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為了保證當(dāng)前社會使用電能的穩(wěn)定性，必須確保變電站運(yùn)行安全可靠。山地變電站由于處于復(fù)雜的地理位置和惡劣的氣候條件之中，更需要監(jiān)測眾多影響變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的參量。山地變電站特殊的外界環(huán)境使其更難監(jiān)測識別各參量信號，因此研究如何高效識別監(jiān)測信號至關(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的跨越式發(fā)展給變電站安全監(jiān)測提供了新的方案和思路。其中，射頻識別（RFID）技術(shù)運(yùn)用較為廣泛，但在實(shí)際運(yùn)用過程中，一個閱讀天線要同時接收很多待識別標(biāo)簽，通信通道阻塞造成了標(biāo)簽信號碰撞問題。

目前，標(biāo)簽碰撞問題已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，已有大量的標(biāo)簽防碰撞算法被提出。隨著標(biāo)簽量的大幅度增加和識別范圍擴(kuò)大的需求，大量閱讀器被引入，閱讀器碰撞問題的研究日趨迫切。

國內(nèi)外的研究者通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)目前常用的幾種技術(shù)中，在標(biāo)簽防碰撞領(lǐng)域中是切實(shí)可行的有頻分復(fù)用、波分復(fù)用、空分復(fù)用和時分復(fù)用，但是由于目前應(yīng)用較多的射頻標(biāo)簽屬于無源標(biāo)簽，在功耗和芯片功能方面有很大的限制。

超高頻第二代標(biāo)準(zhǔn)是全球電子產(chǎn)品代碼（標(biāo)準(zhǔn)化組織）（EPCG）起草的基于頻分多路Class1 Generation2 UHF（EPCC1G2）算法，該算法提出將閱讀器之間通信與標(biāo)簽識別通信分開不同信道以避免碰撞，但標(biāo)簽沒有頻率選擇功能，所以該算法未能解決“閱讀器-閱讀器”碰撞問題。

歐盟采用基于載波監(jiān)聽（CSMA）機(jī)制的ETSIEN302208-l，作為閱讀器防碰撞標(biāo)準(zhǔn)，該算法中閱讀器在識別標(biāo)簽前先監(jiān)聽信道是否有數(shù)據(jù)傳輸，若信道空閑，則識別標(biāo)簽；若信道忙，則重新監(jiān)聽信道。但是該算法存在“隱藏終端”問題，也不能有效地解決閱讀器防碰撞問題。

有學(xué)者提出的EMRCA算法復(fù)雜度較高，且算法效率較低；有學(xué)者提出的Season算法在共同識別階段不能有效地避免閱讀器之間的碰撞，使得算法第一階段效率較低；有學(xué)者提出的MTRSP算法性能較好，但算法復(fù)雜度高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。由于時間、頻率資源的有限性，這些算法性能均有缺點(diǎn)和不足，且算法相對復(fù)雜。

在現(xiàn)行系統(tǒng)中，防碰撞算法較多采用時分復(fù)用技術(shù)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這種方法吞吐率較低，且在數(shù)量增大時具有一定的局限性。因此，昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院、云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局的研究人員結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把物聯(lián)網(wǎng)與山地變電站進(jìn)行融合，將一種二次改進(jìn)后的可并行識別的幀時隙ALOHA算法運(yùn)用到山地變電站監(jiān)測信號識別技術(shù)上，能夠有效地提高監(jiān)測信號識別準(zhǔn)確率并且將識別率穩(wěn)定下來，解決了識別率隨著監(jiān)測信號量增大而急劇下降的弊端。

圖1 山地變電站物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 可并行識別的改進(jìn)幀時隙ALOHA算法

圖3 變電站物聯(lián)網(wǎng)測試平臺

首先，他們構(gòu)建了山地變電站物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，研究傳統(tǒng)幀時隙ALOHA算法并進(jìn)行仿真和識別效率分析，鑒于該算法吞吐率較低、局限性的弊端，提出改進(jìn)幀時隙ALOHA算法；接著，他們對該算法進(jìn)行了二次改進(jìn)，研究了可并行識別的改進(jìn)幀時隙ALOHA算法，搭建了變電站物聯(lián)網(wǎng)測試平臺；最后經(jīng)過仿真驗(yàn)證，有99.2%的監(jiān)測信號能夠處在高于90%吞吐率的水平，是優(yōu)化之前的1.80倍，并且最高吞吐率97.5%是傳統(tǒng)幀時隙ALOHA算法37.0%的2.64倍。

以上研究成果發(fā)表在2020年第23期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下變電站信號可并行識別的改進(jìn)幀時隙ALOHA算法”，作者為王洪亮、束洪春、周潔。