一种电力物联网传感器同步采集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电力物联网传感器同步采集方法及装置，该方法包括：对控制节点进行时间同步；以控制节点时钟为基准，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间；考虑所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，并下发数据采集触发时间；进行传感器节点同步数据采集及上传。本发明专利技术通过在控制节点预测实际数据传输过程中的延迟时间来为传感器节点提供统一的时间基准，使得传感器时间可以与卫星时间同步并通过广播信道下发统一的数据采集策略，实现多传感器节点在一个需要的时间完成数据同步采集。数据同步采集。数据同步采集。

【技术实现步骤摘要】
一种电力物联网传感器同步采集方法及装置


[0001]本专利技术属于泛在电力物联网
，涉及一种电力物联网传感器同步采集方法及装置。

技术介绍

[0002]泛在电力物联网的基础是感知层的电力设备，电力设备的运行状态信息包括电压、电流、频率、相位、功率等基础数据；环境信息包括电力系统运行环境的温度数据、红外数据等。实时同步的采集感知层电力设备的运行状态信息和环境信息对电力物联网的智能管理和维护具有重要作用。在电力物联网中，电力设备的运行状态信息和环境信息的采集由相应的传感器节点完成。控制节点汇集各传感器节点采集的数据信息，再通过基站或者以太网接入互联网上传数据到云端。由于各采集设备的采样对象、采样方式、采样周期、采样后处理、时钟晶振温漂等不确定性因素导致当前电力物联网电力设备各节点的传感器采样数据不同步，所采集的数据无法真实的反映现实世界的变化，从而无法保证电力系统稳定运行。
[0003]目前已经有多种时间同步方法被应用到物联网领域的传感器同步采集，例如FTSP（洪泛时间同步协议）、RBS（参考消息时间同步）、TPSN（无线传感器网络时间同步协议）、DMTS（延迟测量时间同步）等，总的来说这些研究集中于三种时间同步模型的优化：第一种时间同步模型是最简单的模型，以逻辑时间来表达事件发生的顺序关系，仅维护传感器节点之间进行采集任务的时间关联。第二种时间同步模型是以相对时间为基准，每个节点都维护独立的时钟，节点时钟之间相互不同步，节点只存储节点本身与网络中其他节点的相对时间信息，由此完成时间同步的任务。第三种时间同步模型是网络中的每个节点都维护一个时钟，整个网络中的节点都同步一个参考节点的时钟，保证全局时钟同步，是最复杂的模型。
[0004]以逻辑时间为基准的时间同步模型弱化了时间同步的概念，实际上只关注了不同传感器节点事件的发生顺序，而无法与现实世界的绝对时间同步。以相对时间为基准的时间同步模型和设置全局时钟的时间同步模型通过时间同步算法对齐了传感器节点的时钟，但在所有节点间保持时间同步的信令开销很大。总的来说，由于不同传感器节点处理时间不等、时钟晶振的温漂等实际因素的影响，现有技术无法高效低成本的实现无线传感器节点在某一个需要的时间同步采集数据。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电力物联网传感器同步采集方法及装置，解决传统时间同步模型不能低成本的处理不同传感器节点采样差异、时钟晶振的温漂等实际因素引起的延迟问题，同时满足输电力物联网无线传感器网络对时间自同步的需求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种电力物联网传感器同步采集方法，包括：
对控制节点进行时间同步；所述控制节点为电力物联网中运行物联网应用，并与上层云端通信的节点；以控制节点时钟为基准，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间；根据所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，并获取数据采集触发时间；基于数据采集触发时间进行传感器节点同步数据采集及上传。
[0007]优选的，还包括：初始化控制节点及外设设备。
[0008]优选的，所述对控制节点进行时间同步包括：通过NB
‑
IoT通信模块采用全球卫星导航系统/全球定位系统/北斗卫星导航系统进行卫星授时，使用卫星授时时间同步控制节点的时钟；或者，通过以太网模块获取当前的网络时间，使用获取的网络时间同步控制节点的时钟。
[0009]优选的，所述计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间，包括：根据控制节点下发的第一次同步信号的时间T1和控制节点收到传感器节点应答信息的时间T2，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间：τ=(T2
‑
T1)/2。
[0010]优选的，考虑所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，包括：根据控制节点在T3时刻向传感器节点下发的第二次同步信号及传输延迟时间，同步传感器节点时钟的时间为T3+τ/2；以及，根据控制节点下发的同步信号解析出下一次数据采集触发时间T_set。
[0011]优选的，所述计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间，包括：训练传输延迟时间的预测模型，并使用Tensorflow Lite converter工具转换为TFLite预测模型，将该TFLite预测模型嵌入到控制节点中运行，实时预测控制节点到传感器节点的传输延迟时间τ。
[0012]优选的，考虑所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，包括：根据控制节点在T时刻向传感器节点下发的同步信号及传输延迟时间，同步传感器节点时钟的时间为T+τ；以及，根据控制节点下发的同步信号解析出下一次数据采集触发时间T_set。
[0013]优选的，所述控制节点能够并行与多个传感器节点进行通信。
[0014]优选的，所述训练传输延迟时间的预测模型，包括：循环进行如下操作：控制节点通过广播信道下发当前时间T1；传感器节点向控制节点返回应答信息，记录控制节点收到传感器节点应答信息的时间T2；基于T1和T2计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间：τ=(T2
