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摘要：将物联网通信技术应用在电力事业中，可以对其输电线路运行状态进行综合检测，保证输电线路畅通无阻。本文主要对电力物联网技术的概况、主元分析环境下的物联网监测技术实现进行了详细总结与研究，将其中的一些关键点做出了客观分析。当然我们还要通过这些理论性的知识概念，捕捉其监测效果是否真正符合实际要求，根据实际情况，做出自己的选择，进而将电力事业的发展与物联网相关的监测技术开发紧密联系在一起，实现技术性的突破。
关键词：物联网通信；输电线路运行；综合监测技术开发
前言：了解物联网通信在输电线路中的综合监测技术开发的知识，就应该从细节层面上分析相关问题，尤其是对电力物联网技术的基本概念，把握重点内容，进而获得详细信息，将其应用在电力事业发展当中，完成众多监测工作。将现实中的输电线路监测技术的应用现状与物联网的技术思路结合在一起，利用物联网的技术特点，最终实现更多的电力发展目标。
一、电力物联网技术
电力物联网的总体框架包括应用层、网络层和感知层，具体内容包括：
（1）感知层。 在输电、变电和配电的各个环节中的各类 电力设备上安装电子标签（RFID）、智能传感器、二维码、红外感应器和激光扫描仪等信息感知设备，将所有变压器、开关、线路、杆塔、电表、车辆等电力设备构成一个相互联接的大网络，通过建立统一的感知信息模型将各类电网设备数据发送到汇聚控制器，经过物联网网关将数据统一存储到电力内网。
（2）网络层。 更为安全可靠地将信息传输至应用层，建 立高性能的“终端接入通信网络”，制定网络层“统一通信规约”，兼容各种传输模式（如：光纤、电力线载波、无线通信等多种方式的传输）。
（3）应用层。 实现更深层次的资源共享和应用融合，通过数据模型标准化、接口标准化、服务组件化等改进实现数据集中存储、业务集中部署，将应用系统由部门级、业务级推向企业级转变。
二、基于主元分析的在线综合监测技术开发
主元分析方法将研究对象投影到两个不相关的垂直空间： 主元空间和残差空间 （主元空间和残差空间统称为潜空间）。
2.1 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路故障在线监测系统
基于主元分析的输电线路故障在线监测系统主要包括输电线路设备监测单元，转发基站和数据处理中心三个部分。
2.1.1 感知层
感知层的主要任务是广泛收集电力设备的各种实时数据，按照统一的信息模型将收集的数据发送到汇聚控制器。 采集地线、导线、绝缘子以及杆塔上的监控变量值，并将实时数据发送到汇聚控制器。 感知层是由不同功能的传感测量装置组成，包括安装在地线、导线、绝缘子以及杆塔上的在线监测智能传感器，通过无线通信接口与汇聚控制器进行数据通信。智能传感器单元能采用统一的信息模型进行自检、 测量、采集， 并将实时数据传输到汇聚控制器，然后通过 GPRS/GSM/CDMA 等通信网络将实时数据传输到电力内网。
无线传感器网络的优势：通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点，可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据，这是传统监视设备无法得到的；传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作，也可以执行一些应用特定的处理任务；节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务，如目标跟踪；通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。
2.1.2 网络层
网络层的主要任务是将从感知层传输上来的电力设备信息通过统一的通信规约将数据安全传输值电力内网， 供各类业务调用。 网络层通过各种不同的传输模式采用统一的通信规约将感知层实时采集的输电线路参数通过无线通信网络传送到数据处理中心。汇聚控制器一般采用低功耗微处理器平台， 集成无线传感器网络技术及 GPRS/GSM/CDMA 等无线远程通信技术将实时数据传输到电力内网。同时汇聚控制器可以对监测单元发送来的数据进行预处理、存储、初步分析，最后发送至应用层。
2.1.3 应用层
应用层的主要任务是将从网络层传输上来的数据进行预处理， 统一存储， 最后进行统计分析判断线路是否有故障发生。 应用层通过分析处理网络层实时传输的数据，通过海量数据建模，将实时数据投影到正常工况模型上，同时构造监测统计变量，将实时分析结果与正常工况模型比较判断，最终判断输电线路是否有故障發生，及早发现事故隐患并及时予以排除始终保障线路以良好状态可靠运行。
2.2标识系统设计
在明确编码系统的架构和功能需求的基础上，考虑到投资少、效益最大化等因素，面向某省级电网公司，构建输变电设备物联网中的编码标识系统。
设备标识码的应用模式分为在线应用和现场应用。在线应用过程包括：①智能传感器读取标签中的设备标识码以及设备的状态信息；②采取有线+无线的混合通信模式上传信息（其中，设备标识码上传至数据中心，实时信息上传至全景信息集成平台，若有需要则备份到数据中心）；③上传至数据中心的设备标识码，经过物联网中间件———基于局部过滤器和全局过滤器的数据清洗机制和基于复杂事件处理的RFID数据处理模型来滤除不可靠数据、冗余数据，保证数据的准确性、精简性和时序性；④以设备标识码作为指针，可在相应的数据库中找到所需信息，继而完成历史信息的定位、获取；⑤将实时信息和历史信息上传至全景信息集成平台，继而完成数据的并行处理、数据挖掘、分类整合和交互共享。
