CN108520474A - 一种电能分析系统及电能分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电能分析系统及电能分析方法，解决的是的不直观，分析效率低，保密性差的技术问题，通过采用包括与电能设备连接的电能检测传感器；与电能检测传感器连接的NB‑IOT微功无线通信终端，与NB‑IOT微功无线通信终端连接的服务器；所述服务器包括NB‑IOT微功无线通信终端，与NB‑IOT微功无线通信终端连接的处理器，与处理器连接的存储单元，处理器还连接有外部数据接口；外部数据接口用于导入模型数据及保密算法数据；所述电能检测传感器包括电能检测单元和位置定位单元的技术方案，较好的解决了该问题，可用于电能分析中。

Description

一种电能分析系统及电能分析方法
技术领域
本发明涉及电能分析领域，具体涉及一种电能分析系统及电能分析方法。
背景技术
现今社会，电能应用在方方面面。但是，目前的电能更多的使用煤炭、水力等进行发电，电能不充裕。因此，对于电能使用的分析则开始了相应研究，电能分析主要是分析电能的使用故障，电能使用量，根据电能的分析结果按需调度电能以及预先规划电能使用。
现有的电能分析系统和电能分析方法存在不直观，分析效率低，保密性差的技术问题。因此，提供一种直观简单高效且保密性高的电能分析系统及电能分析方法就很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的不直观，分析效率低，保密性差的技术问题。提供一种新的电能分析系统，该电能分析系统具有直观简单高效且保密性高的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种电能分析系统，所述电能分析系统包括与电能设备连接的电能检测传感器；与电能检测传感器连接的NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的服务器；所述服务器包括NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的处理器，与处理器连接的存储单元，处理器还连接有外部数据接口；外部数据接口用于导入模型数据及保密算法数据；所述电能检测传感器包括电能检测单元和位置定位单元。
上述方案中，为优化，进一步地，所述NB-IOT微功无线通信终端通过接插件与用电采集系统中的电能表连接，所述接插件与用电采集系统中的电能表的网络接口匹配；所述NB-IOT微功无线通信终端包括MCU模块，与MCU模块连接的上行接口模块及下行接口模块，还包括用于NB-IOT微功无线通信终端供电的电源模块；所述MCU模块包括单片机，与单片机连接的看门狗，时钟电路及调试接口。
本发明还提供一种电能分析方法，所述电能分析方法基于前述的电能分析系统，所述方法包括：
步骤1，外部数据接口导入电能分析区域的影像数据，并对影像数据进行预处理；
步骤2，建立倾斜摄影实景三维模型，根据电能检测传感器上传的位置信息在倾斜摄影实景三维模型上进行标注；
步骤3，进行电能性能分析，实时显示在倾斜摄影实景三维模型上。
进一步地，所述建立倾斜摄影实景三维模型包括：
步骤A，安装坐标系统转换装置，安装加密装置；
步骤B，坐标系统转换装置加载预处理后的数据，选择目标坐标系统，将预处理后的数据转换为目标坐标系统；
步骤C，输出转换后的成果数据，根据结果数据建立倾斜摄影实景三维模型。
进一步地，所述预处理包括：
步骤a，根据影像数据，计算获得倾斜摄影实景三维模型数据文件；
步骤b，对倾斜摄影实景三维模型数据文件解析，解析得到倾斜摄影实景三维模型三角网格成果数据；
步骤c，对三角网格成果数据中的各三角网格进行顶点解析，根据解析顺序对三角网格顶点进行顺序编号，放入处理队列。
进一步地，安装加密装置包括
步骤1a，设置加密算法，并将算法载入加密装置；
步骤1b，将数学转换模型的参数和公式进行加密；
步骤1c，关联加密装置与用户数据，设置使用权限，对用户资料进行加密；
步骤d，通过加密装置，进行数据转换操作；
进一步地，所述加密算法包括：
(1)开始聚类分析，客户端接收待聚类向量组(x1，x2，…xn)，待聚类向量组(x1，x2，…xn)由n个待聚类的样本组成；
(2)使用向量同态加密方法对待聚类向量组(x1，x2，…xn)进行加密，在加密过程中保留密钥交换矩阵N、比特扩展矩阵W，得到密文向量组(c1,c2,…,cn)；
(3)根据密钥交换矩阵N与比特扩展矩阵W，计算求得矩阵A，使得AN＝W，定义中间矩阵H＝ATA；
(4)将中间矩阵H与密文向量组(c1,c2,…,cn)传送至聚类服务器进行聚类分析，为密文向量组(c1,c2,…,cn)中的每一个向量附上聚类标签；
