一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：可視化展現(xiàn)模塊，通過狀態(tài)接入控制器，將子站的被監(jiān)測(cè)信息采集上來，并通過狀態(tài)接入控制器上傳到數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，供數(shù)據(jù)上傳服務(wù)模塊將設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到Hbase數(shù)據(jù)庫中，供查詢與統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息，展現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息；告警管理模塊，通過配置設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的組合告警條件產(chǎn)生告警記錄；查詢與統(tǒng)計(jì)模塊，用于提供設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史查詢、設(shè)備相關(guān)臺(tái)帳的綜合信息查詢功能；故障診斷模塊，采用多種故障診斷模型或預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行設(shè)備故障診斷及預(yù)警。采用本發(fā)明，能夠提高設(shè)備診斷效率和水平，并為設(shè)備狀態(tài)檢修提供基礎(chǔ)，降低檢修成本，提高供電的可靠性?！緦＠f明】一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，適用于對(duì)集團(tuán)級(jí)、大集中模式下的水電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]近幾年，在水電站和抽水蓄能電站領(lǐng)域，其設(shè)備監(jiān)測(cè)及故障診斷還沒有形成一套成熟體系，設(shè)備的監(jiān)測(cè)和故障診斷還停留在設(shè)備廠家單套系統(tǒng)的定值報(bào)警分析模式?，F(xiàn)有的水電站設(shè)備系統(tǒng)都是高度集成的成套系統(tǒng)，單個(gè)設(shè)備、單一數(shù)據(jù)維度的監(jiān)測(cè)診斷分析，已經(jīng)不能滿足日常生產(chǎn)運(yùn)行的需要。因此，建立一套基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)已成為必然趨勢(shì)。[0003]尤其是當(dāng)前隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，水電站的自動(dòng)化和信息化水平日益提高，海量的生產(chǎn)實(shí)時(shí)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得以采集、存儲(chǔ)。除此之外，生產(chǎn)管理中的機(jī)組等主設(shè)備試驗(yàn)、檢修報(bào)告、安全監(jiān)測(cè)的視頻數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等大量產(chǎn)生，為電力設(shè)備的故障診斷提供原始資料。如何最大限度地挖掘數(shù)據(jù)效益，改變以前信息系統(tǒng)建設(shè)側(cè)重系統(tǒng)功能而忽視數(shù)據(jù)效益的狀況，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供了有效手段。[0004]近年來為了滿足調(diào)峰調(diào)頻和多種能源協(xié)調(diào)的需要，抽水蓄能和常規(guī)水電機(jī)組規(guī)模迅速發(fā)展，電站主設(shè)備的數(shù)量急劇增加，定期檢修工作量劇增，檢修人員緊缺問題日益突出。同時(shí)隨著新投產(chǎn)的設(shè)備制造質(zhì)量的大幅提升，集成式、少維護(hù)設(shè)備得到大量采用，早期定制的設(shè)備定期檢修、定期試驗(yàn)已不能適應(yīng)新設(shè)備檢修的要求。因此對(duì)水電站而言，增加一套在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)輔助設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修已變得非常迫切和必要。[0005]目前有些水電站為了提高設(shè)備安全運(yùn)行，安裝了一些設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在同一電站里各個(gè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各自為政，孤立運(yùn)行，孤立診斷，資源不能共享，沒有實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的綜合利用，不能實(shí)現(xiàn)完整的設(shè)備狀態(tài)診斷和輔助決策；同時(shí)各廠家在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的信息內(nèi)容不同，使用的技術(shù)手段不同，遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，缺乏一個(gè)統(tǒng)一的信息采集規(guī)范。因此各自為政的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)集中管理水電站在線監(jiān)測(cè)和故障診斷極為不利。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，為以水電站和抽水蓄能電站等發(fā)電企業(yè)的狀態(tài)檢修、生產(chǎn)運(yùn)行、實(shí)時(shí)管控、生產(chǎn)管理、智能決策提供堅(jiān)強(qiáng)支撐；以提高設(shè)備診斷效率和水平，并為設(shè)備狀態(tài)檢修提供基礎(chǔ)，降低檢修成本，提高供電的可靠性。