一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统技术方案

本发明专利技术属于宽窄带数融合技术领域，尤其是涉及一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，包括：设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层和系统管理层；所述设备接入层与电力终端设备交互，用于多种传感器的连接，设备接入层内设置有采集APP与终端设备进行交互，实现终端设备数据的采集；所述基础服务层实现宽窄带数据的统一存储，统一各数据的时标。本发明专利技术建立适用于宽窄带传感器数据融合的系统架构，实现配电站房宽窄数据的融合，根据宽窄带传感器不同的通信协议，将同一时间的宽窄数据一起上传，同时研究以变电站为对象，汇集全站宽窄带监测数据的系统结构。汇集全站宽窄带监测数据的系统结构。汇集全站宽窄带监测数据的系统结构。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统


[0001]本专利技术涉及宽窄带数融合
，尤其涉及一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统。

技术介绍

[0002]配电站房中拥有大量检测站房运行状态的传感器，可以同时采集得到大量的数据，然而这些数据来源广，数据采集系统相互独立，对本地分析造成了很大的影响，考虑到动环监测、安防监测以及图像等数据量大，上传云端处理会给网络带宽和数据中心功耗造成巨大压力，传统的以云计算模型为核心的集中式处理模式由于实时性不够、宽带不足、能耗较大、不利于数据安全和隐私等缺点无法满足现有配电站房数据处理的需要，因此需要在应用宽窄融合技术的基础上，应用边缘计算技术，在本地设计边缘计算框架，使得数据在本地处理，不再传输到云或本地数据中心进行处理和分析；
[0003]另外考虑到局放检测过程中涉及到的超声波(AA)、地电波(TEV)、特高频(UHF)等多类型信号，温度、湿度等环境数据以及安防监测的图像数据等大量多源异构数据，基于配电站房多参量数据，研究基于时间序列分析的站房设备健康状态智能诊断技术，实现不同环境条件下站房设备的健康状况的智能动态诊断。为此，我们提出一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，包括：设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层和系统管理层；
[0007]所述设备接入层与电力终端设备交互，用于多种传感器的连接，设备接入层内设置有采集APP与终端设备进行交互，实现终端设备数据的采集；
[0008]所述基础服务层实现宽窄带数据的统一存储，统一各数据的时标，且基础服务层包括数据缓存单元、设备控制单元、模型管理单元、消息总线及服务总线组件；
[0009]所述支持服务层包括消息路由模块和函数计算模块，所述消息路由模块数据将采集的数据转发到函数计算模块中进行轻量化数据处理，所述函数计算模块支持通过编写函数处理消息并实现消息的过滤、转换和转发；
[0010]所述边缘应用层通过外部边缘计算设备的计算单元对基础服务层储存的数据进行边缘计算处理，通过边缘计算实现数据监视、分析预警、状态评估的功能；
[0011]所述对外交互层基于网关设备集成多种协议的通信模块实现多传感器的单、双向通信，并基于收到的数据建立数据库实现数据库存储功能，通过交互协议实现边缘计算框架与物联管理平台之间信息交互功能，主要包括连接管理、设备管理、容器管理、应用管理
以及业务交互；
[0012]所述系统管理层用于对设备的软硬件配置、系统运行状态进行监控。
[0013]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述设备接入层中运行的采集APP是与电力终端设备或物联网对象交互的边缘侧服务，通过特定的业务接入协议与设备进行交互，包括但不限于采集设备数据、获取设备事件和控制设备，所述采集APP将终端设备生成和传递的数据转换为边缘计算框架通用数据结构，并将转换后的数据发送至基础服务层的数据缓存单元。
[0014]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述基础服务层中的数据缓存单元为内部唯一数据缓存模块，通过访问数据缓存单元获取与代理相连的电力终端设备的数据并对数据进行计算和处理。
[0015]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述设备控制单元负责对电力物联终端设备和传感器发出控制命令和操作指令，设备控制单元以通用的标准化方式调用采集应用的接口，设备控制单元从模型管理单元获得有关设备和传感器信息，通过采集APP将命令和操作发送到设备和传感器，不会直接与设备或传感器进行通信。
[0016]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述模型管理单元负责管理所有连接到边缘计算框架并由其控制的端设备和传感器的模型信息，包括设备的属性描述、事件描述及指令服务描述和定义，通过模型管理单元实现对终端设备模型信息的管理、更新和调阅。
[0017]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述消息总线用于在消息上下游之间传递信息，所述消息总线从消息的生产者处获取消息并根据既定的路由规则把消息发送给处理消息的消费者。
