事件不属于已给结果时，无法强制执行决策，避免了错误分类；(2)对事件的概率分布没有明确要求，可对缺乏精确信息的情况进行处理，避免了统计的复杂性。数据在经Dempster-Shafer证据理论算法进行融合处理工程中，识别框架是对数据整体进行判断的框架，基本概率分配是融合的基础，组合规则作为融合过程，可将所有证据合成一个新证据。设Θ为变量X所有可能取值的集合，且集合为互斥非空有限集合，则Θ为X的识别框架。定义m函数：2Θ→[0，1](1)并且满足公式(2)：当一个证据构成时，识别框架内的每一个可能假设或者假设组合的信任水平在[0，1]之间，且信任水平之和为1。m(A)为A的基本概率分配，表示对命题A的信任程度，即对A的支持，即：公式(3)中，Ai(i＝1，…，q)和Bj(j＝1，…，n)分别为m函数的焦元，Bj∩Ai＝A表示分配到A上的总信质，为分配到空集上的信质。Dempster合成规则是设m1，m2，…mn是n个相互独立的概率分配，则证据融合结果若干证据组合的正交和，公式如(4)所示：在Dempster-Shafer证据理论进行多个证据合成时，可以无需考虑合成的顺序问题，而且，当证据间存在矛盾和一致性差异时，可先将相似证据分组，然后在进行分组合成。本具体实施方式将融合后的数据集成在三维GIS平台上，不同的GIS软件数据模型，数据存储格式和结构也有所不同，本输电线路三维GIS平台采用C/S网络架构，整个系统基于三维GIS平台组件，在.NetFramework框架和MicroSoftVisualStudio2013集成开发环境中进行二次开发来实现，经PEGASIS建链后，D-S信度函数进行融合后的数据存储于Oracle数据库中，空间瓦片数据、输电通道专题数据、三维电网设备模型数据通过金字塔方式建立并通过空间数据服务器管理发布。本系统通过ODP.NET来访问属性数据库，主要分为数据中心模块、数据管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用PEGASIS协议使各传感器节点成链，使每个节点的信息经处理后传输给下一节点；(2)采用Dempster‑Shafer信度函数理论对输电通道多源信息进行数据融合处理；(3)在此基础上构建输电线路的三维GIS平台，将融合后的数据集成在三维GIS平台上。

【技术特征摘要】
1.基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用PEGASIS协议使各传感器节点成链，使每个节点的信息经处理后传输给下一节点；(2)采用Dempster-Shafer信度函数理论对输电通道多源信息进行数据融合处理；(3)在此基础上构建输电线路的三维GIS平台，将融合后的数据集成在三维GIS平台上。2.根据权利要求1所述的基于PEGASIS协议和信度函数理论数据融合的三维GIS系统，其特征在于，所述的各传感器节点采用链式结构相连接，在传输数据前首先发射测试信号，从相邻节点分别获取传输信号的强度，强度较大的确定为该节点的最邻近节点，调整信号强度，使下节点仅且由此一个，遍历整个网络拓扑结构，全...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚奕宇，范松海，马小敏，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51