[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:[0008]一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可視化展現(xiàn)模塊、告警管理模塊、查詢與統(tǒng)計(jì)模塊以及故障診斷模塊；其中:[0009]可視化展現(xiàn)模塊，通過狀態(tài)接入控制器，對(duì)水電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過數(shù)據(jù)上傳服務(wù)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳并存儲(chǔ)到Hbase數(shù)據(jù)庫中，然后以web應(yīng)用的方式，提供查詢與統(tǒng)計(jì)Hbase數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的設(shè)備臺(tái)帳相關(guān)信息，展現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息；[0010]告警管理模塊，通過配置設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的上限值、下限值、上上限、下下限以及多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的組合告警條件，產(chǎn)生告警記錄，并發(fā)出提醒信息；[0011]查詢與統(tǒng)計(jì)模塊，用于提供設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史查詢、設(shè)備相關(guān)臺(tái)帳的綜合信息查詢、設(shè)備監(jiān)測(cè)告警記錄的統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行工況信息的統(tǒng)計(jì)功能；以及，[0012]故障診斷模塊，采用聚類分類模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型或預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行設(shè)備故障診斷及預(yù)警。[0013]其中，所述可視化展現(xiàn)模塊具體包括大壩安全監(jiān)測(cè)子模塊、水利測(cè)量監(jiān)測(cè)子模塊、水輪機(jī)組監(jiān)測(cè)子模塊、變壓器監(jiān)測(cè)子模塊、斷路器監(jiān)測(cè)子模塊、容性設(shè)備監(jiān)測(cè)子模塊、避雷器監(jiān)測(cè)子模塊以及微氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)子模塊。[0014]所述通過數(shù)據(jù)上傳服務(wù)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，具體包括:利用狀態(tài)接入控制器的監(jiān)測(cè)層與接入層之間的Il接口，面向被監(jiān)測(cè)裝置即子站，采用DL/T80接口協(xié)議將子站的被監(jiān)測(cè)信息采集上來，并通過所述狀態(tài)接入控制器的位于接入層到主站層之間的12接口定時(shí)上傳到主站的CAG接入網(wǎng)關(guān)；利用CAG接入網(wǎng)關(guān)向數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器發(fā)送XML文件，經(jīng)數(shù)據(jù)上傳服務(wù)模塊將設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到Hbase數(shù)據(jù)庫中。[0015]所述設(shè)備的監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的設(shè)備臺(tái)帳信息、缺陷信息、試驗(yàn)信息、運(yùn)行信息、檢修信息、生產(chǎn)廠家信息。[0016]所述告警管理模塊包括事件告警配置、短信告警配置、短信告警查詢、事件告警查詢子模塊。[0017]所述故障診斷模塊，包括包含模型設(shè)置、模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、故障診斷、故障預(yù)警子模塊。[0018]所述故障診斷模塊，進(jìn)一步包括通過模型設(shè)置功能，確定采用的模型和模型的細(xì)節(jié)調(diào)整；通過對(duì)水電設(shè)備的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，滿足模型求解的數(shù)據(jù)支撐；通過外部輸入數(shù)據(jù)測(cè)試，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，以便對(duì)模型設(shè)置進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到準(zhǔn)確的故障診斷和預(yù)警。[0019]本發(fā)明所提供的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，具有以下優(yōu)占-^\\\.[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過采用統(tǒng)一的狀態(tài)接入控制器(CAC)，實(shí)現(xiàn)了子站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入；其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用統(tǒng)一的分布式、高性能、可擴(kuò)展的列數(shù)據(jù)庫Hbase，能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的負(fù)載均衡和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。[0021]采用本發(fā)明，能夠有效整合目前水電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各自為政、狀態(tài)診斷單一、信息不能共享等問題，充分利用現(xiàn)有水電生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)(試驗(yàn)和檢修歷史數(shù)據(jù))、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等大量的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行水電設(shè)備故障診斷和預(yù)警，極大提高了水電設(shè)備故障診斷效率和準(zhǔn)確性?！