智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)設計及其采集數(shù)據(jù)分析研究

王臻祎

摘? 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的電力行業(yè)建設的發(fā)展也有了提高，企業(yè)更加注重用電安全隱患管控。用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)τ秒娋€路、用電設備進行實時監(jiān)控，了解線路或者用電設備的具體情況，比如，是否出現(xiàn)漏電、過載、短路、溫度異常等，通過不間斷的采集分析線路或設備中的電流、電壓參數(shù)以及現(xiàn)場溫度的變化為電氣火災防控、用電管理提供服務。

關(guān)鍵詞：智慧用電;智能用電檢測設備;監(jiān)控系統(tǒng)設計;采集數(shù)據(jù)分析研究

引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模進一步擴大和電力體制改革不斷深入，營銷由供給側(cè)“單向”管理走向供需“雙向”管理。對內(nèi)，以人力資源投入為主的傳統(tǒng)客戶服務模式對客戶管理、信息交互及數(shù)據(jù)挖潛形成制約，迫切需要加快大數(shù)據(jù)應用，推動經(jīng)營模式數(shù)字化轉(zhuǎn)型以滿足用戶端實時監(jiān)測需求。對外，互聯(lián)網(wǎng)的普惠、便捷、共享特性，已滲透至公共服務各領(lǐng)域，客戶需求發(fā)生深刻變化，傳統(tǒng)“紙質(zhì)化、線下化、人工化”服務模式與客戶“網(wǎng)絡化、便捷化、智能化”用電需求間矛盾突出，急需實現(xiàn)服務模式智能化轉(zhuǎn)型。

1智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)分析

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)可以通過各采集終端了解線路和用電器的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且設定電量、溫度、電流、電壓等的報警閾值，如果出現(xiàn)異常，可以及時報警，并將獲得的數(shù)據(jù)送到云端，完成數(shù)據(jù)的分析、挖掘和可視化。

1.1智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

在實踐中，用電采集設備的硬件電路主要包含用電采集模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及液晶屏顯示模塊等，用電采集設備的硬件系統(tǒng)當中，需要對單片機進行編程，編程軟件部分主要分為主程序控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)等。在采集設備中使用stm32單片機作為主控系統(tǒng)，在用電數(shù)據(jù)采集方面外接三相計量芯片進行AD采集，分辨率為24位，最小誤差可以控制在0.2%，溫度采集方面使用ntc熱敏電阻傳感器，并且通過AD轉(zhuǎn)換獲取數(shù)字信號，將數(shù)據(jù)傳送到單片機當中。在通訊方面使用GPRS無線通信，使用串口與單片機相連，配合MQTT協(xié)議完成數(shù)據(jù)的傳送，另外，用戶可以將需要的命令，通過MQTT協(xié)議發(fā)送給單片機，使單片機完成一定的操作。為了符合用電信息采集現(xiàn)場指示控制要求，使用液晶顯示屏和部分按鍵來進行參數(shù)的設置以及現(xiàn)場的控制，整個數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的體積小而且成本低、穩(wěn)定性強、易于操作和實現(xiàn)。

1.2智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

在獲得用電采集設備的數(shù)據(jù)后，通過大數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析并且構(gòu)建預測模型，可以對用電器和電纜的用電數(shù)據(jù)情況進行有效的分析，并且了解其中的規(guī)律。通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)來對獲取的數(shù)據(jù)進行處理，分布式處理的過程中使用hadoop框架進行海量數(shù)據(jù)的批處理和清洗、分析以及可視化工作。數(shù)據(jù)泛化處理時，對非結(jié)構(gòu)性的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化，接著，使用流式處理技術(shù)，完成毫秒級的實時數(shù)據(jù)處理。在實際應用時，后臺系統(tǒng)可以將系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)分析、信息安全控制和計算融為一體，信息展示主要是將采集的數(shù)據(jù)展示到前臺以及控制中心的大屏中，信息安全控制主要是進行數(shù)據(jù)備份、安全權(quán)限和數(shù)據(jù)加密處理。