[0018]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述边缘应用层中的数据监视用于实时监视站内设备和传感器的数据；所述分析预警用于实时分析、展示站内设备异常预警情况；所述状态评估基于数据分析实现对变电站及设备运行状态的综合评估，将计算结果和关键数据直接上传到云计算机或者中央数据中心。
[0019]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述边缘应用层中设置有用于分析诊断配电站房多参量感知数据的检测单元，所述检测单元采用图像特征分析与人工智能分析的方法对局放类型进行识别并建立局放PRPD图与局放类型的映射关系，实现基于多源局放信号的局放类型识别。
[0020]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，所述局放PRPD图的物理特征包括：
[0021]1)反映谱图正负半周放电次数和放电量的分布相对于正态分布的偏斜程度的偏斜度Sk：
[0022][0023]2)反映谱图形状相对于正态分布陡峭程度的陡峭度Ku：
[0024][0025]其中xi表示二维谱图第i个相位小区间的相位中值，σ表示半个周期内相位分布的标准差，μ表示半个周期内放电相位的均值，N表示正负半周期内相位小区间的个数；
[0026]3)放电量因数Q为：
[0027][0028]其中q+sum和q
‑
sum表示相位正负半周放电量总和，N+sum和N
‑
sum表示相位正负半周放电次数总和，将这些统计特征依次存入到数组中构成统计特征数据集{Sk，Ku，Q}；
[0029]将以上图像物理特征量作为神经网络模型的输入，放电类别作为神经网络模型的输出，并经过训练得到基于PRPD谱图的放电类型识别模型。
[0030]在上述的适用于配电站房的宽窄带数据融合系统中，对于不同类型传感器数据得到的放电类型识别结果，使用基于信息熵改进的证据组合方法，融合多种模式识别结果；
[0031]其中信息熵的定义为：
[0032]H(X)＝
‑
∑p(x
i
)log2(p(x
i
))
[0033]将多个模型对每种局部放电的识别准确率作为计算信息熵的概率值，计算出各个模型中证据体的信息熵，并根据其信息熵的大小赋予相应的权重，权重设置规则为：
[0034]ω
i
＝exp(
‑
α
i
)
[0035][0036]其中，H(xi)为证据体的信息熵，根据权重修正证据源，得到修正后的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，包括：设备接入层、基础服务层、支持服务层、边缘应用层、对外交互层和系统管理层；所述设备接入层与电力终端设备交互，用于多种传感器的连接，设备接入层内设置有采集APP与终端设备进行交互，实现终端设备数据的采集；所述基础服务层实现宽窄带数据的统一存储，统一各数据的时标，且基础服务层包括数据缓存单元、设备控制单元、模型管理单元、消息总线及服务总线组件；所述支持服务层包括消息路由模块和函数计算模块，所述消息路由模块数据将采集的数据转发到函数计算模块中进行轻量化数据处理，所述函数计算模块支持通过编写函数处理消息并实现消息的过滤、转换和转发；所述边缘应用层通过外部边缘计算设备的计算单元对基础服务层储存的数据进行边缘计算处理，通过边缘计算实现数据监视、分析预警、状态评估的功能；所述对外交互层基于网关设备集成多种协议的通信模块实现多传感器的单、双向通信，并基于收到的数据建立数据库实现数据库存储功能，通过交互协议实现边缘计算框架与物联管理平台之间信息交互功能，主要包括连接管理、设备管理、容器管理、应用管理以及业务交互；所述系统管理层用于对设备的软硬件配置、系统运行状态进行监控。2.根据权利要求1所述的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，所述设备接入层中运行的采集APP是与电力终端设备或物联网对象交互的边缘侧服务，通过特定的业务接入协议与设备进行交互，包括但不限于采集设备数据、获取设备事件和控制设备，所述采集APP将终端设备生成和传递的数据转换为边缘计算框架通用数据结构，并将转换后的数据发送至基础服务层的数据缓存单元。3.根据权利要求1所述的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，所述基础服务层中的数据缓存单元为内部唯一数据缓存模块，通过访问数据缓存单元获取与代理相连的电力终端设备的数据并对数据进行计算和处理。4.根据权利要求3所述的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，所述设备控制单元负责对电力物联终端设备和传感器发出控制命令和操作指令，设备控制单元以通用的标准化方式调用采集应用的接口，设备控制单元从模型管理单元获得有关设备和传感器信息，通过采集APP将命令和操作发送到设备和传感器，不会直接与设备或传感器进行通信。5.根据权利要求4所述的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，所述模型管理单元负责管理所有连接到边缘计算框架并由其控制的端设备和传感器的模型信息，包括设备的属性描述、事件描述及指令服务描述和定义，通过模型管理单元实现对终端设备模型信息的管理、更新和调阅。6.根据权利要求5所述的一种适用于配电站房的宽窄带数据融合系统，其特征在于，所述消息总线用于在消息上下游之间传递信息，所述消息总线从消息的生产者处获取消息并根据既定的路由规则...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾元静，周旭峰，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：