緦＠綀D】【附圖說明】[0022]圖1為大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)圖；[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的Spark集群部署架構(gòu)圖；[0024]圖3為基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖；[0025]圖4為基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)功能圖。【具體實(shí)施方式】[0026]下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0027]圖1為大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)圖。如圖1所示，該大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)采用開源的大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目ApacheSpark(以下簡稱Spark)和ApacheHadoop(以下簡稱Hadoop)、ApacheHbase(以下簡稱Hbase)相結(jié)合技術(shù)，以Spark集群架構(gòu)為主,集成Hadoop和Hbase。[0028]這里，所述Spark是一個(gè)通用的并行計(jì)算框架，Spark的彈性分布式數(shù)據(jù)集(ResilientDistributedDataset7RDD)是基于內(nèi)存計(jì)算、快速迭代的數(shù)據(jù)集合,運(yùn)算效率比Hadoop分布式文件系統(tǒng)(HadoopDistributedFileSystem,HDFS)快一百二十倍，RDD兼容Hadoop的HDFS文件(Spark會(huì)把HDFS文件封裝成RDD對(duì)象)，另外Spark的分布式計(jì)算MapReduce算法比傳統(tǒng)的HadoopMapReduce的性能更好,并且操作數(shù)據(jù)集更加豐富。[0029]Spark集群方式主要有以下三種:單主機(jī)模式，是一種簡單的集群管理，一個(gè)SparkMaster和多個(gè)Sparkworker組成，Spark非常容易搭建的一種集群模式；ApacheMesos模式，是一種通用的集群管理，可以運(yùn)行Hadoop的MapReduce和服務(wù)應(yīng)用的模式；HadoopYARN(YetAnotherResourceNegotiator)模式，則是Hadoop2.0中的資源管理模式，從Hadoop0.23.0版本開始，Hadoop的MapReduce框架完全重構(gòu)，新的HadoopMapReduce框架命名為MapReduceV2或者叫Yarn。優(yōu)選的，采用ApacheMesos集群模式，Mesos提供了高效、跨分布式應(yīng)用程序和框架的資源隔離和共享功能，支持Hadoop和Spark0Mesos支持多種資源計(jì)劃分配(內(nèi)存和CPU),提供Java、Python和C++APIs來開發(fā)新的并行應(yīng)用程序，提供基于Web的用戶界面來提查看集群狀態(tài)。[0030]所述Hbase是高性能、高可靠性、可伸縮的分布式非關(guān)系列數(shù)據(jù)庫，是構(gòu)建在HadoopHDFS之上的數(shù)據(jù)庫，主要用于海量結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能夠?qū)Υ笮蛿?shù)據(jù)提供隨機(jī)、實(shí)時(shí)的讀寫訪問。Hbase可存儲(chǔ)上T甚至P級(jí)別數(shù)據(jù)文件，Hbase目標(biāo)主要依靠橫向擴(kuò)展，通過不斷增加廉價(jià)的PC服務(wù)器，來增加計(jì)算和存儲(chǔ)能力。使用Hbase數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)而不使用Hadoop的HDFS，是因?yàn)镠DFS不適合在并發(fā)環(huán)境下的寫入和修改，也不適合瞬時(shí)(毫秒級(jí))的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取。使用Spark的分布式計(jì)算架構(gòu),而不使用Hadoop的計(jì)算架構(gòu)，是因?yàn)镾park的計(jì)算性能、通用性、容錯(cuò)性等都比Hadoop好，另外還能有效地利用Spark的流處理技術(shù)(Streaming)、SQL處理技術(shù)(Shark)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)(MLlib)等功能實(shí)現(xiàn)快速的大數(shù)據(jù)分析?？蛇x的，也可以采用開源的Hypertable數(shù)據(jù)庫代替Hbase,Hypertable和Hbase都是基于GoogleBigTable的兩個(gè)開源實(shí)現(xiàn)，HBase主要使用Java語言開發(fā),而Hypertable使用BoostC++開發(fā)。[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的Spark集群部署架構(gòu)圖，如圖2所示的Spark集群架構(gòu)圖，Spark應(yīng)用在集群上以獨(dú)立的進(jìn)程集合運(yùn)行，在驅(qū)動(dòng)程序(即主程序)中以Spark環(huán)境對(duì)象(即SparkContext)來協(xié)調(diào)。