分布式電能計(jì)量表能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

王貴朋

摘要：近年來，隨著用電客戶的不斷增加和智能電能表全覆蓋工作的完成，針對(duì)智能電能表投運(yùn)驗(yàn)收及裝置日常運(yùn)行的接線檢查分析將是電能計(jì)量運(yùn)維、用電檢查重要工作內(nèi)容，也是供電企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一，電能表如果出現(xiàn)接線錯(cuò)誤情況直接影響著電能表能否正確計(jì)量，對(duì)供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著嚴(yán)重的影響，是用電量準(zhǔn)確計(jì)量及供用電雙方公平交易的可靠保障。

關(guān)鍵詞：分布式電能計(jì)量表;能耗數(shù)據(jù)采集;傳輸系統(tǒng)

1電力計(jì)量資產(chǎn)全生命周期管理方法

針對(duì)前言中提出的技術(shù)不足，本研究設(shè)計(jì)出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電力計(jì)量系統(tǒng)，該技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)。（1）在智能電力計(jì)量系統(tǒng)中融入物聯(lián)技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量設(shè)備運(yùn)行信息采集、信息整合、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、維修與維護(hù)、能效評(píng)估、計(jì)量設(shè)備運(yùn)維管理、監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)管理、維修和設(shè)計(jì)等多種數(shù)據(jù)的綜合管理。（2）在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中加入改進(jìn)型無限深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量資產(chǎn)數(shù)據(jù)的全壽命周期管理，深入挖掘電力表相關(guān)的不同數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力表全壽命周期管理。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力計(jì)量資產(chǎn)全生命周期管理系統(tǒng)包括電力設(shè)備層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層，舍棄傳統(tǒng)技術(shù)的弊端，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到智能電力計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了電力計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化、智能化處理，有效地實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、人工智能技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合，將分布式電力設(shè)備數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合起來。在電力設(shè)備層中，多種不同類型的電力計(jì)量數(shù)據(jù)信息被存儲(chǔ)在電力計(jì)量資產(chǎn)全生命數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)將不同類型的數(shù)據(jù)信息有機(jī)融合在一起，用戶在分析數(shù)據(jù)信息時(shí)，在電力數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取數(shù)據(jù)信息，通過改進(jìn)型無限深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)信息的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，通過挖掘、分析電力計(jì)量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量資產(chǎn)全生命周期的分析和挖掘。在數(shù)據(jù)處理層中，通過大數(shù)據(jù)算法模型實(shí)現(xiàn)不同類型電力數(shù)據(jù)信息的處理和挖掘，采用深度挖掘的數(shù)學(xué)算法實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量資產(chǎn)全生命周期數(shù)據(jù)分析。采用的分析方法是構(gòu)建無限深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用該無限深度神經(jīng)網(wǎng)模型進(jìn)行電力計(jì)量資產(chǎn)全生命周期數(shù)據(jù)分析，目的在于提高電力計(jì)量資產(chǎn)全生命數(shù)據(jù)分析的能力，使得用戶獲取的電力計(jì)量宏觀資產(chǎn)數(shù)據(jù)信息或者比較表面的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)建模分析的方式，將表面數(shù)據(jù)信息通過微觀數(shù)據(jù)更加深刻體現(xiàn)出來，從而提高電力計(jì)量資產(chǎn)數(shù)據(jù)分析能力。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)后，還需要對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)分布式電能計(jì)量表能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。

2.1系統(tǒng)軟件整體構(gòu)架

為了方便維護(hù)系統(tǒng)和使用系統(tǒng)，采用B/S技術(shù)對(duì)用戶界面、應(yīng)用邏輯和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效分離。在系統(tǒng)中所有系統(tǒng)平臺(tái)都可以用于交換數(shù)據(jù)，有效避免病毒的入侵和文件的共享。系統(tǒng)軟件主要通過系統(tǒng)層、支持層和應(yīng)用層3種層次結(jié)構(gòu)組成。該系統(tǒng)模式可以使業(yè)務(wù)邏輯獨(dú)立，便于數(shù)據(jù)訪問。中間業(yè)務(wù)層用來與數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)，有利于業(yè)務(wù)的升級(jí)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器層主要用來操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的改動(dòng)，提升了系統(tǒng)的安全性。

