基于云計(jì)算的供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理，特別涉及一種基于云計(jì)算的供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)的變化，供電質(zhì)量逐漸成為電力企業(yè)和用戶(hù)共同關(guān)心的重要問(wèn)題。為此，質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的意義就在于對(duì)用戶(hù)供電質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測(cè)和管理?，F(xiàn)有的供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)其數(shù)據(jù)采集單元與控制單元之間的有線通信存在布線及改線工作量大的缺點(diǎn)，而基于無(wú)線通信的質(zhì)量檢測(cè)得到了快速發(fā)展，但是現(xiàn)有的無(wú)線方案中只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的傳輸，未考慮對(duì)智能電網(wǎng)的適用性，很少考慮通信的路由，導(dǎo)致供用電雙方都無(wú)法準(zhǔn)確及時(shí)地評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的供電質(zhì)量，更無(wú)法分析問(wèn)題發(fā)生的根本原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于云計(jì)算的供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0004]對(duì)各個(gè)檢測(cè)端通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集供電參數(shù)以檢測(cè)供電質(zhì)量，通過(guò)將采集結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)來(lái)確定供電質(zhì)量。
[0005]優(yōu)選地，所述供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)包括采集層、傳輸層和檢測(cè)處理層三部分；所述采集層由多個(gè)質(zhì)量信息采集設(shè)備構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，采集用戶(hù)端供電參數(shù)和用戶(hù)信息，然后傳輸給數(shù)據(jù)收集器，質(zhì)量信息采集設(shè)備分為2類(lèi)，一類(lèi)為帶傳感器網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的智能終端，直接與數(shù)據(jù)收集器進(jìn)行通信；另一類(lèi)為帶現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口的電力儀表，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊通信，該模塊再與數(shù)據(jù)收集器進(jìn)行通信；
[0006]傳輸層包括數(shù)據(jù)收集器和電力通信網(wǎng)絡(luò)，將質(zhì)量信息采集設(shè)備采集的多種供電參數(shù)上傳給檢測(cè)處理層供電質(zhì)量控制云平臺(tái)，并將供電質(zhì)量控制云平臺(tái)下達(dá)的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給質(zhì)量信息采集設(shè)備，數(shù)據(jù)收集器作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建；
[0007]檢測(cè)處理層包括客戶(hù)端、前端服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器，構(gòu)成了供電質(zhì)量控制云平臺(tái)，以存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用經(jīng)傳輸層上傳的大量的用戶(hù)端供電參數(shù)和用戶(hù)信息，并分析用戶(hù)端供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、短路保護(hù)、斷電控制；
[0008]其中采集層采用ZigBee無(wú)線通信組建采集層通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)特定路由方法實(shí)現(xiàn)采集層的數(shù)據(jù)采集與傳輸，傳輸層核心網(wǎng)采用電力通信網(wǎng)絡(luò)方式；接入網(wǎng)以3G為通信手段；傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用為樹(shù)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，采集層中的路由過(guò)程具體包括:
[0009]當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到路由請(qǐng)求時(shí)，首先檢查自己是否為目的節(jié)點(diǎn)，如果是目的節(jié)點(diǎn)則直接回復(fù)路由應(yīng)答；如果不是，則判斷本節(jié)點(diǎn)的剩余功率是否足夠用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的最小功率，如果不夠則直接丟棄要轉(zhuǎn)發(fā)的路由請(qǐng)求；如果滿(mǎn)足功率條件接下來(lái)判斷跳躍次數(shù)是否超過(guò)極限，其中極限跳躍次數(shù)為源節(jié)點(diǎn)路由深度加上最大路由深度，如果超出則丟棄路由請(qǐng)求；如果滿(mǎn)足跳躍次數(shù)條件則判斷是否是本節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)，如果是其后繼節(jié)點(diǎn)則沿樹(shù)形結(jié)構(gòu)將路由請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)；如果不是其后繼節(jié)點(diǎn)則按照樹(shù)形路由到其父節(jié)占.
