CN110568351A - 一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器和监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备，公开了一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器，包括：智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器；所述压力传感器与气体密度监测器的气路相连通；所述智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接并依据设定的采样频率压力信号、温度信号，根据气体压力‑温度特性，经过智能微处理器运算处理得到相应的密度值P₂₀，所述智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。本发明能对气体绝缘电气设备做出准确的在线监测与故障诊断，当气体绝缘电气设备发生漏气时能够更加及时发现，保障电网安全。

Description

一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器和监测系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种应用在高压、中压电气设备上的高精度气体密度监视器、监视系统及监视方法。

背景技术

目前，SF₆(六氟化硫)电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF₆电气设备用量越来越多。SF₆气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内SF₆气体的密度降低和微水含量如果超标将严重影响SF₆高压电气设备的安全运行：1)SF₆气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。

随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求不断加强，所以对SF₆电气设备的气体密度和微水含量状态的在线监测具有重要的现实意义。随着中国智能电网的不断大力发展，智能高压电气设备作为智能变电站的重要组成部分和关键节点，对智能电网的安全起着举足轻重的作用。高压电气设备目前大多为SF6气体绝缘设备，如果气体密度降低(如泄漏等引起)将严重影响设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。目前在线监测SF6高压电气设备中的气体密度值已经非常普遍了，为此气体密度监测系统(气体密度监视器)应用将蓬勃发展。而目前的气体密度监测系统(气体密度监视器)基本上是：1)应用远传式SF₆气体密度监视器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。2)应用气体密度变送器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。SF₆气体密度监视器是核心和关键部件。同时监测系统还配有安全可靠的电路传送功能，为实现实时数据远程数据读取与信息监控建立了有效平台。可将压力、温度、密度等信息及时的传送到目标设备(一般为电脑终端)实现在线监测。随着国家电网公司提出建设泛在电力物联网，大数据的应用。同样对泛在电力物联网而言，边缘计算技术取得的突破，意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端，处理过程将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率，减轻云端的负荷。

发明内容

本发明提供一种高压电气设备用的，基于边缘计算的高精度气体密度监视器、方法和系统，用于解决对于气体绝缘或灭弧的电气设备气体密度进行准确的监测，大大提升处理效率，减轻云端的负荷，降低运行维护成本，保障电网安全运行。

为了实现发明目的，本发明一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器，包括：智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器；所述压力传感器与气体密度监测器的气路相连通；所述智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接；智能微处理器依据设定的采样频率通过压力传感器采集压力信号、温度传感器采集温度信号后根据气体压力-温度特性，经过智能微处理器运算处理得到相应的20℃的密度值P₂₀；所述智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P₂₀准确。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的深度计算处理为：所述智能微处理器的边缘计算单元对所检测的气体密度值采用平均值法计算处理得到气体密度值P₂₀的平均值P₂₀平均，该平均值P₂₀平均就是准确的密度值P20准确。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P₂₀平均，从而得到准确的密度值P₂₀准确；或者，

采用在设定的时间间隔里、设定温度间隔步长，把全部温度范围内采集得到的不同温度值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确；或者，

采用在设定的时间间隔里、设定压力间隔步长，把全部压力变化范围内采集得到的不同压力值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的深度计算处理还包括，对一定间隔时间的气体密度值P₂₀进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，然后取平均值计算得到准确的密度值P₂₀准确。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元按照时间序列将成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏状况。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元根据设定的趋势性成份值，当检测到趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值则判断气体发生泄漏了，智能微处理器发出报警信号或报警信息；所述报警信号通过信号线上传到目标设备；所述报警信息通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元完成对数据的分析、判定及数据存储，依据设定的告警策略给出相应的告警信号。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有：在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P₂₀设定时，监视器发出报警信号；或发出报警信号接点；或发出报警信息；或上传告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P₂₀平均前后周期T周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P20前后时间间隔T间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T间隔，设定的时间长度T长度。采用在设定的时间间隔T间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑P₂₀，得到趋势变化值△P₂₀＝∑P_{20(前一个T长度)}-∑P_{20(当下T长度)}，即前后时间长度T长度累计值∑P₂₀之间的差值；，