2.3 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测结果分析
基于物联网技术和主元分析的输电线路在线监测系统通过在输电线路上部署各类传感器获取各类设备的实时数据，本文选取 8 个输电线路设备参数包括：导线拉力、输电线路高压侧温度、输电线路低压侧温度）、接地电阻、导线对地距离，导线舞动频率、铁塔杆件应力和绝缘子风偏。 2.3.1 输电线路正常工况建模
收集输电线路设备正常工况下的历史数据， 采用主元分析方法提取正常工况下的主元空间和残差空间， 同时选取合适的主元空间维度，建立输电线路正常工况的统计模型，模型参数包括主元特征向量、主元特征值、統计变量（T2和 SPE）和统计变量的阀值。
2.3.2 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测
在感知层通过感知设备将 8 个设备参数传输到汇聚控制器， 然后通过网络层的统一通讯规约将实时数据发送到电力内网应用中心。 通过将实时数据投影到正常设备运行统计模型中，实时计算统计变量（T2和 SPE）在线运行值，然后将实时计算的统计变量值与阀值比较，若统计变量（T2和 SPE）有一项超过阀值，则表示线路设备有故障发生，反之则输电线路运行正常。
三、结束语
本文将物联网综合监测技术进行了详细分析，按照其在输电线路中的传感、编码等效果的演绎，给读者呈现了更多的技术层面的知识概念。当然，我们还是要根据实际的输电线路监测效果的具体实现来改造物联网技术，依据各种相关数据的记录、分析，从输电目标中找到更为科学的技术思路，发挥电力部门的科技能力，把物联网信息技术充分应用于电力事业发展当中。
参考文献：
[1] 赵增华，石高涛，韩双立，舒炎泰，周文涛，陈建民. 基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统[J]. 电力系统自动化. 2009（19）
[2] 王玮，张浩，郭经红. 基于EPON的输电线路状态监测数据传输系统[J]. 电力系统通信. 2011（07）
[3] 李丽芬，朱永利，于永华. 基于长链树状无线传感器网络实现输电线路在线监测数据传输[J]. 电网技术. 2011（06）
[4] 王春新，杨洪，王焕娟，张君艳. 物联网技术在输变电设备管理中的应用[J]. 电力系统通信. 2011（05）
[5] 郭创新，高振兴，张金江，毕建权. 基于物联网技术的输变电设备状态监测与检修资产管理[J]. 电力科学与技术学报. 2010（04）
[6] 马韬韬，李珂，朱少华，郑晓，郭创新，李乐. 智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J]. 电力自动化设备. 2010（05）
关键词：物联网通信；输电线路运行；综合监测技术开发
前言：了解物联网通信在输电线路中的综合监测技术开发的知识，就应该从细节层面上分析相关问题，尤其是对电力物联网技术的基本概念，把握重点内容，进而获得详细信息，将其应用在电力事业发展当中，完成众多监测工作。将现实中的输电线路监测技术的应用现状与物联网的技术思路结合在一起，利用物联网的技术特点，最终实现更多的电力发展目标。
一、电力物联网技术
电力物联网的总体框架包括应用层、网络层和感知层，具体内容包括：
（1）感知层。 在输电、变电和配电的各个环节中的各类 电力设备上安装电子标签（RFID）、智能传感器、二维码、红外感应器和激光扫描仪等信息感知设备，将所有变压器、开关、线路、杆塔、电表、车辆等电力设备构成一个相互联接的大网络，通过建立统一的感知信息模型将各类电网设备数据发送到汇聚控制器，经过物联网网关将数据统一存储到电力内网。
（2）网络层。 更为安全可靠地将信息传输至应用层，建 立高性能的“终端接入通信网络”，制定网络层“统一通信规约”，兼容各种传输模式（如：光纤、电力线载波、无线通信等多种方式的传输）。
（3）应用层。 实现更深层次的资源共享和应用融合，通过数据模型标准化、接口标准化、服务组件化等改进实现数据集中存储、业务集中部署，将应用系统由部门级、业务级推向企业级转变。
二、基于主元分析的在线综合监测技术开发
主元分析方法将研究对象投影到两个不相关的垂直空间： 主元空间和残差空间 （主元空间和残差空间统称为潜空间）。
2.1 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路故障在线监测系统
基于主元分析的输电线路故障在线监测系统主要包括输电线路设备监测单元，转发基站和数据处理中心三个部分。
2.1.1 感知层
感知层的主要任务是广泛收集电力设备的各种实时数据，按照统一的信息模型将收集的数据发送到汇聚控制器。 采集地线、导线、绝缘子以及杆塔上的监控变量值，并将实时数据发送到汇聚控制器。 感知层是由不同功能的传感测量装置组成，包括安装在地线、导线、绝缘子以及杆塔上的在线监测智能传感器，通过无线通信接口与汇聚控制器进行数据通信。智能传感器单元能采用统一的信息模型进行自检、 测量、采集， 并将实时数据传输到汇聚控制器，然后通过 GPRS/GSM/CDMA 等通信网络将实时数据传输到电力内网。