在集群上運(yùn)行時(shí),Spark環(huán)境可以與不同的集群管理器(Spark單主機(jī)集群管理器或者ApacheMesos/HadoopYARN集群管理器)相連接，這些集群管理器可以在應(yīng)用間分配資源；Spark環(huán)境一旦連接上集群管理器，Spark需要在集群上的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，也就是那些執(zhí)行計(jì)算和存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)的工作進(jìn)程；然后，它將應(yīng)用代碼(以Java打包后的JAR文件或者Python定義的文件并傳送到Spark環(huán)境)發(fā)送到執(zhí)行者節(jié)點(diǎn)；最后,Spark環(huán)境發(fā)送任務(wù)讓執(zhí)行節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。[0032]所述設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，是利用業(yè)界成熟的狀態(tài)接入控制器(CAC)對(duì)水電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過數(shù)據(jù)上傳服務(wù)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳操作，存儲(chǔ)到分布式、非結(jié)構(gòu)化、列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫Hbase中。[0033]圖3為基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，狀態(tài)接入控制器(CAC)提供兩個(gè)層面接口:即Il和12。其中，Il接口是監(jiān)測(cè)層與接入層之間的接口，面向被監(jiān)測(cè)裝置即子站，采用較為底層的DL/T860接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)。12接口則是接入層到主站層之間的接口，面向主站，采用具有良好擴(kuò)展性的Web服務(wù)方式實(shí)現(xiàn)。主站通過CAG接入網(wǎng)關(guān)將狀態(tài)接入控制器(CAC)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入到CAG，一個(gè)CAG可以接入多個(gè)狀態(tài)接入控制器。CAG接入網(wǎng)關(guān)向數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器發(fā)送XML文件，供數(shù)據(jù)上傳服務(wù)將設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到Hbase中。[0034]水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一般是基于時(shí)間序列的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大，不適合關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，采用高性能、高可靠性、可伸縮的分布式非結(jié)構(gòu)化列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫Hbase來存儲(chǔ)，非常合適。[0035]所述管理數(shù)據(jù)采集，即通過Web服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)管理數(shù)據(jù)的采集，包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的設(shè)備臺(tái)帳信息、缺陷信息、試驗(yàn)信息、運(yùn)行信息、檢修信息、生產(chǎn)廠家信息等?？梢蕴峁﹥煞NWeb服務(wù)接口，一種是實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收；另一種是按一定時(shí)間周期(如每隔30分鐘)進(jìn)行查詢、接收。實(shí)時(shí)Web服務(wù)是指生產(chǎn)管理系統(tǒng)一旦新增、修改或刪除一個(gè)設(shè)備臺(tái)帳信息時(shí)，就會(huì)將修改結(jié)果通過Web服務(wù)發(fā)送過來，Web服務(wù)接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)更新到Hbase數(shù)據(jù)庫中。定時(shí)Web服務(wù)是指按照一定的時(shí)間周期(如30分鐘)定時(shí)向生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)送增量數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，并將查詢到的數(shù)據(jù)更新到Hbase數(shù)據(jù)庫中。對(duì)于設(shè)備臺(tái)帳初始數(shù)據(jù)的更新，可以使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出到文件，在通過編寫程序?qū)懭氲紿base數(shù)據(jù)庫中。[0036]所述設(shè)備監(jiān)測(cè)展現(xiàn)，即編寫Web應(yīng)用程序，查詢和統(tǒng)計(jì)Hbase數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的設(shè)備臺(tái)帳相關(guān)信息，展現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息。包括可視化展現(xiàn)、告警管理、查詢與統(tǒng)計(jì)三個(gè)功能模塊，如圖4所示。[0037]這里，所述可視化展現(xiàn)模塊，包含大壩安全監(jiān)測(cè)、水利測(cè)量監(jiān)測(cè)、水輪機(jī)組監(jiān)測(cè)、變壓器監(jiān)測(cè)、斷路器監(jiān)測(cè)、溶性設(shè)備監(jiān)測(cè)、避雷器監(jiān)測(cè)、微氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)等子模塊。[0038]所述告警管理模塊包括事件告警配置、短信告警配置、短信告警查詢、事件告警查詢子模塊。[0039]所述查詢與統(tǒng)計(jì)模塊包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備綜合查詢、告警統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)模塊。