2智能電網(wǎng)運檢信息平臺設計

為了保證電力系統(tǒng)運行的安全、可靠，需要將多種數(shù)據(jù)融入到運檢工作中，以充分掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。為此，文中設計了智能電網(wǎng)運檢信息平臺，具備信息共享的PC端管理平臺與移動終端APP，其能夠?qū)崿F(xiàn)設備信息、巡檢信息、缺陷信息、專家?guī)斓葦?shù)據(jù)整合與統(tǒng)一管理。并通過電力專網(wǎng)的接入管理平臺，以實現(xiàn)“移動終端-運檢平臺-主站系統(tǒng)-在線監(jiān)測裝置-現(xiàn)場設備”的線性數(shù)據(jù)流傳輸，強化對現(xiàn)場設備和運檢工作的管控。該平臺涵蓋了電力系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)中的設備狀態(tài)信息，以及運維、檢修、實驗等運檢過程。其能夠?qū)崟r掌控電網(wǎng)、設備和環(huán)境的運行動態(tài)，較大程度上提升了運維檢修規(guī)范化管控，并且進一步加快實現(xiàn)提質(zhì)增效、建設智能電網(wǎng)的進程。智能電網(wǎng)運檢信息平臺主要包括運檢生產(chǎn)管理系統(tǒng)、實時調(diào)控系統(tǒng)、在線協(xié)同辦公系統(tǒng)、智能電網(wǎng)運檢管理平臺等。

2.1運檢生產(chǎn)管理系統(tǒng)

運檢生產(chǎn)管理系統(tǒng)作為國網(wǎng)體系構(gòu)建中的核心內(nèi)容，可以支持電力系統(tǒng)運檢所有環(huán)節(jié)的管控，并周期性管控電網(wǎng)資產(chǎn)。該系統(tǒng)涵蓋了國網(wǎng)所有的運檢業(yè)務，貫穿整個生產(chǎn)過程，提升了國網(wǎng)公司的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)管理系統(tǒng)在國網(wǎng)總部、省以及地區(qū)的電力公司中使用，其功能在于加強運維檢修過程的專業(yè)化管控，深入剖析監(jiān)控環(huán)節(jié)，訂立運維檢修績效管控規(guī)范，以加快公司的精益化管控。并引導生產(chǎn)商健全其生產(chǎn)管理體系，根據(jù)要求匯總、剖析相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2實時調(diào)控系統(tǒng)

實時調(diào)控系統(tǒng)包括調(diào)控門戶網(wǎng)站、基本數(shù)據(jù)管控、調(diào)控環(huán)節(jié)管控、生產(chǎn)管控、統(tǒng)計分析報表、調(diào)控命令下傳等。該系統(tǒng)不僅凸顯調(diào)度控制運用的一體化，尤其是強化了工作環(huán)節(jié)的規(guī)范化管控，且更優(yōu)地提高了調(diào)度管控重點業(yè)務的廣度與深度。

2.3PMS2.0系統(tǒng)

PMS2.0是電力系統(tǒng)運檢全過程精益化管控與電網(wǎng)資產(chǎn)實時管控的平臺，以最大的范疇完成數(shù)據(jù)的共同分享與業(yè)務的融合，高質(zhì)量地加快生產(chǎn)管控信息化的發(fā)展。PMS2.0系統(tǒng)在運檢信息平臺的運用，主要是監(jiān)測與管控設備的實時狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)還能夠充分剖析設備的績效，并保證所得剖析結(jié)果的精準性。

2.4協(xié)同辦公系統(tǒng)

協(xié)同辦公系統(tǒng)包括辦公自動化（OfficeAutomation，OA）、任務合作、知識與檔案管控4個部分。該系統(tǒng)在智能電網(wǎng)運檢信息平臺中的作用主要是重組電網(wǎng)資源，以建立效率高且靈活的調(diào)度平臺。協(xié)同辦公系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)運維檢修任務的安排，并監(jiān)督敦促其實行，以保障調(diào)令不受阻，提高管控平臺的決策支持水平。

結(jié)語

智慧用電監(jiān)測管理平臺使用了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等多種技術(shù)，可以有效地采集用電器和線路當中的電力數(shù)據(jù)，并且通過多維度監(jiān)管的模式，使電氣數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳送到云平臺進行集中存儲和分析，并且使用大數(shù)據(jù)進行分析，能夠建立有效的故障預警和報警機制，并且挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)可能存在的電氣安全隱患，提高生產(chǎn)效率。聚焦客戶服務感知與服務能力提升，以供電企業(yè)多系統(tǒng)、多源數(shù)據(jù)為基礎，充分利用大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、Serverless工作流及微信公眾平臺等信息化技術(shù)，建立基于數(shù)據(jù)整合的用電信息智能交互平臺。應用表明，通過數(shù)據(jù)整合與流程梳理，平臺將電費查看、停電管控、設備運維及客戶服務等工作轉(zhuǎn)化為“多線條式”自動流轉(zhuǎn)模式，實現(xiàn)了電力多源數(shù)據(jù)的整合計算、用電信息的便捷交互和生產(chǎn)經(jīng)營的智能管控，在有效壓降業(yè)務環(huán)節(jié)、節(jié)約人力資源的同時，提升了公司服務質(zhì)效及安全管控，對應用數(shù)字化技術(shù)提升改善用電分析能力與提高企業(yè)安全管控做出了積極貢獻。

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