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有计算所监测电气设备的漏气率L，所述漏气率L＝△P_20t/t＝(P_20准确t前-P20准确t。)/t，式中：t为设定的时间间隔，△P_20t为时间间隔t内的压力变化量，P₂₀准确t前为时间间隔t前一时刻的密度值，P₂₀准确t为过了时间间隔t时刻的密度值。监视器及时更新发出漏气率L告示信息；或及时更新上传漏气率L告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气管控功能，根据设定需要补气的密度值P_20补气，当所监测的密度值P_20准确等于或小于密度值P_20补气时，监视器发出补气报警信号；或发出补气报警信号接点；或发出补气告示信息；或上传补气告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气时间告示信息。根据设定需要补气的密度值P₂₀补气，补气时间T补气时间＝(P_20准确-P_20补气)/L，监视器及时更新发出补气时间告示信息；或及时更新上传补气时间信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气质量告示信息；根据设定需要补气的密度值P_20补气，电气设备的气室体积V，边缘计算单元经过计算得到气体补气质量Q补气，监视器发出气体补气质量Q_补气信息；或上传气体补气质量Q_补气信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元对气体补气质量Q_补气的计算方法为：根据需要补气的密度值P_20需要，根据补气的密度值P_20需要及其气体特性得到质量密度ρ_需要，可以知道电气设备气室总需要气体质量Q_总＝ρ_需要*V；以及目前检测的密度值P₂₀，根据目前检测的密度值P₂₀及其气体特性得到质量密度ρ_目前，可以知道电气设备气室目前的气体质量Q_目前＝ρ_目前*V；这样就可以得到Q_补气＝Q_总-Q_目前；监视器及时更新发出气体补气质量Q_补气告示信息；或及时更新上传气体补气质量Q_补气信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的漏气告示信息：包括

根据设定的漏气报警密度值P₂₀漏气报警，当所监测的密度值P20准确等于或小于漏气报警密度值P₂₀漏气报警时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据设定的趋势性成份值，当所监测的趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据在设定的时间间隔T间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀等于或大于所设定的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据所设定的漏气率L设定，当所监测到的漏气率L等于或大于所设定的漏气率L设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有修正漏气率L所设定的时间间隔值t。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，它还包括电子告示信号接点，当所监测的电气设备的气体压力值或温度值低于或高于所设定的压力值P设定或温度值T设定时，监视器输出告示信号接点；或者，

还包括告示信号接点，在温度值达到所设定的温度阈值T设定阈值时，当所监测的电气设备的气体压力值低于或高于所设定的压力值P设定时，监视器输出告示信号接点。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述电子信号接点包括、但不限于电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器中的一种或几种。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的设定值是可以被在线修改和存储的。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的密度监视器能够输入补气、或/和放气测试等事件，并据对应的补气、或/和放气测试等事件进行气体密度值P₂₀新的计算或调整。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述的智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐增大，就可以判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P₂₀时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P_20准确新的计算或调整。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐微微下降，就可以判断为放气测试即微水或分解物事件，并根据当时监测到的最小气体密度值P₂₀时，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P₂₀准确新的计算或调整。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述密度监视器的智能微处理器的边缘计算单元记录补气、或/和放气测试等事件，如时间、或/和次数、或/和气体质量。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括数码或液晶显示器件，具有示值显示。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括机械控制部分，所述机械部分包括：压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器、信号调节机构。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括机芯、指针、刻度盘，具有密度等示值显示。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，当密度值P₂₀小于或等于设定值P₂₀设定时，智能微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P₂₀设定时，智能微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道漏气异常信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括微水传感器，能够在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，监视器发出微水超标告示信息；或上传微水超标告告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括分解物传感器，能够在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，监视器发出分解物含量超标告示信息；或上传分解物含量超标告告示信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，气体密度监视器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传；这些数据及信息涉及：监测的密度值、压力值、温度值、异常信息；该异常信息包括电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度监视器的压力、温度传感器自身异常现象。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述温度传感器设置在气体密度监视器的温度补偿元件附近。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述智能微处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个监视器的监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述智能微处理器基于包括、但不限于通用计算机、工控机、ARM芯片、AI芯片、CPU、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板中的一种或几种，其内嵌算法及控制程序，自动控制整个过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述密度监视器输出告示信号接点并联或串联到若干信号发生器上；或并联或串联到气体密度监视器的接点信号所对应的控制回路上。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器的智能微处理器具有接口以完成测试数据存储；和/或测试数据导出；和/或测试数据打印；和/或与上位机进行数据通讯；和/或可输入模拟量、数字量信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述密度监视器的电气接口带有防误接保护或/和抗电磁场的干扰。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述智能微处理器通过通讯模块实现远距离传输测试数据和/或状态监测结果等信息。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，气体密度监视器的边缘计算单元还含有分析系统，对气体密度监测、设备漏气、气体密度监视器性能、监测元件进行检测分析，判定。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述压力传感器、温度传感器为一体化结构。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述密度监视器还包括电场屏蔽件，所述电场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述密度监视器还包括磁场屏蔽件，所述磁场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，智能微处理器的控制可以通过现场控制，也可以通过后台控制，或两者相互互动完成控制。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，气体密度监视器具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器的与其壳体、机械部分壳体和设备连接接头是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和气体密度监视器的壳体是绝缘的。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述气体密度监视器具有起始模式和运行工作模式；在所述起始模式是检验模式，所述气体密度监视器对应的密度值P₂₀为实时采集的密度值P₂₀；在设定的时间间隔T工作后，进入运行工作模式时，边缘计算单元才把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P₂₀准确。

