【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能換流站內儀器儀表設備狀態監測，具體涉及一種基于lora的高精度電子圍欄系統及定位方法。
技術介紹
1、電網和電力設備普及給人民生產生活帶來了極大的便利，同時引發了我們對電力設備安全防護的思考。隨著智能換流站的不斷建設，通過各類智能傳感器對分布在換流站內的各種儀器儀表設備進行遠程遙測遙控，為換流站無人值守、持續安全運行帶來極大的便利性，因換流站環境復雜、電磁干擾強，對于站內傳感器的通信傳輸基本采用抗干擾性強、傳輸距離遠、功耗低優勢較強的lora無線自組網模式將lora智能傳感器采集的信息發送到換流站電力監控系統一體化平臺進行集中監控、展示、分析，幫助換流站運維人員實施掌握換流站場內設備和環境實時監控，發現問題實時告警，對故障進行快速準確定位，是實現換流站智能化、無人化的基礎運營監控平臺。
2、lora(long?range?radio)是一種基于遠距離無線通信技術，旨在提供遠距離傳輸、低功耗和高穿透力的通信解決方案。lora技術基于lora調制，通過在無線電頻譜中使用較低的數據速率和寬廣的帶寬，實現了長距離通信和低功耗特性。它適用于物聯網和遠程傳感器應用，如智能城市、農業、工業監控和能源管理等領域。
3、智能換流站lora無線網絡高精度電子圍欄系統的目標是當有介入設備通過內聯或外聯方式非法接入lora無線網絡時能夠迅速識別并告警，從而提高lora無線網絡對入侵攻擊的檢測與防范能力。然而lora定位技術存在容易受到環境影響因素導致定位精度不高的問題，智能換流站的環境復雜、電磁干擾強，采用單一
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于lora的高精度電子圍欄系統及定位方法，解決現有常用通信方式中的定位設備功耗高、覆蓋距離有限的問題。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、一種基于lora的高精度電子圍欄系統，包括多個合法終端設備、多個lora探針、lora網關、后端服務器和非法終端設備；多個合法終端設備、lora網關和后端服務器之間通過lora無線網絡互相通信連接；所述非法終端設備通過內聯或者外聯方式非法接入lora無線網絡中，意圖非法介入智能換流站內部通信；
4、所述合法終端設備，用于通過部署各種智能傳感器采集智能換流站內電力設備的各項實時運行數據；
5、所述lora探針，部署在所述智能傳感器中，用于主動探測或被動監聽合法終端設備和非法終端設備的傳輸數據，跟據非法的傳輸數據計算接收信號強度指示和信號到達時間數據，并回傳給lora網關；
6、所述lora網關，用于收集每個lora探針回傳的數據信息，根據預設數據格式對回傳信息進行封裝和匯總，并傳輸給后端服務器；
7、所述后端服務器，接收lora網關發送的封裝數據，對所述封裝數據進行解析，以及對解析后的數據進行數據分析后得到待定位非法終端設備的位置坐標。
8、進一步地，所述智能傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、壓力傳感器和視頻圖像收集器。
9、進一步地，所述lora網關包括單片機、lora模塊、wifi模塊，單片機分別與lora模塊和wifi模塊連接；lora網關與后端服務器通過網線進行連接。
10、進一步地，所述預設數據格式包括：前導碼、數據報頭、有效負載數據、前向糾錯碼率和校驗碼。
11、進一步地，還包括與后端服務器連接的報警模塊，用于對監測定位到的非法終端設備進行入侵告警，鎖定非法終端設備的空間位置并以提供給安全維護人員。
12、一種基于lora的高精度電子圍欄定位方法，包括以下步驟：
13、當檢測到未注冊的非法終端設備非法向lora網絡傳輸數據時，lora探針跟據非法的傳輸數據計算接收信號強度指示和信號到達時間數據，并回傳給lora網關；
14、通過lora網關收集每個lora探針回傳的數據信息，根據預設數據格式對回傳信息進行封裝和匯總，并傳輸給后端服務器；
15、通過后端服務器接收lora網關發送的封裝數據，對所述封裝數據進行解析，以及對解析后的數據進行數據分析后得到待定位非法終端設備的位置坐標。
16、進一步地，所述對所述封裝數據進行解析，以及對解析后的數據進行數據分析后得到待定位非法終端設備的位置坐標，具體包括：
17、通過信號到達時間數據篩選有效的接收信號強度指示信息，計算統計平均值；
18、基于預先測量樣本的方式，為每個定位基站構建類高斯分布的測距模型；
19、獲取待定位的非法終端設備距離lora網關的距離和定位lora網關的位置坐標映射，通過加權質心定位算法，得到待定位非法終端設備的位置坐標。