(5)聚类服务器将聚类分析完成的密文向量组(c1,c2,…,cn)发送回客户端，由客户端使用密钥矩阵S进行解密，根据各个向量的标签组合得到聚类结果；
其中，n为正整数，T为随机矩阵。
进一步地，所述电能性能分析包括电能实时流量分析，电能变化速率分析。
本发明的有益效果：
本发明的有益效果：
效果一，本发明使用的波NB-IOT微功无线通信终端，建立电表与主站侧的业务通信前置管理单元进行通信，不需要集中器，提高采集信息的实时性提高；实现基于蜂窝物联网技术的低压信息采集功能；实现掉电检测功能以及掉电事件上报功能；实现用电信息采集系统业务的采集、传输及接入功能。
效果二，本发明通过建立倾斜摄影实景三维模型，在三维模型上显示实时的电能状态，直观简单。
效果三，本发明通过使用坐标转换装置的加密模块，为用户提供安全保障，保证数据隐私可靠性，提高数据安全性，提高了对向量类型判断的效率，扩大了向量类型判断的应用范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，实施例1中电能分析系统的示意图。
图2，实施例1中电能分析方法的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种电能分析系统，如图1，所述电能分析系统包括与电能设备连接的电能检测传感器；与电能检测传感器连接的NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的服务器；所述服务器包括NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的处理器，与处理器连接的存储单元，处理器还连接有外部数据接口；外部数据接口用于导入模型数据及保密算法数据；所述电能检测传感器包括电能检测单元和位置定位单元。
具体地，所述NB-IOT微功无线通信终端通过接插件与用电采集系统中的电能表连接，所述接插件与用电采集系统中的电能表的网络接口匹配；所述NB-IOT微功无线通信终端包括MCU模块，与MCU模块连接的上行接口模块及下行接口模块，还包括用于NB-IOT微功无线通信终端供电的电源模块；所述MCU模块包括单片机，与单片机连接的看门狗，时钟电路及调试接口。
虽有多种通信接口，但是对外的接口形式只有两个连接器，一个是RF连接，一个是与电能表对接的接插件。RF连接器使用RF专用SMA连接器实现；与电能表对接的接插件是2.54mm间距的双排插针实现，其中包含电源接口、通信数据接口以及其它功能接口。模块与电能表之间采用了防误插设计。利用模块特殊的结构设计避免模块与电能表连接错误。采用现有的热插拔控制器芯片及其控制策略的设计，当在电路板插入和拔出带电底板时，可为电路板和底板提供多种保护，包括电源电压保护，输出电压的欠压保护及三级限流保护等。
具体地，所述MCU模块包括单片机，单片机采用STM32F103CB，与单片机连接的看门狗SP706，时钟电路及调试接口，调试接口采用SW接口。NB-IoT微功无线通信终端嵌入式模块共有两组时钟，分别为MCU工作时钟、SIM卡工作时钟。使用独立外部时钟源为MCU的工作时钟；SIM卡的工作时钟由M6310模块直接提供。NB-IoT微功无线通信终端嵌入式模块设计有MCU外部看门狗复位。MCU的复位则是通过专用看门狗芯片实现。模块电源则是由电能表直接提供，板上再做相应的DC-DC转换。
本实施例还提供一种电能分析方法，所述电能分析方法基于前述的电能分析系统，所述方法包括：
步骤1，外部数据接口导入电能分析区域的影像数据，如OSGB格式，并对影像数据进行预处理；
步骤2，建立倾斜摄影实景三维模型，根据电能检测传感器上传的位置信息在倾斜摄影实景三维模型上进行标注；
步骤3，进行电能性能分析，实时显示在倾斜摄影实景三维模型上。其中，所述电能性能分析包括电能实时流量分析，电能变化速率分析。
具体地，所述建立倾斜摄影实景三维模型包括：
步骤A，安装坐标系统转换装置，安装加密装置；
步骤B，坐标系统转换装置加载预处理后的数据，选择目标坐标系统，将预处理后的数据转换为目标坐标系统；
步骤C，输出转换后的成果数据，根据结果数据建立倾斜摄影实景三维模型。
具体地，所述预处理包括：
步骤a，根据影像数据，计算获得倾斜摄影实景三维模型数据文件；
步骤b，对倾斜摄影实景三维模型数据文件解析，解析得到倾斜摄影实景三维模型三角网格成果数据；
步骤c，对三角网格成果数据中的各三角网格进行顶点解析，根据解析顺序对三角网格顶点进行顺序编号，放入处理队列。
进一步地，安装加密装置包括
步骤1a，设置加密算法，并将算法载入加密装置；
步骤1b，将数学转换模型的参数和公式进行加密；
步骤1c，关联加密装置与用户数据，设置使用权限，对用户资料进行加密；