2.2軟件程序設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中的模塊和接口主要由NET技術(shù)開發(fā)，并且達(dá)到人機(jī)交互的需求，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)需要通過采集設(shè)備、數(shù)據(jù)中心等對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，最終令整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到完美結(jié)合的目的。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)中需要記錄的信息過多，因此挑選出最重要的4類信息分別進(jìn)行記錄，這些數(shù)據(jù)為：計(jì)量表信息、數(shù)據(jù)信息、終端信息和管理信息。①能源計(jì)量?jī)x表信息：首先設(shè)計(jì)一個(gè)信息表用來記錄儀表信息，表中包含準(zhǔn)確值和最大測(cè)量值，便于管理者查看和管理。②信息管理：用來對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和管理。③終端設(shè)置信息管理：設(shè)計(jì)一個(gè)終端參數(shù)信息表，表內(nèi)用來記錄設(shè)置的參數(shù)及人員信息。④數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)全部管理信息：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)表格信息表，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表格名稱和數(shù)據(jù)類型進(jìn)行有效記錄。（3）定時(shí)器中斷子程序設(shè)計(jì)。在采樣數(shù)據(jù)的過程中，利用定時(shí)器計(jì)算采樣時(shí)長(zhǎng)，并通過采樣率對(duì)時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算。首先啟動(dòng)定時(shí)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將采樣后的數(shù)據(jù)輸送到定時(shí)器終端內(nèi)，自動(dòng)對(duì)ARR值進(jìn)行裝載，并從第一個(gè)點(diǎn)開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后從AD芯片中獲取高電平脈沖，從而達(dá)到開啟AD讀書的目的，并讀取到第一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。經(jīng)采樣間隔時(shí)間抵達(dá)后，開始對(duì)第二個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，重復(fù)此操作，直到獲取到數(shù)據(jù)點(diǎn)為止，將定時(shí)器關(guān)閉。在我國(guó)電力工業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展下，電能計(jì)量表在電能中占據(jù)著重要地位。隨著時(shí)間的飛逝，傳統(tǒng)的電能計(jì)量系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)狀，計(jì)量效果差的問題始終居于其中，為了解決這一現(xiàn)象，這時(shí)就需要對(duì)電能計(jì)量表能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。通過研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的電能計(jì)量表能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)存在日能耗高、月能耗數(shù)據(jù)采集速度慢和測(cè)量數(shù)值與實(shí)際數(shù)值誤差多的問題。針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)分布式電能計(jì)量表能耗數(shù)據(jù)采集與傳統(tǒng)系統(tǒng)，首先對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)模塊、電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì);完成設(shè)計(jì)后，建立系統(tǒng)軟件整體構(gòu)架，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)電力設(shè)備計(jì)量過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集速度慢、傳遞效率低、數(shù)據(jù)處理困難等問題，本研究融入包括感知層、傳遞層、平臺(tái)層和應(yīng)用層的物聯(lián)架構(gòu)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能電力計(jì)量系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)智能電力計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化傳遞。構(gòu)建了無限深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將電力計(jì)量數(shù)據(jù)信息通過無限深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算，提高了電力計(jì)量數(shù)據(jù)的管理和分析能力。本研究通過試驗(yàn)驗(yàn)證，雖然在一定程度上提高了電力計(jì)量設(shè)備資產(chǎn)信息的管理能力，但該技術(shù)仍舊存在一些不足，需要進(jìn)一步研究和探討。設(shè)計(jì)的低功耗電能計(jì)量裝置通過裝置的電源管理模塊實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)行。硬件上結(jié)合外圍管腳的連接電路，全部對(duì)電能表主芯片的管腳配置為低功耗模式;電能計(jì)量裝置的軟件對(duì)通信進(jìn)行中斷處理，以中斷的方式實(shí)現(xiàn)了電能表的低功耗通信。整體的裝置實(shí)現(xiàn)了一款RF低功耗電能計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]白莉娟.淺談智能電表的運(yùn)行維護(hù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（25）：180-180.