所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，所述智能微处理器的边缘计算单元具有多个不同时间间隔的准确的密度值P_20准确；所述的多个不同时间间隔的准确的密度值P_20准确通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，包括：若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，即基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应的绝缘气室的电气设备上。

所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，所述的准确的密度值P₂₀准确、对应的压力值、对应温度值通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，包括：若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、IEC61850或104协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，即基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应的绝缘气室的电气设备上。

所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其中集线器采用RS485集线器，并且IEC61850协议转换器或104协议转换器还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，所述监测系统具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。具有数据分析、数据处理功能，对电气设备进行相应的故障诊断和预测。

本发明提供的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，包括：智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器。所述压力传感器与气体密度监测器的气路相连通。所述智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接。智能微处理器依据设定的采样频率通过压力传感器采集压力信号、温度传感器采集温度信号，根据气体压力-温度特性，经过智能微处理器运算处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)。所述智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。

本发明提供一种高压电气设备用的基于边缘计算的高精度气体密度监视器、方法和系统，所述智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确，使得基于边缘计算的高精度气体密度监视器测量非常准确，大大提高它的测试精度。

所述电气设备包括SF₆气体电气设备、SF₆混合气体电气设备、环保型气体电气设备、或其它绝缘气体电气设备。电气设备包括GIS、GIL、PASS、断路器、电流互感器、电压互感器、变压器、充气柜、环网柜等等。所述气体密度监视器包括：双金属片补偿的气体密度继电器、气体补偿的气体密度继电器、或者双金属片和气体补偿混合型的气体密度继电器；完全机械的气体密度继电器、数字型气体密度继电器、机械和数字结合型的气体密度继电器；带指针显示的气体密度继电器、数显型气体密度继电器、不带显示或指示的气体密度开关；SF₆气体密度继电器、SF₆混合气体密度继电器、N₂气体密度继电器、其它气体密度继电器等等。

所述监视器采用屏蔽技术：所述屏蔽件可以对电场，或磁场起到屏蔽作用，就是利用屏蔽件材料的反射和/或吸收作用，以减少EMI辐射。屏蔽材料的有效添置可减少或清除不必要的缝隙，抑制电磁耦合辐射，降低电磁泄漏和干扰。可采用较高导电、导磁性能的材料作为电磁屏蔽材料(如铁)，一般要求屏蔽性能达40～60dB。具体就是把电子部分密封在一个带有屏蔽材料制成的壳体内。良好的密封，很好的克服由于缝隙的导电不连续性，产生电磁泄漏而引起的干扰问题。

本发明的准确的密度值P_20准确为经过深度计算处理后得到的密度值，能够反映电气设备气室的实际密度值，已经考虑并解决了气体密度监测器与电气设备气室的温差问题；而密度值P₂₀为气体密度监测器根据实时监测的压力值、温度值，按照气体压力-温度特性换算后得到的对应20℃压力值，即气体密度监测器所处的位置而监测到的密度值P₂₀，没有考虑到气体密度监测器与电气设备气室的温差问题。所述的准确的密度值P_20准确被用来反映电气设备的长期运行时，电气设备气室的气体密度值状态，适合于能够反映电气设备的微漏状态，能够反映电气设备气室的气体密度值变化趋势；而密度值P₂₀被用来反映电气设备的当时运行情况，适合于能够反映电气设备的大漏状态，能够及时反映电气设备的重大漏气事件。这样使得本发明技术产品具有显著进步和提高，能够为生产维护提供很大的帮助，也是电网更加智慧和可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的侧面结构示意图；

