本发明涉及输电导线传感监测，具体涉及一种输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法。
背景技术：
1、输电导线故障通常会引起相间闪络放电，导线断股，杆塔倒塌等事故，从而造成经济损失和人员伤亡，严重影响输电线路的安全，可靠运行。通过在输电导线上布设用来监测导线运行状况的传感器设备，实时采集发热、绝缘、漏电流等状态信息，并及时预警处置，来为输电导线的安全稳定运行保驾护航。输电导线上诸多传感器统一布设，采取太阳能等方式集中供电运行，并将采集到的数据以无线方式传送到后台管理中心。
2、由于这些传感器的供电能源受限，传感器通常采取间歇式工作方式运行，即周期性地从休眠中唤醒展开采集数据、处理数据、无线传输的工作流程，然后再次转入休眠状态。一方面，休眠周期的设置是影响传感器运行实时性的关键因素，也是减小能耗的重要环节，但休眠周期过大会降低传感器工作的实时性；另一方面因采集数据、处理数据、无线传输等能耗较大需要尽可能缩短这些工作运行环节时长，但会带来实时性的下降；此外，处理数据环节传感器需要进行边缘计算和逻辑分析等数据融合的操作，会直接影响到传感监测的信息质量与可信度，足够长的数据处理融合时间能提升传感信息质量与可信度，但同时也会导致能耗的增大。由此而言，输电导线集中供电整体能耗、传感信息可信度、在线监测实时性这三个目标之间存在着深刻的内在矛盾机理，实际应用中，三个目标的重要程度也不尽相同。
3、综上而言，唯有对输电导线上集中供电运行的诸多传感器的采集数据、处理数据、无线传输各环节时长以及休眠周期时长进行统一合理优化分配，才能有效调和解决能耗、可信度、实时性三者之间的内在机理矛盾，实现全局折衷优化，达到输电导线用多传感器效能最高的目的。上述情况，业界尚未有合理可行的解决方案，现存的办法大多是依据经验结合传感器的功能特点来设置采集数据、处理数据、无线传输各环节时长以及休眠周期时长，或是过于考虑节能导致实时性欠佳，或者为了追求数据融合可信度而带来较大能耗代价，总的说来普遍缺乏对输电导线用多传感器运行效能的提升优化的手段和工具方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，将传感器工作运行时长与休眠周期时长的比值所反映的实时性特征作为分配参数因子，将反映多传感器整体能耗、信息可信度、在线监测实时性的多目标特性以输电导线用多传感器运行效能目标函数的方式进行描述，通过全局搜索提取实时性参数因子，实现对多传感器运行实时性参数最优化分配。
2、一种输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，该方法的实现步骤如下：
3、步骤一：建立传感器工作任务分配模型；
4、步骤二：建立输电导线集中供电布设的各传感器的能耗指数计算模型；
5、步骤三：建立输电导线集中供电布设的各传感器的实时性参数因子计算模型；
6、步骤四：建立输电导线集中供电布设的各传感器的数据处理信息质量可信度计算模型；
7、步骤五：根据传感器工作任务分配模型、能耗指数计算模型、实时性参数因子计算模型和数据处理信息质量可信度计算模型构造输电导线用多传感器的运行效能评价函数；
8、步骤六：根据运行效能评价函数利用全局搜索优化法提取最佳实时性参数因子作为对传感器系统的分配参数。
9、进一步地，所述步骤一中建立传感器工作任务分配模型的过程如下：
10、输电导线上诸多传感器统一布设，采取集中供电运行，由于这些传感器的供电能源受限，传感器采取间歇式工作方式运行，即周期性地从休眠中唤醒展开采集数据、处理数据、无线传输的工作流程，然后再次转入休眠状态。于是传感器的工作运行流程的时长分解了“采集数据--处理数据--无线传输--休眠”这四个环节，周而复始循环执行；
11、设定统一集中供电布设的传感器有n个，记：第i个传感器执行采集数据、处理数据、无线传输、休眠任务的功率分别为：pi1,pi2,pi3,pi4，对应执行的时长分别为t1,t2,t3,t4，总能耗为wi。
12、进一步地，所述步骤二中建立输电导线集中供电布设的各传感器的能耗指数计算模型的过程如下：
13、各传感器的能耗wi表示其执行采集数据、处理数据、无线传输、休眠这四项任务所消耗的能耗总和，n个传感器能耗的计算模型如下：
14、w1＝p11t11+p12t12+p13t13+p14t14
15、wi＝pi1ti1+pi2ti2+pi3ti3+pi4ti4
16、...