无线传感器网络的优势：通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点，可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据，这是传统监视设备无法得到的；传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作，也可以执行一些应用特定的处理任务；节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务，如目标跟踪；通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。
2.1.2 网络层
网络层的主要任务是将从感知层传输上来的电力设备信息通过统一的通信规约将数据安全传输值电力内网， 供各类业务调用。 网络层通过各种不同的传输模式采用统一的通信规约将感知层实时采集的输电线路参数通过无线通信网络传送到数据处理中心。汇聚控制器一般采用低功耗微处理器平台， 集成无线传感器网络技术及 GPRS/GSM/CDMA 等无线远程通信技术将实时数据传输到电力内网。同时汇聚控制器可以对监测单元发送来的数据进行预处理、存储、初步分析，最后发送至应用层。
2.1.3 应用层
应用层的主要任务是将从网络层传输上来的数据进行预处理， 统一存储， 最后进行统计分析判断线路是否有故障发生。 应用层通过分析处理网络层实时传输的数据，通过海量数据建模，将实时数据投影到正常工况模型上，同时构造监测统计变量，将实时分析结果与正常工况模型比较判断，最终判断输电线路是否有故障發生，及早发现事故隐患并及时予以排除始终保障线路以良好状态可靠运行。
2.2标识系统设计
在明确编码系统的架构和功能需求的基础上，考虑到投资少、效益最大化等因素，面向某省级电网公司，构建输变电设备物联网中的编码标识系统。
设备标识码的应用模式分为在线应用和现场应用。在线应用过程包括：①智能传感器读取标签中的设备标识码以及设备的状态信息；②采取有线+无线的混合通信模式上传信息（其中，设备标识码上传至数据中心，实时信息上传至全景信息集成平台，若有需要则备份到数据中心）；③上传至数据中心的设备标识码，经过物联网中间件———基于局部过滤器和全局过滤器的数据清洗机制和基于复杂事件处理的RFID数据处理模型来滤除不可靠数据、冗余数据，保证数据的准确性、精简性和时序性；④以设备标识码作为指针，可在相应的数据库中找到所需信息，继而完成历史信息的定位、获取；⑤将实时信息和历史信息上传至全景信息集成平台，继而完成数据的并行处理、数据挖掘、分类整合和交互共享。
2.3 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测结果分析
基于物联网技术和主元分析的输电线路在线监测系统通过在输电线路上部署各类传感器获取各类设备的实时数据，本文选取 8 个输电线路设备参数包括：导线拉力、输电线路高压侧温度、输电线路低压侧温度）、接地电阻、导线对地距离，导线舞动频率、铁塔杆件应力和绝缘子风偏。 2.3.1 输电线路正常工况建模
收集输电线路设备正常工况下的历史数据， 采用主元分析方法提取正常工况下的主元空间和残差空间， 同时选取合适的主元空间维度，建立输电线路正常工况的统计模型，模型参数包括主元特征向量、主元特征值、統计变量（T2和 SPE）和统计变量的阀值。
2.3.2 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测
在感知层通过感知设备将 8 个设备参数传输到汇聚控制器， 然后通过网络层的统一通讯规约将实时数据发送到电力内网应用中心。 通过将实时数据投影到正常设备运行统计模型中，实时计算统计变量（T2和 SPE）在线运行值，然后将实时计算的统计变量值与阀值比较，若统计变量（T2和 SPE）有一项超过阀值，则表示线路设备有故障发生，反之则输电线路运行正常。
三、结束语
本文将物联网综合监测技术进行了详细分析，按照其在输电线路中的传感、编码等效果的演绎，给读者呈现了更多的技术层面的知识概念。当然，我们还是要根据实际的输电线路监测效果的具体实现来改造物联网技术，依据各种相关数据的记录、分析，从输电目标中找到更为科学的技术思路，发挥电力部门的科技能力，把物联网信息技术充分应用于电力事业发展当中。
参考文献：
[1] 赵增华，石高涛，韩双立，舒炎泰，周文涛，陈建民. 基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统[J]. 电力系统自动化. 2009（19）
[2] 王玮，张浩，郭经红. 基于EPON的输电线路状态监测数据传输系统[J]. 电力系统通信. 2011（07）
[3] 李丽芬，朱永利，于永华. 基于长链树状无线传感器网络实现输电线路在线监测数据传输[J]. 电网技术. 2011（06）
[4] 王春新，杨洪，王焕娟，张君艳. 物联网技术在输变电设备管理中的应用[J]. 电力系统通信. 2011（05）
[5] 郭创新，高振兴，张金江，毕建权. 基于物联网技术的输变电设备状态监测与检修资产管理[J]. 电力科学与技术学报. 2010（04）
[6] 马韬韬，李珂，朱少华，郑晓，郭创新，李乐. 智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J]. 电力自动化设备. 2010（05）