風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的路由替代自愈方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)路由替代自愈方法，能夠?qū)崿F(xiàn) 風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸路由的自我修復(fù)，有效地解決監(jiān)控系統(tǒng)因無線傳感器節(jié) 點失效而產(chǎn)生路由可靠性降低的問題，同時保證監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸成功率，實 現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對風(fēng)電機組的可靠監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的定期維修和故障維修均不能對風(fēng)電機組的運行狀況進行全面了解，難W對 風(fēng)電機組的故障機理做出正確認(rèn)知，致使風(fēng)電機組的運行維護成本及設(shè)備故障率很高。目 前較為成熟的風(fēng)電機組監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)采用有線監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測風(fēng)電機組的運行 狀態(tài)，診斷及分析故障并給出初步診斷結(jié)果，但存在價格昂貴、安裝不便、維護困難等問題。 近年來，隨著傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN)因具有功耗小、成本低、自組織和節(jié)點微型化等優(yōu)點，基于WSN的狀態(tài)監(jiān)控系 統(tǒng)已成為當(dāng)今研究熱點。
[0003] 風(fēng)電機組多建設(shè)在環(huán)境惡劣、可進入性差的偏遠地區(qū)，極易導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)中傳感 器節(jié)點發(fā)生硬件故障而失效；此外，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)運行一段時間后，傳感器節(jié)點也將會因能量 耗盡而失效。節(jié)點失效極有可能導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生監(jiān)測盲區(qū)，破壞監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的連通性， 影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠傳輸。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)的部分傳感器節(jié)點失效時，如果采用停復(fù)機操作進 行節(jié)點更換，將造成較大的經(jīng)濟損失。由此，本發(fā)明提出了一種風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān) 控系統(tǒng)路由替代自愈方法。當(dāng)節(jié)點將監(jiān)測數(shù)據(jù)給失效節(jié)點而導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)失敗時，該節(jié)點 通過查詢并獲取路由表信息，啟用其有效父節(jié)點或兄弟節(jié)點替代失效節(jié)點繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸路由的自我修復(fù)，達到提高監(jiān)控系統(tǒng)路由可靠性的目的，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)對風(fēng)電機組的可靠監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的；為了解決風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因節(jié)點失效而產(chǎn) 生路由可靠性降低的問題，本發(fā)明提出一種風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)路由替代自 愈方法，該方法能夠在無人為操作的情況下，通過查詢監(jiān)控系統(tǒng)中無線傳感器節(jié)點相關(guān)信 息，調(diào)整監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸路徑，保證系統(tǒng)路由的可靠性。本發(fā)明提出的路由替代自愈方法能 夠有效提高監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸成功率，保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對風(fēng)電機組的可靠監(jiān)測。
[0005] 技術(shù)方案：一種風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)路由替代自愈方法，其特征在 于；該自愈方法是基于無線傳感技術(shù)的風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)而提出的，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn) 節(jié)點失效而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸路由失敗時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過自身參數(shù)，及時啟用數(shù)據(jù)傳輸失 敗節(jié)點的有效父節(jié)點或兄弟節(jié)點來替代失效節(jié)點繼續(xù)完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)路 由的自我修復(fù)，從而恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)的性能。該自愈方法是針對基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的 風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其具有如下自身參數(shù)：用si表示監(jiān)控系統(tǒng)中第i個節(jié)點，根據(jù)節(jié)點 51的鄰居節(jié)點所在梯度環(huán)6 1和相對于基站的方位角a 1，將其分為父節(jié)點5^、子節(jié)點5^兄 弟節(jié)點或=類；當(dāng)節(jié)點將監(jiān)測數(shù)據(jù)給失效節(jié)點而導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)失敗時，該節(jié)點通過查詢并 獲取路由表信息，啟用其有效父節(jié)點替代失效節(jié)點繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；如果其所有父節(jié)點均失 效，則啟用其有效兄弟節(jié)點替代失效節(jié)點繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；最終，監(jiān)測數(shù)據(jù)成功傳送給基站， 供工作人員查看和分析。
【附圖說明】
[0006] 圖1為監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點部署示意圖；
[0007] 圖2為監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點隨機部署在圓形監(jiān)測區(qū)域的示意圖；
[000引圖3為監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點方位角a i的計算；
[0009] 圖4為監(jiān)控系統(tǒng)兩節(jié)點方位角差值0的計算；
[0010] 圖5為本發(fā)明實施例的RRA-FB算法數(shù)據(jù)傳輸流程圖；
[0011] 圖6為本發(fā)明實施例的邸DS-C部署方案節(jié)點分布圖；
[0012] 圖7為本發(fā)明實施例在不同失效節(jié)點數(shù)下的數(shù)據(jù)傳輸成功率；
[0013] 圖8為本發(fā)明實施例在不同失效節(jié)點數(shù)下RRA-FB和邸DS-C兩種算法的數(shù)據(jù)傳輸 成功率差值。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解該些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價 形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0015] 一、基于WSN技術(shù)的風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)
[0016] 風(fēng)電機組主要由風(fēng)輪、機艙和塔架等構(gòu)成，故障率較高的部件為機艙內(nèi)的主軸軸 承、齒輪箱和發(fā)電機。傳感器節(jié)點主要部署在該些故障率較高的部件上。所有節(jié)點構(gòu)成風(fēng) 電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示。監(jiān)控系統(tǒng)通過所部署的傳感器節(jié)點對機艙內(nèi)主要部件 進行實時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過節(jié)點之間的路由傳送到基站，基站將數(shù)據(jù)進行融合后最終傳 送到中控中屯、，供工作人員查看分析。
[0017] 二、基于WSN技術(shù)的風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)路由替代自愈原理
[0018] 當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)在傳輸過程中遇到失效節(jié)點時，數(shù)據(jù)傳輸失敗的節(jié)點通過查詢該算法 所建立的路由表獲取自己的有效父節(jié)點和兄弟節(jié)點信息，利用它們替代失效節(jié)點完成數(shù)據(jù) 傳輸。
[0019] 2. 1路由鏈路的建立
[0020] 監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點的主要任務(wù)之一就是通過路由鏈路將所采集到的數(shù)據(jù)可靠地傳給 基站。因此，在監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中必須保證路由鏈路的可靠性。如圖2所示，其中位于圓 屯、的節(jié)點為基站，其他節(jié)點均為普通節(jié)點。W基站為圓屯、，不同的R為半徑構(gòu)成許多的圓 環(huán)，稱離圓屯、最近的圓環(huán)為第1輪，依次向外為第2輪，第3輪，……，第i輪。路由鏈路的 建立主要是通過各節(jié)點捜索自己的子節(jié)點、父節(jié)點和兄弟節(jié)點，并記錄它們的ID、位置等信 息來實現(xiàn)的。
[002U 定義1用P(Xp，yp)表示第i輪上的任意一點坐標(biāo)，BS(Xu，y。）為基站坐標(biāo)，則點P 到基站BS的歐式距離稱為第i輪的輪半徑，記作而，其數(shù)學(xué)表達式為：
[0022]
【主權(quán)項】
1. 一種風(fēng)電機組無線傳感器狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)路由替代自愈方法，其特征在于：該自愈方 法是基于無線傳感技術(shù)的風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)而提出的，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)節(jié)點失效而 導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸路由失敗時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過自身參數(shù)，及時啟用數(shù)據(jù)傳輸失敗節(jié)點的有 效父節(jié)點或兄弟節(jié)點來替代失效節(jié)點繼續(xù)完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)路由的自我修 復(fù)，