17、wn＝pn1tn1+pn2tn2+pn3tn3+pn4tn4
18、于是构造如下的传感器能耗度指数ji(pi,ti)，用以表征该传感器在单位时间内的能耗程度，其计算模型为：
19、
20、可见，当t1,t2,t3较大时，该传感器能耗变大，反映在能耗度指数较高；当t4较大的时候，该传感器休眠时间长，能有效降低能耗，反映在能耗度指数较低。
21、进一步地，所述步骤三中建立输电导线集中供电布设的各传感器的实时性参数因子计算模型的过程如下：
22、用传感器工作运行时长t1,t2,t3相对休眠周期时长t4的比值这个反映传感器运行实时性的参数因子来关联上能耗指数：比值越大反映休眠周期相对较短则代表传感器工作运行的实时性更高，但也会带来较大能耗，比值较小会导致实时性下降，但能较好的节省能耗，因而存在对立性矛盾，为此将反映该对立性矛盾的核心要义用实时性参数因子ki(ti)计算模型来表示：
23、
24、进一步地，所述步骤四中建立输电导线集中供电布设的各传感器的数据处理信息质量可信度计算模型的过程如下：
25、由于在传感器处理数据环节中需要进行边缘计算和逻辑分析等数据融合的操作，会直接决定传感监测的信息质量与可信度，足够长的数据处理融合时间能提升传感信息质量与可信度，但同时也会导致能耗的增大，为此，定义传感器数据处理信息质量可信度ci(ti2)计算模型如下：
26、ci(t2)＝ft2
27、其中f为数据处理过程的函数；
28、可见，当t2比较大时，传感信息质量较高，可信度加强，但会导致实时性参数因子加大从而带来较大能耗。
29、进一步地，所述步骤五中构造输电导线用多传感器的运行效能评价函数的过程如下：
30、为尽可能降低传感器系统能耗，应使采集数据、处理数据、无线传输的时长t1,t2,t3尽可能小，也即要使步骤二中的传感器能耗度指数尽可能低；一方面为提升在线监测的实时性能，需要降低休眠时长，尽可能多的进行采集处理工作，也即要使步骤三中实时性参数因子尽可能大；另一方面，要使传感器系统具备较好的信息质量可信度，需保证步骤四中数据处理信息质量可信度尽可能大。为调和上述多传感器整体能耗、信息可信度、在线监测实时性这三个目标指向的内在矛盾，将步骤二中建立的能耗度指数模型、步骤三中建立的实时性参数因子模型、步骤四中建立的数据处理信息质量可信度模型，分别以反比例正比例ki、正比例ci的方式进行组合，使其目标指向一致，从而构建输电导线用多传感器的运行效能评价函数如下：
31、
32、其中，α，β，γ分别为反映传感器能耗、信息可信度、在线监测实时性对运行效能贡献的归一化影响因子，通常根据具体场景任务需求以及经验值来确定，且有α+β+γ＝1。
33、进一步地，为获取步骤五中效能评价函数里的多传感系统运行实时性参数的最优集top＝[t1op，t2op，t3op，t4op]，通过全局搜索优化的办法来提取最佳实时性参数top，以此作为对传感器系统的运行实时性参数的最佳分配数值，所述步骤六中全局搜索优化法提取最佳实时性参数因子作为对传感器系统的分配参数的过程如下：
34、(1)设置初始时延、结束时延和时延变化速率v，以及每个时延的迭代次数，即链长l，以保证蚁群算法在初始阶段具有充分的活力；初始时延表示系统自定义的取值，初始化设定为[1111]，结束时延表示经过优化算法提取得到的时延配置数值，为[t1,t2,t3,t4]；时延变化速率表示在迭代过程中数据增长倍数，链长即为迭代次数n，于是有：
35、t(0)＝[t1,t2,t3,t4]＝[1111]，此时对应的迭代次数为0，经过时延衰减后，此时有t(0)*＝vt(0)；
36、(2)构造路径，计算蚂蚁通过[t1,t2,t3,t4]路径到达终点实现目标的概率为：