图2为本发明实施例一的正面结构示意图；

图3为本发明实施例一的电路示意图。

图4为本发明实施例二的系统架构示意图；

图5为本发明实施例三的系统架构示意图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一高压电气设备用的，基于边缘计算的高精度气体密度监视器的电路原理图，如图1所示，本发明实施例一提供的高压电气设备用的，基于边缘计算的高精度气体密度监视器，包括：智能微处理器202、压力传感器201、温度传感器3、通讯模块4、存储器2021。所述压力传感器201与气体密度监测器的气路相连通。所述智能微处理器202分别与温度传感器3、压力传感器201、通讯模块4相连接。智能微处理器202依据设定的采样频率通过压力传感器201采集压力信号、温度传感器3采集温度信号，根据气体压力-温度特性，经过智能微处理器202运算处理得到相应的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)。所述智能微处理器202包括边缘计算单元2022，边缘计算单元2022把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。所述的深度计算处理为：所述智能微处理器202的边缘计算单元2022对所检测的气体密度值采用平均值法(均值法)计算处理得到气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，该平均值P_20平均就是准确的密度值P_20准确。如图1所示，智能处理器202(可以是：通用计算机、工控机、CPU、单片机、ARM芯片、AI芯片、量子芯片、光子芯片、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板等)，电源203为智能微处理器202、压力传感器201、温度传感器3、通讯模块4等提供电源，可以是：开关电源、交流220V、直流电源、LDO、可编程电源、太阳能、蓄电池、充电电池、电池等。经过智能处理器202处理得到准确的密度值P_20准确，且通过通讯模块4能够远传密度值P_20准确，和/或压力值P，和/或温度值T，进而实现在线监测电气设备气体准确的密度值P_20准确，和/或压力值P，和/或温度值T。例如基于边缘计算的高精度气体密度监视器通过RS-485等数据通讯方式接入到变电站综合自动化在线监测系统中，并远传至无人值班站中心监控站，在变电站当地和远方的中心监控站进行实时监测。

本实施例的一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器，如图2、图3所示，主要由机械部分1和电子部分2组成。其中包括：通讯模块4、压力传感器201、压力传感器固定座209；所述机械部分1包括：机械部分壳体101，以及设于所述机械部分壳体内的基座102、压力检测器103、温度补偿元件104、机芯105、指针106、刻度盘1012、端座108、信号调节机构107、若干信号发生器109、设备连接接头1010、以及温度传感器3。所述电子部分2包括电子部分壳体2010，以及设于所述电子部分2壳体内的智能处理器202、电源(电源模块)203。所述压力传感器201固定在压力传感器固定座209上，所述压力传感器201在气路上与压力检测器103相连通。所述机械部分壳体101和电子部分壳体2010是相互独立或隔开的，所述智能处理器202分别与温度传感器3、压力传感器201、通讯模块4相连接。压力传感器201通过绝缘件204、205、206密封固定在传感器外壳207上，然后通过再安装固定在压力传感器固定座209上。在传感器外壳207内部设置有屏蔽件208，提高基于边缘计算的高精度气体密度监视器的抗干扰能力。同时在再壳体2010的内侧(或外部)设置有屏蔽件2011，进一步提高基于边缘计算的高精度气体密度监视器的抗干扰能力。其中，压力检测器103的一端和温度补偿元件104的一端均固定于端座108上，压力检测器103的另一端密封连接在基座102上，温度补偿元件104的另一端通过显示连杆与机芯105连接或者温度补偿元件104的另一端直接与机芯105连接，指针106安装于机芯105上且设于刻度盘1012之前。所述信号发生器109可以采用微动开关或磁助式电接点，通过信号发生器109输出密度监视器的接点信号。所述压力检测器103可以采用巴登管或波纹管。温度补偿元件104可以采用补偿片或壳体内封闭的气体。本发明的气体密度监视器还可以包括：充油型密度继电器、无油型密度继电器、气体密度表、气体密度开关或者气体压力表。在本发明实施例一的气体密度监视器内，基于压力检测器103并利用温度补偿元件104对变化的压力和温度进行修正，以反映(六氟化硫)气体密度的变化。即在被测介质(六氟化硫)气体的压力作用下，由于有了温度补偿元件104的作用，(六氟化硫)气体密度值变化时，(六氟化硫)气体的压力值也相应的变化，迫使压力检测器103的末端产生相应的弹性变形位移，借助于温度补偿元件104，传递给机芯105，机芯105又传递给指针106，遂将被测的六氟化硫气体密度值在刻度盘1012上指示出来。信号发生器109作为输出报警闭锁接点信号。这样气体密度监视器就能把(六氟化硫)气体密度值显示出来了。如果漏气了，六氟化硫气体密度值下降了，压力检测器103产生相应的反向位移，通过温度补偿元件104，传递给机芯105，机芯105又传递给指针106，指针106就往示值小的方向走，在刻度盘1012上具体显示漏气程度，并且通过信号发生器109输出(报警闭锁)接点信号，通过机械原理监视和控制电气开关等设备中的六氟化硫气体密度，使电气设备安全工作。