[0040]可視化展現(xiàn)模塊，是使用可視化的、非常直觀的圖形來描述現(xiàn)實(shí)世界中的設(shè)備、廠房、地理位置等要素，外加關(guān)注的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)(設(shè)備監(jiān)測(cè)信息)實(shí)時(shí)顯示，并可以點(diǎn)擊熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，展現(xiàn)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息。[0041]告警管理模塊，包括事件告警和短信告警子模塊兩部分，均通過配置設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的上限值、下限值、上上限、下下限以及多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的組合告警條件，組合告警條件是一個(gè)條件表達(dá)式，可組合多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，一旦取得的設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過設(shè)置的上限值、上上限值或低于下限值、下下限值或滿足組合告警條件，就產(chǎn)生告警記錄，如果配置了短信告警，同時(shí)向相關(guān)人員發(fā)送短信提醒。[0042]查詢與統(tǒng)計(jì)模塊，包括設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史查詢、設(shè)備相關(guān)臺(tái)帳的綜合信息查詢、設(shè)備監(jiān)測(cè)告警記錄的統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行工況信息的統(tǒng)計(jì)等。[0043]設(shè)備的故障診斷模塊，包含模型設(shè)置、模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、故障診斷、故障預(yù)警等子模塊，如圖4所示，屬于基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的一個(gè)模塊。[0044]大數(shù)據(jù)技術(shù)的故障診斷技術(shù)主要采用聚類分類(K-mans、Birch)模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型、預(yù)測(cè)模型(基于時(shí)間序列Arima預(yù)測(cè)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型)等，進(jìn)行設(shè)備故障診斷及預(yù)警。通過模型設(shè)置功能，確定采用的模型和模型的細(xì)節(jié)調(diào)整；通過對(duì)水電設(shè)備的海量數(shù)據(jù)(與設(shè)備相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、臺(tái)帳數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、檢修數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù))進(jìn)行模型訓(xùn)練，滿足模型求解的數(shù)據(jù)支撐；通過外部輸入數(shù)據(jù)測(cè)試，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，以便對(duì)模型設(shè)置進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到準(zhǔn)確故障診斷和預(yù)警的目的。故障診斷功能對(duì)已經(jīng)存在故障的設(shè)備進(jìn)行故障診斷分析，確定故障類型、故障位置和解決辦法。故障預(yù)警是預(yù)測(cè)一定范圍內(nèi)的設(shè)備在一定時(shí)間范圍內(nèi)(如一天、一周、一月、一年)后設(shè)備是否會(huì)發(fā)生故障，以及發(fā)生何種故障。[0045]本發(fā)明基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，主要包括大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)、水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、管理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)測(cè)展現(xiàn)以及設(shè)備故障診斷功能模塊。[0046]所述基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，主要包括:大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)搭建和故障診斷子系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷子系統(tǒng)。其具體的實(shí)現(xiàn)方式詳述如下:[0047]所述大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)搭建和故障診斷子系統(tǒng)，即在開源Linux操作系統(tǒng)(如Ubuntu12.04)上，安裝Java運(yùn)行環(huán)境JDK1.6或以上版本，部署基于分布式集群架構(gòu)的Spark和Hbase，其中Spark用于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的故障診斷，包括模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、故障診斷、故障預(yù)警等4個(gè)模塊，均通過Spark程序?qū)崿F(xiàn)具體功能，部署在大數(shù)據(jù)環(huán)境下運(yùn)行，充分利用Spark的分布式內(nèi)存運(yùn)算優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速分析。