37、
38、(3)更新信息；
39、
40、δt(i,i+1)＝1/∑(t1+t2+t3+t4)
41、(4)判断是否满足终止准则：10-6<ti<10-4且p＝pmax，如果满足则输出当前最优解，算法停止，否则执行步骤(3)；
42、(5)在算法停止时输出最优解，即为传感器运行时执行采集数据、处理数据、无线传输、休眠这四项任务的最佳实时性参数top。
43、有益效果：
44、1、本发明的多传感器运行实时性参数优化分配方法首先依次建立传感器工作任务分配模型、输电导线集中供电布设的各传感器的能耗指数计算模型、实时性参数因子计算模型、数据处理信息质量可信度计算模型；再根据传感器工作任务分配模型、能耗指数计算模型、实时性参数因子计算模型和数据处理信息质量可信度计算模型构造输电导线用多传感器的运行效能评价函数；最后根据运行效能评价函数利用全局搜索优化法提取最佳实时性参数因子作为对传感器系统的分配参数，解决了输电导线用多传感器能耗、可信度、实时性三者之间的内在机理矛盾，实现全局折衷优化，达到输电导线用多传感器效能最高的目的。
45、2、本发明首次建立了输电导线集中供电布设的各传感器的能耗指数计算模型，能够量化反映传感器工作运行过程的整体能耗情况，首次建立了建立输电导线集中供电布设的各传感器的实时性参数因子计算模型，能够量化反映传感器在线监测的实时性情况，同时首次建立了输电导线集中供电布设的各传感器的数据处理信息质量可信度计算模型，能够量化反映传感器数据采集处理信息的可信度情况。
46、3、本发明针对输电导线多传感器集中供电整体能耗、传感信息可信度、在线监测实时性这三个目标优化指向存在内在矛盾的问题，将传感器工作运行时长与休眠周期时长的比值所反映的实时性特征作为分配参数因子，将降低该实时性参数因子以优化能耗与增大该实时性参数因子以提升实时性和可信度的对立条件因素统一起来，构建输电导线用多传感器运行效能函数，通过优化计算提取各传感器实时性参数因子数值，使得多传感器整体能耗、信息可信度、在线监测实时性的性能达到整体最优，以实现传感器运行参数的优化分配。
1.一种输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，该方法的实现步骤如下：
2.如权利要求1所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤一中建立传感器工作任务分配模型的过程如下：
3.如权利要求2所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤二中建立输电导线集中供电布设的各传感器的能耗指数计算模型的过程如下：
4.如权利要求3所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤三中建立输电导线集中供电布设的各传感器的实时性参数因子计算模型的过程如下：
5.如权利要求4所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤四中建立输电导线集中供电布设的各传感器的数据处理信息质量可信度计算模型的过程如下：
6.如权利要求5所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤五中构造输电导线用多传感器的运行效能评价函数的过程如下：
7.如权利要求6所述的输电导线用多传感器运行实时性参数优化分配方法，其特征在于，所述步骤六中全局搜索优化法提取最佳实时性参数因子作为对传感器系统的分配参数的过程如下：