步骤d，通过加密装置，进行数据转换操作；
具体地，所述加密算法包括：
(1)开始聚类分析，客户端接收待聚类向量组(x1，x2，…xn)，待聚类向量组(x1，x2，…xn)由n个待聚类的样本组成；
(2)使用向量同态加密方法对待聚类向量组(x1，x2，…xn)进行加密，在加密过程中保留密钥交换矩阵N、比特扩展矩阵W，得到密文向量组(c1,c2,…,cn)；
(3)根据密钥交换矩阵N与比特扩展矩阵W，计算求得矩阵A，使得AN＝W，定义中间矩阵H＝ATA；
(4)将中间矩阵H与密文向量组(c1,c2,…,cn)传送至聚类服务器进行聚类分析，为密文向量组(c1,c2,…,cn)中的每一个向量附上聚类标签；
(5)聚类服务器将聚类分析完成的密文向量组(c1,c2,…,cn)发送回客户端，由客户端使用密钥矩阵S进行解密，根据各个向量的标签组合得到聚类结果；
其中，n为正整数，T为随机矩阵。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种电能分析系统，其特征在于：所述电能分析系统包括与电能设备连接的电能检测传感器；与电能检测传感器连接的NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的服务器；所述服务器包括NB-IOT微功无线通信终端，与NB-IOT微功无线通信终端连接的处理器，与处理器连接的存储单元，处理器还连接有外部数据接口；
外部数据接口用于导入模型数据及保密算法数据；
所述电能检测传感器包括电能检测单元和位置定位单元。
2.根据权利要求1所述的电能分析系统，其特征在于：所述NB-IOT微功无线通信终端通过接插件与用电采集系统中的电能表连接，所述接插件与用电采集系统中的电能表的网络接口匹配；
所述NB-IOT微功无线通信终端包括MCU模块，与MCU模块连接的上行接口模块及下行接口模块，还包括用于NB-IOT微功无线通信终端供电的电源模块；所述MCU模块包括单片机，与单片机连接的看门狗，时钟电路及调试接口。
3.一种电能分析方法，其特征在于：所述电能分析方法基于权利要求1-2任一所述的电能分析系统，所述方法包括：
步骤1，外部数据接口导入电能分析区域的影像数据，并对影像数据进行预处理；
步骤2，建立倾斜摄影实景三维模型，根据电能检测传感器上传的位置信息在倾斜摄影实景三维模型上进行标注；
步骤3，进行电能性能分析，实时显示在倾斜摄影实景三维模型上。
4.根据权利要求3所述的电能分析方法，其特征在于：所述建立倾斜摄影实景三维模型包括：
步骤A，安装坐标系统转换装置，安装加密装置；
步骤B，坐标系统转换装置加载预处理后的数据，选择目标坐标系统，将预处理后的数据转换为目标坐标系统；
步骤C，输出转换后的成果数据，根据结果数据建立倾斜摄影实景三维模型。
5.根据权利要求3所述的电能分析方法，其特征在于：所述预处理包括
步骤a，根据影像数据，计算获得倾斜摄影实景三维模型数据文件；
步骤b，对倾斜摄影实景三维模型数据文件解析，解析得到倾斜摄影实景三维模型三角网格成果数据；
步骤c，对三角网格成果数据中的各三角网格进行顶点解析，根据解析顺序对三角网格顶点进行顺序编号，放入处理队列。
6.根据权利要求3所述的电能分析方法，其特征在于：安装加密装置包括
步骤1a，设置加密算法，并将算法载入加密装置；
步骤1b，将数学转换模型的参数和公式进行加密；
步骤1c，关联加密装置与用户数据，设置使用权限，对用户资料进行加密；
步骤d，通过加密装置，进行数据转换操作。
7.根据权利要求6所述的电能分析方法，其特征在于：所述加密算法包括：
(1)开始聚类分析，客户端接收待聚类向量组(x1，x2，…xn)，待聚类向量组(x1，x2，…xn)由n个待聚类的样本组成；
(2)使用向量同态加密方法对待聚类向量组(x1，x2，…xn)进行加密，在加密过程中保留密钥交换矩阵N、比特扩展矩阵W，得到密文向量组(c1,c2,…,cn)；
(3)根据密钥交换矩阵N与比特扩展矩阵W，计算求得矩阵A，使得AN＝W，定义中间矩阵H＝ATA；
(4)将中间矩阵H与密文向量组(c1,c2,…,cn)传送至聚类服务器进行聚类分析，为密文向量组(c1,c2,…,cn)中的每一个向量附上聚类标签；
(5)聚类服务器将聚类分析完成的密文向量组(c1,c2,…,cn)发送回客户端，由客户端使用密钥矩阵S进行解密，根据各个向量的标签组合得到聚类结果；
其中，n为正整数，T为随机矩阵。
8.根据权利要求3所述的电能分析方法，其特征在于：所述电能性能分析包括电能实时流量分析，电能变化速率分析。
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