Hbase用于大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，包括設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備臺(tái)帳相關(guān)數(shù)據(jù)。采用的Spark版本為2014年7月11日發(fā)布的Spark1.01forHadoop2，采用的Hbase版本是2014年7月3日發(fā)布的Hbase-0.94.21，采用的Spark集群管理器版本是2014年6月9日發(fā)布的Mesos-0.19.0,采用的Hbase集群管理器版本是2014年3月10日發(fā)布的Zooke印er-3.4.6。[0048]從最簡單的大數(shù)據(jù)集群環(huán)境部署，需要六臺(tái)服務(wù)器，其中兩臺(tái)運(yùn)行Spark集群(一主一備)、兩臺(tái)運(yùn)行Hbase集群(一主一備)、一臺(tái)運(yùn)行主Web應(yīng)用程序，另一臺(tái)用于數(shù)據(jù)上傳服務(wù)(包括管理數(shù)據(jù)采集)，這六臺(tái)服務(wù)器都部署在主站內(nèi)，搭建集群環(huán)境的詳細(xì)配置不再贅述。從Spark和Hbase集群能力上來說,集群臺(tái)數(shù)沒有限制,一般集群臺(tái)數(shù)越多，性能越好，在正式環(huán)境中，集群部署幾千臺(tái)PC服務(wù)器是沒有問題的。[0049]所述基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，即通過狀態(tài)接入控制器，實(shí)現(xiàn)子站設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與上傳，通過CAG接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)所有子站數(shù)據(jù)上傳到主站，并將數(shù)據(jù)以Xml文件形式上傳到指定的數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器；數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器中的數(shù)據(jù)上傳服務(wù)是一個(gè)Java任務(wù)調(diào)度程序，每隔一段時(shí)間(如30秒)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)上傳操作，通過Hbase提供的Java接口將數(shù)據(jù)寫入Hbase數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(本地Xml文件)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)中設(shè)備臺(tái)帳相關(guān)數(shù)據(jù)(設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、設(shè)備檢修數(shù)據(jù)、設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備生產(chǎn)廠家)上傳到Hbase數(shù)據(jù)庫中；其中與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口使用Web服務(wù)方式進(jìn)行；與設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接口使用Java1(InputStream/OutputSteam)流處理。[0050]所述基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，即編寫J2EEWeb程序，實(shí)現(xiàn)可視化展現(xiàn)、告警管理、查詢與統(tǒng)計(jì)、故障診斷等模塊的功能。Web程序使用Spring4框架，用于編寫Web后臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯和前臺(tái)界面展現(xiàn),后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Hbase。由于Hbase不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，所以不能使用對(duì)象關(guān)系映射(ObjectRelat1nalMapping,0RM)框架(如Hibernate)，需要自己編寫一套基于Hbase的數(shù)據(jù)訪問層接口(與普通SQL不同)，提供對(duì)Hbase表的增加、刪除、修改、查找操作。[0051]可視化展現(xiàn)模塊，主要是利用可視化的圖形和實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)展現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息，包括大壩安全監(jiān)測(cè)、水利測(cè)量監(jiān)測(cè)、水輪機(jī)組監(jiān)測(cè)、變壓器監(jiān)測(cè)、斷路器監(jiān)測(cè)、溶性設(shè)備監(jiān)測(cè)、避雷器監(jiān)測(cè)、微氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)等。實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)展現(xiàn)是通過Ajax+javascript的定時(shí)函數(shù)(setlnterval(fun,time))實(shí)現(xiàn)的,通過前臺(tái)的Ajax,調(diào)用后臺(tái)的數(shù)據(jù)查詢,并將結(jié)果顯示在頁面上。[0052]告警管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)事件告警和短信告警條件的配置維護(hù)，以及產(chǎn)生的事件告警和短信告警記錄的查詢功能。事件告警配置中可以配置單個(gè)測(cè)點(diǎn)的上上限(二級(jí)告警)、上限(一級(jí)告警)、下限(一級(jí)告警)、下下限(二級(jí)告警)，也可以配置多個(gè)測(cè)點(diǎn)組成的復(fù)雜告警條件(組合告警)。