本发明技术产品，由于所述温度传感器3和温度补偿元件104设置在一起；或所述温度传感器3直接设置在温度补偿元件104上；或所述温度传感器3设置在温度补偿元件104附件。经过这样新的设计处理，其性能大大提高。

另外所述远传气体密度监视器还包括隔热件5，所述隔热件5设置在机械部分壳体101和电子部分壳体2010之间；或所述隔热件设置在电源(电源模块)处。所述电源(电源模块)203在位置上远离温度传感器3和温度补偿元件104。

所述密度监视器的电子部分还包括屏蔽件2011，所述屏蔽件2011能够对电场，或磁场，或电场和磁场，起到屏蔽作用。所述屏蔽件2011设置在电子部分壳体内部或外部。所述压力传感器设有屏蔽件208。所述智能处理器或通讯模块设有屏蔽件；或所述智能处理器和通讯模块均设有屏蔽件。所述气体密度监视器还包括绝缘件204、205、206，所述压力传感器通过绝缘件204、205、206与压力传感器外壳207以及传感器固定座209相连接；或者所述压力传感器通过若干绝缘件204、205、206密封固定在压力传感器固定座209上。

所述气体密度监视器还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器的与电子部分壳体、机械部分壳体和设备连接接头是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和气体密度监视器的壳体是绝缘的。经过这样的创新设计和处理，其性能大大提高。具体经过对比测试，从表1可以看出，采用本专利技术的基于边缘计算的高精度气体密度监视器的精度、抗干扰能力比现有技术的气体密度监视器具有更好的性能，具有突出的实质性特点和显著的进步，可以大幅度的提高基于边缘计算的高精度气体密度监视器的精度和抗干扰能力，保障电网可靠安全运行。

从表1可以知道，采用本专利技术的密度监视器的精度、抗干扰能力和稳定性非常好，达到高精度要求，可以提高密度继电器环境适应能力。同时，关键是它的抗干扰能力强、稳定性非常好，大大提高智能电网的可靠性、准确性。

表1本专利技术的基于边缘计算的高精度气体密度监视器和现有技术的气体密度监视器的接点性能对比表

另外本基于边缘计算的高精度气体密度监视器的所述机械部分壳体内充有防震液，机械部分壳体内还设置有引出线密封件，所述温度传感器3的连接线通过引出线密封件与智能处理器相连接。所述气体密度监视器还包括设备连接接头1010，所述设备连接接头设置在机械部分或电子部分上。密度监视器通过信号发生器109输出接点信号。所述通讯模块4设置在电子部分壳体处或机械部分壳体处，或者所述通讯模块和智能处理器一体化设计在一起。所述压力传感器设置在电子部分壳体内，或机械部分壳体内。所述智能处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述智能处理器基于通用计算机、工控机、ARM芯片、AI芯片、CPU、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板等内嵌算法及控制程序，自动控制整个监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述密度监视器还包括机芯、指针、刻度盘，具有示值显示，或数码显示器件，具有示值显示。