20、本專利技術的有益效果是：
21、1)本專利技術的高精度電子圍欄系統在各個合法終端設備的智能傳感器部署lora探針，利用lora探針監聽各個合法和非法終端設備和lora網關之間的雙向通信數據，實現了非法終端設備的精準定位。
22、2)本專利技術基于lora融合接受信號強度指示(rssi)和信號到達時間(toa)提供了一種高精度的非法設備定位方法。綜合利用toa和rssi來進行定位，避免了利用toa計算距離容易誤差過大和rssi測距準確度易受環境影響的缺點，可有效篩選出符合條件的rssi進行處理，提高定位結果的準確性。
23、3)本專利技術在非法終端設備的精準定位的基礎上，構建高精度lora電子圍欄系統，當檢測到當有非法介入設備通過內聯或者外聯方式介入網絡時，可以確定非法接入的性質并追溯信號源，最終鎖定非法接入設備的精確位置(定位誤差≤1米)，系統通過報警模塊觸發告警機制。
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1.一種基于Lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：包括多個合法終端設備、多個Lora探針、Lora網關、后端服務器和非法終端設備；多個合法終端設備、Lora網關和后端服務器之間通過Lora無線網絡互相通信連接；所述非法終端設備通過內聯或者外聯方式非法接入Lora無線網絡中，意圖非法介入智能換流站內部通信；
2.根據權利要求2所述的基于Lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：所述智能傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、壓力傳感器和視頻圖像收集器。
3.根據權利要求1所述的基于Lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：所述Lora網關包括單片機、Lora模塊、WiFi模塊，單片機分別與Lora模塊和WiFi模塊連接；Lora網關與后端服務器通過網線進行連接。
4.根據權利要求1所述的基于Lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：所述預設數據格式包括：前導碼、數據報頭、有效負載數據、前向糾錯碼率和校驗碼。
5.根據權利要求1所述的基于Lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：還包括與后端服務器連接的報警模塊，用于對監測定位到的非法終端
6.一種基于Lora的高精度電子圍欄定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的基于Lora的高精度電子圍欄定位方法，其特征在于：所述對所述封裝數據進行解析，以及對解析后的數據進行數據分析后得到待定位非法終端設備的位置坐標，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：包括多個合法終端設備、多個lora探針、lora網關、后端服務器和非法終端設備；多個合法終端設備、lora網關和后端服務器之間通過lora無線網絡互相通信連接；所述非法終端設備通過內聯或者外聯方式非法接入lora無線網絡中，意圖非法介入智能換流站內部通信；
2.根據權利要求2所述的基于lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：所述智能傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、壓力傳感器和視頻圖像收集器。
3.根據權利要求1所述的基于lora的高精度電子圍欄系統，其特征在于：所述lora網關包括單片機、lora模塊、wifi模塊，單片機分別與lora模塊和wifi模塊連接；lora網關與后端服務...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫豪，阮峻，王小嶺，李少森，黃劍湘，李浩，韓建偉，陶冶，胡夢霖，孫靖銣，敬官欣，何照能，馮文昕，彭光強，趙偉杰，邱桂堯，梁鈺華，李德榮，王加磊，魏金林，王玉俊，丁丙侯，朱盛強，楊鋮，李榮濤，溥德啟，李俊宇，袁虎強，
申請(專利權)人：中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司昆明局，
類型：發明
國別省市：
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