告警管理模塊包含一個(gè)告警數(shù)據(jù)生成功能，一般寫在數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)過程中，如果通過Java程序?qū)崿F(xiàn)，性能要差不少。由于Hbase數(shù)據(jù)庫沒有存儲(chǔ)過程，只能通過Java程序來實(shí)現(xiàn)，即每隔一段時(shí)間(如15秒)查詢所有復(fù)雜事件告警條件(組合告警)和單測(cè)點(diǎn)告警條件(一、二級(jí)告警)，將當(dāng)前測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)放入事件告警條件中的測(cè)點(diǎn)變量，若事件告警條件成立(單測(cè)點(diǎn)告警條件:大于上上限或小于下下限屬于二級(jí)告警，大于上限且小于上上限或小于下限且大于下下限屬于一級(jí)告警)，則判斷當(dāng)前告警是否已經(jīng)存在當(dāng)前告警記錄中，如果不存在則增加事件告警記錄，如果配置了短信告警，同時(shí)向相關(guān)人員發(fā)送短信提醒。[0053]查詢與統(tǒng)計(jì)模塊，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢、綜合設(shè)備查詢、告警統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)。測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢是按照電站、設(shè)備類型、電壓等級(jí)、設(shè)備名稱、測(cè)點(diǎn)名稱、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間來查詢?cè)O(shè)備測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，并提供折線圖展現(xiàn)數(shù)據(jù)整體變化趨勢(shì)。綜合設(shè)備查詢是按設(shè)備列表、技術(shù)參數(shù)、缺陷記錄、檢修記錄、試驗(yàn)記錄、運(yùn)行記錄、監(jiān)測(cè)記錄等Tab頁,其中每個(gè)Tab頁都提供常用查詢條件(如電站、電壓等級(jí)、設(shè)備類型、設(shè)備名稱、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間)查詢，默認(rèn)是選中設(shè)備列表中的一行記錄后，切換到其它標(biāo)簽頁時(shí)，其它標(biāo)簽頁顯示當(dāng)前選中設(shè)備的相關(guān)記錄。告警統(tǒng)計(jì)是統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)(年/月)按電站、電壓等級(jí)、設(shè)備類型、設(shè)備名稱、告警等級(jí)、告警次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)是通過設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)(正常/異常)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)設(shè)備整體運(yùn)行工況，按電站、電壓等級(jí)、設(shè)備類型、設(shè)備名稱、正常運(yùn)行率(監(jiān)測(cè)狀態(tài)正常時(shí)間/監(jiān)測(cè)時(shí)間)、一級(jí)告警率(一級(jí)告警時(shí)長/監(jiān)測(cè)時(shí)長)、二級(jí)告警率(二級(jí)告警時(shí)長/監(jiān)測(cè)時(shí)長)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。[0054]所述故障診斷模塊中，模型設(shè)置子模塊是確定故障診斷和故障預(yù)警所采用的模型，以及模型的邊界設(shè)置，屬于模型配置信息，保存在Hbase數(shù)據(jù)庫中。Web程序中的模型訓(xùn)練負(fù)責(zé)對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行確定，并可以接收外部特定格式的訓(xùn)練數(shù)據(jù)導(dǎo)入，將數(shù)據(jù)訓(xùn)練范圍或接收的外部訓(xùn)練數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在Hbase中后，向大數(shù)據(jù)環(huán)境發(fā)送執(zhí)行模型訓(xùn)練指令(中間通過大數(shù)據(jù)環(huán)境集群主機(jī)上部署的Web服務(wù)，在Web服務(wù)中執(zhí)行大數(shù)據(jù)故障診斷程序的批處理)，大數(shù)據(jù)環(huán)境接收到執(zhí)行模型訓(xùn)練指令后，執(zhí)行模型訓(xùn)練，模型訓(xùn)練子模塊會(huì)讀取Hbase中的模型訓(xùn)練配置信息，并對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行MapReduce式的任務(wù)分解，任務(wù)分解過程中進(jìn)行模型數(shù)據(jù)訓(xùn)練，任務(wù)聚合時(shí)，將當(dāng)前完成進(jìn)度信息寫入Hbase中，Web程序中，通過不斷讀取Hbase中的進(jìn)度信息，顯示當(dāng)前模型訓(xùn)練進(jìn)度情況。模型驗(yàn)證、故障診斷、故障預(yù)警等子模塊都是采用上述方法實(shí)現(xiàn)。模型驗(yàn)證子模塊是通過外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入(設(shè)備故障數(shù)據(jù)或正常數(shù)據(jù))，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性。故障診斷子模塊是對(duì)已經(jīng)發(fā)生故障的設(shè)備進(jìn)行診斷，確定故障類型、故障位置和解決辦法，可以直接通過條件選擇故障設(shè)備或?qū)牍收显O(shè)備進(jìn)行分析。