进一步，所述密度监视器中所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确。

进一步，所述的深度计算处理为：所述的智能微处理器的边缘计算单元对一定间隔时间的气体密度值P₂₀进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，然后计算得到准确的密度值P_20准确。所述的深度计算处理为：所述的智能微处理器的边缘计算单元按照时间序列对成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏状况。

进一步，所述的智能微处理器的边缘计算单元判断气体发生泄漏了，智能微处理器发出报警信号或报警信息。所述报警信号可以通过信号线上传到目标设备；所述报警信息通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。(根据设定的趋势性成份值，当检测到趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值)。

所述的准确的密度值P_20准确通过通讯模块上传到目标设备或目标平台，进而实现准确在线监测电气设备的气体密度值；或者，所述的准确的密度值P_20准确、对应的压力值、对应温度值通过通讯模块上传到目标设备或目标平台，进而全面实现准确在线监测电气设备的气体密度值；

所述的智能微处理器的边缘计算单元完成对数据的分析、判定及数据存储，依据设定的告警策略给出相应的告警信号。所述的智能微处理器的边缘计算单元具有：在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P_20设定时，监视器发出报警信号；或发出报警信号接点；或发出报警信息；或上传告示信息。

进一步，所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T_周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P_20平均前后周期T_周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P₂₀前后时间间隔T_间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，设定的时间长度T_长度。采用在设定的时间间隔T_间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑_P20，得到趋势变化值△P₂₀＝∑_{P20(前一个T长度)}-∑_{P20(当下T长度)}，即前后时间长度T_长度累计值∑_P20之间的差值；或者，

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有计算所监测电气设备的漏气率L，所述漏气率L＝△P_20t/t＝(P_20准确t_前-P_20准确t。)/t，式中：t为设定的时间间隔，△P_20t为时间间隔t内的压力变化量，P_20准确t_前为时间间隔t前一时刻的密度值，P_20准确t为过了时间间隔t时刻的密度值。监视器及时更新发出漏气率L告示信息；或及时更新上传漏气率L告示信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气管控功能，根据设定需要补气的密度值P_20补气，当所监测的密度值P_20准确等于或小于密度值P_20补气时，监视器发出补气报警信号；或发出补气报警信号接点；或发出补气告示信息；或上传补气告示信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气时间告示信息。根据设定需要补气的密度值P_20补气，补气时间T_补气时间＝(P_20准确-P_20补气)/L，监视器及时更新发出补气时间告示信息；或及时更新上传补气时间信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气质量告示信息。根据设定需要补气的密度值P_20补气，电气设备的气室体积V，边缘计算单元经过计算得到气体补气质量Q_补气，监视器发出气体补气质量Q_补气信息；或上传气体补气质量Q_补气信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元对气体补气质量Q_补气的计算方法为：根据需要补气的密度值P_20需要，根据补气的密度值P_20需要及其气体特性得到质量密度ρ_需要，可以知道电气设备气室总需要气体质量Q_总＝ρ_需要*V；以及目前检测的密度值P₂₀，根据目前检测的密度值P₂₀及其气体特性得到质量密度ρ_目前，可以知道电气设备气室目前的气体质量Q_目前＝ρ_目前*V；这样就可以得到Q_补气＝Q_总-Q_目前。监视器及时更新发出气体补气质量Q_补气告示信息；或及时更新上传气体补气质量Q_补气信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的漏气告示信息。根据设定的漏气报警密度值P_{20漏气报警}，当所监测的密度值P_20准确等于或小于漏气报警密度值P_{20漏气报警}时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据设定的趋势性成份值，当所监测的趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀等于或大于所设定的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P_20设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据所设定的漏气率L_设定，当所监测到的漏气率L等于或大于所设定的漏气率L_设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息。

所述的智能微处理器的边缘计算单元具有修正漏气率L所设定的时间间隔值t。

所述监视器还包括电子告示信号接点，当所监测的电气设备的气体压力值或温度值低于或高于所设定的压力值P_设定或温度值T_设定时，监视器输出告示信号接点；或者，

还包括告示信号接点，在温度值达到所设定的温度阈值T_设定阈值时，当所监测的电气设备的气体压力值低于或高于所设定的压力值P_设定时，监视器输出告示信号接点。所述电子信号接点可以由电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器等元器件实现。另外，所述的设定值可以在线修改和存储。