[0010]質(zhì)量信息采集設(shè)備采用DSP芯片作為CPU;外圍電路包括通信接口單元、信號(hào)采集單元、存儲(chǔ)器單元和用戶(hù)交互單元；其中通信接口單元包括自組網(wǎng)通信接口和現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口 ；帶自組網(wǎng)通信接口的終端將信息直接通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信傳輸給收集器，而不具有自組網(wǎng)通信接口的終端則通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)再與收集器實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)通信；每個(gè)質(zhì)量信息采集設(shè)備都有自己唯一的標(biāo)識(shí)碼，每個(gè)標(biāo)識(shí)碼都和質(zhì)量信息采集設(shè)備所采集的電力信息和用戶(hù)信息相對(duì)應(yīng)，并組成固定的報(bào)文格式最終傳送到供電質(zhì)量控制云平臺(tái)；數(shù)據(jù)收集器采用ARM芯片作為CPU ;外圍電路包括ZigBee通信接口、輸入輸出單元、存儲(chǔ)器單元和通信接口，數(shù)據(jù)收集器的通信接口為3G通信接口和電力通信網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)收集器通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)和檢測(cè)處理層的供電質(zhì)量控制云平臺(tái)的通信；
[0011]質(zhì)量信息采集設(shè)備和數(shù)據(jù)收集器的通信過(guò)程為，終端節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行初始化后配置相應(yīng)的參數(shù)，然后向收集器發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，構(gòu)建自組織網(wǎng)絡(luò)；組網(wǎng)完成后等待來(lái)自收集器的指令，根據(jù)收到的指令完成相應(yīng)的工作；系統(tǒng)上電后，收集器首先進(jìn)行初始化、配置相應(yīng)的寄存器參數(shù)，隨后3G模塊和傳感器網(wǎng)絡(luò)通信模塊進(jìn)入接收模式；等待終端節(jié)點(diǎn)初始化后發(fā)送組網(wǎng)請(qǐng)求，完成自組網(wǎng)；等待云平臺(tái)發(fā)送指令；云平臺(tái)在每次信息采集之前首先與收集器進(jìn)行時(shí)間線校準(zhǔn)，時(shí)間線校準(zhǔn)結(jié)束后收集器再與終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間線校準(zhǔn)；若收集器收到云平臺(tái)的信息采集指令，則將相應(yīng)的指令發(fā)送到終端節(jié)點(diǎn)，完成單個(gè)節(jié)點(diǎn)信息采集、局部節(jié)點(diǎn)信息采集以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息采集；
[0012]對(duì)于所采集的大量用戶(hù)端供電參數(shù)和用戶(hù)信息，供電質(zhì)量控制云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成；采用分布式聚類(lèi)的數(shù)據(jù)挖掘架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量狀態(tài)的分類(lèi)，將其分為正常狀態(tài)、干擾狀態(tài)、電壓失衡狀態(tài)、供電異常狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)和故障預(yù)警；根據(jù)輸入樣本的先驗(yàn)概率求樣本類(lèi)型后驗(yàn)概率，獲得特征空間和輸出值之間的聯(lián)合概率分布，獲取數(shù)據(jù)樣本的聚類(lèi)結(jié)果；
[0013]供電質(zhì)量控制云平臺(tái)進(jìn)一步包括供電數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊、大數(shù)據(jù)處理模塊和挖掘分析模塊；供電數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊通過(guò)多源數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)、跨安全區(qū)域、多傳感器之間的數(shù)據(jù)獲取，并分為歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊使用名字節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的主從結(jié)構(gòu)，提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)集和流數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理、副本動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、傳輸控制和數(shù)據(jù)分塊，具有容錯(cuò)性和可移植性；大數(shù)據(jù)處理模塊采用MapReduce分布式計(jì)算框架；作業(yè)調(diào)度器節(jié)點(diǎn)通過(guò)調(diào)度任務(wù)調(diào)度器節(jié)點(diǎn)上的任務(wù)協(xié)調(diào)所有運(yùn)行在系統(tǒng)上的作業(yè)；設(shè)計(jì)適用于分布式處理的鍵/值對(duì)，并對(duì)中間的鍵/值對(duì)集快速排序，并將具有相同鍵值分發(fā)到同個(gè)規(guī)約程序中，合并所有的具有相同中間鍵的中間值，并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)；挖掘分析模塊在分布式計(jì)算框架的基礎(chǔ)上，使用批量數(shù)據(jù)檢索和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后分布式運(yùn)行數(shù)據(jù)挖掘方法，并實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量狀態(tài)聚類(lèi)。
[0014]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]本發(fā)明提出的基于云計(jì)算的供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各檢測(cè)端供電質(zhì)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)，并為維護(hù)檢修及系統(tǒng)升級(jí)提供了方便，有效地提高質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文提供對(duì)本發(fā)明一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實(shí)施例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實(shí)施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書(shū)限定，并且本發(fā)明涵蓋諸多替代、修改和等同物。在下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。出于示例的目的而提供這些細(xì)節(jié)，并且無(wú)這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書(shū)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明提出了一種供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，在采集層采用自組網(wǎng)通信完成供電參數(shù)的傳輸，并采用了一種適用于檢測(cè)系統(tǒng)的路由方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)各檢測(cè)端供電質(zhì)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)，并為日后維護(hù)檢修及系統(tǒng)升級(jí)提供了方便，進(jìn)一步采用一種供電質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，將采集結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)，還克服了原始數(shù)據(jù)分散的缺點(diǎn)，有效地提高狀態(tài)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
[0018]供電質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)由采集層、傳輸層和檢測(cè)處理層三部分組成。采集層由多個(gè)質(zhì)量信息采集設(shè)備構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，采集用戶(hù)端電壓、電流、有功、無(wú)功、電能、諧波等供電參數(shù)和用戶(hù)信息。質(zhì)量信息采集設(shè)備分為2類(lèi):一類(lèi)為帶傳感器網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的智能終端，可以直接與數(shù)據(jù)收集器進(jìn)行通信；另一類(lèi)為帶現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口的電力儀表，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊通信，該模塊再與數(shù)據(jù)收集器進(jìn)行通信。采集層將大量的電力信息和用戶(hù)信息從質(zhì)量信息采集設(shè)備高效、安全地傳輸給數(shù)據(jù)收集器。
[0019]傳輸層包括數(shù)據(jù)收集器和電力通信網(wǎng)絡(luò)，將質(zhì)量信息采集設(shè)備采集的多種供電參數(shù)上傳給檢測(cè)處理層供電質(zhì)量控制云平臺(tái)，并將供電質(zhì)量控制云平臺(tái)下達(dá)的控