故障預(yù)警子模塊是預(yù)測(cè)一定范圍內(nèi)(整個(gè)系統(tǒng)、電站、某一設(shè)備類型、某一電壓等級(jí)、某一生產(chǎn)廠家、某一設(shè)備型號(hào)、某一具體設(shè)備等條件)的設(shè)備在一定時(shí)間范圍(如一天、一周、一月、一年)內(nèi)設(shè)備是否會(huì)發(fā)生故障，以及發(fā)生何種故障。[0055]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍?！緳?quán)利要求】1.一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括可視化展現(xiàn)模塊、告警管理模塊、查詢與統(tǒng)計(jì)模塊以及故障診斷模塊；其中:可視化展現(xiàn)模塊，通過狀態(tài)接入控制器，對(duì)水電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過數(shù)據(jù)上傳服務(wù)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳并存儲(chǔ)到Hbase數(shù)據(jù)庫中，然后以web應(yīng)用的方式，提供查詢與統(tǒng)計(jì)Hbase數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的設(shè)備臺(tái)帳相關(guān)信息，展現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息；告警管理模塊，通過配置設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的上限值、下限值、上上限、下下限以及多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的組合告警條件，產(chǎn)生告警記錄，并發(fā)出提醒信息；查詢與統(tǒng)計(jì)模塊，用于提供設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史查詢、設(shè)備相關(guān)臺(tái)帳的綜合信息查詢、設(shè)備監(jiān)測(cè)告警記錄的統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行工況信息的統(tǒng)計(jì)功能；以及，故障診斷模塊，采用聚類分類模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型或預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行設(shè)備故障診斷及預(yù)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述可視化展現(xiàn)模塊具體包括大壩安全監(jiān)測(cè)子模塊、水利測(cè)量監(jiān)測(cè)子模塊、水輪機(jī)組監(jiān)測(cè)子模塊、變壓器監(jiān)測(cè)子模塊、斷路器監(jiān)測(cè)子模塊、容性設(shè)備監(jiān)測(cè)子模塊、避雷器監(jiān)測(cè)子模塊以及微氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)子模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述通過數(shù)據(jù)上傳服務(wù)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，具體包括:利用狀態(tài)接入控制器的監(jiān)測(cè)層與接入層之間的II接口，面向被監(jiān)測(cè)裝置即子站，采用DL/T80接口協(xié)議將子站的被監(jiān)測(cè)信息采集上來，并通過所述狀態(tài)接入控制器的位于接入層到主站層之間的12接口定時(shí)上傳到主站的CAG接入網(wǎng)關(guān)；利用CAG接入網(wǎng)關(guān)向數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器發(fā)送XML文件，經(jīng)數(shù)據(jù)上傳服務(wù)模塊將設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到Hbase數(shù)據(jù)庫中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備的監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的設(shè)備臺(tái)帳信息、缺陷信息、試驗(yàn)信息、運(yùn)行信息、檢修信息、生產(chǎn)廠家信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述告警管理模塊包括事件告警配置、短信告警配置、短信告警查詢、事件告警查詢子模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述故障診斷模塊，包括包含模型設(shè)置、模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、故障診斷、故障預(yù)警子模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述故障診斷模塊，進(jìn)一步包括通過模型設(shè)置功能，確定采用的模型和模型的細(xì)節(jié)調(diào)整；通過對(duì)水電設(shè)備的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，滿足模型求解的數(shù)據(jù)支撐；通過外部輸入數(shù)據(jù)測(cè)試，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，以便對(duì)模型設(shè)置進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到準(zhǔn)確的故障診斷和預(yù)警?！疚臋n編號(hào)】G05B19/418GK104281130SQ201410487983【公開日】2015年1月14日申請(qǐng)日期:2014年9月22日優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日【發(fā)明者】劉紅超,張健,陳清水申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司,北京許繼電氣有限公司