所述的密度监视器能够输入补气、或/和放气测试等事件，并能够根据对应的补气、或/和放气测试等事件进行气体密度值P₂₀新的计算或调整。所述的智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐增大，就可以判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P₂₀时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P_20准确新的计算或调整。所述智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐微微下降，就可以判断为放气测试(微水或分解物)事件，并能够根据当时监测到的最小气体密度值P₂₀时，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P₂₀准确新的计算或调整。所述密度监视器的智能微处理器的边缘计算单元能够记录补气、或/和放气测试等事件，如时间、或/和次数、或/和气体质量。

所述气体密度监视器还包括数码或液晶显示器件，具有示值显示。所述气体密度监视器还包括机械控制部分，所述机械部分包括：压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器、信号调节机构。所述气体密度监视器还包括机芯、指针、刻度盘，具有密度等示值显示。

进一步，当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，智能微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

或者，当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，智能微处理器可以通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，智能微处理器可以通过密度继电器的报警接点信号线上传异常信号，使运检人员知道异常信息(漏气)。

或者，当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，智能微处理器可以通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

所述气体密度监视器还包括微水传感器，能够在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，监视器发出微水超标告示信息；或上传微水超标告告示信息。所述气体密度监视器还包括分解物传感器，能够在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，监视器发出分解物含量超标告示信息；或上传分解物含量超标告告示信息。

气体密度监视器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传。具体可以涉及：监测的密度值、压力值、温度值、异常信息(电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度监视器的压力、温度传感器等自身异常现象)，自身诊断结果。

所述温度传感器设置在气体密度监视器的温度补偿元件附近。所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。所述智能微处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个监视器的监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述智能微处理器基于通用计算机、工控机、ARM芯片、AI芯片、CPU、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板等内嵌算法及控制程序，自动控制整个过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。所述密度监视器输出告示信号接点并联或串联到若干信号发生器上；或者，

根据实际需要，所述告示信号接点并联或串联到气体密度监视器的接点信号上；或所述告示信号接点并联或串联到气体密度监视器的接点信号所对应的控制回路上。所述气体密度监视器的智能微处理器具有接口：可以完成测试数据存储；和/或测试数据导出；和/或测试数据可打印；和/或可与上位机进行数据通讯；和/或可输入模拟量、数字量信息。所述密度监视器的电气接口带有保护功能，误接不会造成接口损坏；或/和不会受到电磁场的干扰。

所述智能微处理器还包括通讯模块，通过通讯模块实现远距离传输测试数据和/或状态监测结果等信息。所述的通讯模块的通讯方式可以是有线或无线方式。

气体密度监视器的边缘计算单元还含有分析系统(专家管理分析系统)，对气体密度监测、设备漏气、气体密度监视器性能、监测元件进行检测分析，判定。所述压力传感器、温度传感器为一体化结构。

所述密度监视器还包括电场屏蔽件，所述电场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。所述密度监视器还包括磁场屏蔽件，所述磁场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。所述密度监视器的电子部分还包括屏蔽件，所述屏蔽件能够对电场，或磁场，或电场和磁场，起到屏蔽作用。所述气体密度监视器还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器的与其壳体、机械部分壳体和设备连接接头是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和气体密度监视器的壳体是绝缘的。

智能微处理器的控制可以通过现场控制，也可以通过后台控制，或两者相互互动完成控制。气体密度监视器具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。

所述气体密度监视器具有起始模式(检验模式)和运行工作模式。在所述起始模式(检验模式)时，所述气体密度监视器对应的密度值P₂₀为实时采集的密度值P₂₀(即20℃的的压力值P₂₀)。在设定的时间间隔T_工作后，进入运行工作模式时，边缘计算单元才把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。

图4为发明一种由基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的气体密度监测系统，如图4所示，包括：若干设有气室的高压电气设备、若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应气室的高压电气设备上。

由基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的气体密度监测系统，包括：若干设有气室的高压电气设备、若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、IEC61850协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应气室的高压电气设备上。所述监测系统具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。具有数据分析、数据处理功能，能够对电气设备进行相应的故障诊断和预测，为电气设备的状态检修提供技术支持。