‑
T1)/2；收集传感器节点传输延迟时间τ及影响τ的数据作为训练集，基于神经网络训练传
输延迟时间的预测模型。
[0015]优选的，所述进行传感器节点同步数据采集及上传，包括：当传感器节点当前时间满足下一次数据采集触发时间时，利用时钟驱动传感器节点对应的传感器，触发传感器进行数据采集；传感器节点使用串口空闲中断为完成采集的数据打上时间戳T_set并发送给控制节点。
[0016]本专利技术还提供一种电力物联网传感器同步采集装置，包括：第一同步模块，用于对控制节点进行时间同步；所述控制节点为电力物联网中运行物联网应用，并与上层云端通信的节点；第一计算模块，用于以控制节点时钟为基准，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间；第二同步模块，用于根据所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，并获取数据采集触发时间；以及，采集模块，用于基于数据采集触发时间进行传感器节点同步数据采集及上传。
[0017]优选的，所述第一计算模块具体用于，根据控制节点下发的第一次同步信号的时间T1和控制节点收到传感器节点应答信息的时间T2，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间：τ=(T2
‑
T1)/2。
[0018]优选的，所述第二同步模块具体用于，根据控制节点在T3时刻向传感器节点下发的第二次同步信号及传输延迟时间，同步传感器节点时钟的时间为T3+τ/2；以及，根据控制节点下发的同步信号解析出下一次数据采集触发时间T_set。
[0019]优选的，所述第一计算模块具体用于，训练传输延迟时间的预测模型，并使用Tensorflow Lite converter工具转换为TFLite预测模型，将该TFLite预测模型嵌入到控制节点中运行，实时预测控制节点到传感器节点的传输延迟时间τ。
[0020]优选的，所述第二同步模块具体用于，根据控制节点在T时刻向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，包括：对控制节点进行时间同步；所述控制节点为电力物联网中运行物联网应用，并与上层云端通信的节点；以控制节点时钟为基准，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间；根据所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，并获取数据采集触发时间；基于数据采集触发时间进行传感器节点同步数据采集及上传。2.根据权利要求1所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，还包括：初始化控制节点及外设设备。3.根据权利要求2所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，所述对控制节点进行时间同步包括：采用全球卫星导航系统/全球定位系统/北斗卫星导航系统进行卫星授，使用卫星授时时间同步控制节点的时钟；或者，获取当前的网络时间，使用获取的网络时间同步控制节点的时钟。4.根据权利要求1所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，所述计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间，包括：根据控制节点下发的第一次同步信号的时间T1和控制节点收到传感器节点应答信息的时间T2，计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间：τ=(T2
‑
T1)/2。5.根据权利要求4所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，考虑所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，包括：根据控制节点在T3时刻向传感器节点下发的第二次同步信号及传输延迟时间，同步传感器节点时钟的时间为T3+τ/2；以及，根据控制节点下发的同步信号解析出下一次数据采集触发时间T_set。6.根据权利要求1所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，所述计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间，包括：训练传输延迟时间的预测模型，并使用Tensorflow Lite converter工具转换为TFLite预测模型，将该TFLite预测模型嵌入到控制节点中运行，实时预测控制节点到传感器节点的传输延迟时间τ。7.根据权利要求6所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，考虑所述传输延迟时间，对传感器节点进行时间同步，包括：根据控制节点在T时刻向传感器节点下发的同步信号及传输延迟时间，同步传感器节点时钟的时间为T+τ；以及，根据控制节点下发的同步信号解析出下一次数据采集触发时间T_set。8.根据权利要求4至7任意一项所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，所述控制节点能够并行与多个传感器节点进行通信。9.根据权利要求6所述的一种电力物联网传感器同步采集方法，其特征在于，所述训练传输延迟时间的预测模型，包括：
循环进行如下操作：控制节点通过广播信道下发当前时间T1；传感器节点向控制节点返回应答信息，记录控制节点收到传感器节点应答信息的时间T2；基于T1和T2计算控制节点与传感器节点通信的传输延迟时间：τ=(T2
‑
T1)/2；收集传感器节点传输延迟时间τ及影响τ的数据作为训练集，基于神经网络训练传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：路永玲，黄强，胡成博，贾骏，杨景刚，张国江，付慧，王真，秦剑华，刘子全，朱雪琼，陈挺，李勇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司江苏省电力试验研究院有限公司国网江苏省电力有限公司国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：