见图4和5所示，PC为在线监测后台主机及系统，Gateway为网络交换机，Server为综合应用服务器，ProC为规约转换器/在线监测智能单元，HUB为集线器，而Z为基于边缘计算的高精度气体密度监视器。在线监测系统架构：详列简单架构(图4)、常规架构(图5)、复杂架构等系统图。系统架构图及简单说明：1、后台软件平台：基于Windows、Linux及其他等，或VxWorks、Android、Unix、UCos、FreeRTOS、RTX、embOS、MacOS。2、后台软件关键业务模块、基本功能：例如权限管理、设备管理、数据存储于查询等；以及用户管理、报警管理、实时数据、历史数据、实时曲线、历史曲线、配置管理、数据采集、数据解析、记录条件、异常处理。3、界面组态：例如Form界面、Web界面、组态界面等。监测系统也可以为无线传输方式的架构系统图，由无线模块和基于边缘计算的高精度气体密度监视器可以做成一体或者分体，具体方案可以灵活。

本监测系统可以实时监测断路器、GIS等电气设备内部SF6气体的温度、压力、密度、微水等物理量及其变化趋势，并具有通讯接口，将数据上传到后台系统，实现断路器、GIS等电气设备SF6气体密度、微水等物理量的在线监测功能，并且可灵活设定报警界限，就地查询历史数据，准确分析判断设备漏气趋势及漏气率，提前发现设备出现异常情况，从而保障电气设备和变电站整套系统的安全运行。真正实现变电站、尤其是无人值班站的电气设备的在线监测。对提高电网系统的安全运行和运行管理水平，开展预期诊断和趋势分析，减少无计划停电检修起到重要作用。

由基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的气体密度监测系统，所述若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器的通信方式为有线或无线。有线的通讯方式为RS232、RS485、CAN-BUS等工业总线、光纤以太网、4-20mA、Hart、IIC、SPI、Wire、同轴电缆、PLC电力载波等；无线通讯方式为传感器内置5G/NB-IOT通讯模块(如5G、NB-IOT)、2G/3G/4G/5G等、WIFI、蓝牙、Lora、Lorawan、Zigbee、红外、超声波、声波、卫星、光波、量子通信、声呐等，将各种传感器数据上传到物联网云平台。其中集线器采用RS485集线器，并且IEC61850协议转换器还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (54)

1.一种基于边缘计算的高精度气体密度监视器，包括：智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器；所述压力传感器与气体密度监测器的气路相连通；所述智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接；智能微处理器依据设定的采样频率通过压力传感器采集压力信号、温度传感器采集温度信号后根据气体压力-温度特性，经过智能微处理器运算处理得到相应的20℃的密度值P₂₀；其特征在于，所述智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的深度计算处理为：所述智能微处理器的边缘计算单元对所检测的气体密度值采用平均值法计算处理得到气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，该平均值P_20平均就是准确的密度值P_20准确。

3.根据权利要求1或2所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述平均值法为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确；或者，

采用在设定的时间间隔里、设定温度间隔步长，把全部温度范围内采集得到的不同温度值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确；或者，

采用在设定的时间间隔里、设定压力间隔步长，把全部压力变化范围内采集得到的不同压力值的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，从而得到准确的密度值P_20准确。

4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的深度计算处理还包括，对一定间隔时间的气体密度值P₂₀进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，然后取平均值计算得到准确的密度值P_20准确。

5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元按照时间序列将成份分解为趋势性、周期性和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏状况。

6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元根据设定的趋势性成份值，当检测到趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值则判断气体发生泄漏了，智能微处理器发出报警信号或报警信息；所述报警信号通过信号线上传到目标设备；所述报警信息通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

7.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元完成对数据的分析、判定及数据存储，依据设定的告警策略给出相应的告警信号。

8.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有：在设定的时间间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀低于或高于所设定的趋势变化值△P_20设定时，监视器发出报警信号；或发出报警信号接点；或发出报警信息；或上传告示信息。

9.根据权利要求8所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述趋势变化值△P₂₀为：采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其气体密度值P₂₀的平均值P_20平均，然后设定趋势计算周期T_周期，得到趋势变化值△P₂₀＝P_{20平均(前一个T周期值)}-P_{20平均(T周期)}，即平均值P_20平均前后周期T_周期的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀＝P_{20(前一个T间隔)}-P_20(T间隔)，即密度值P₂₀前后时间间隔T_间隔的差值；或者，

在设定的时间间隔T_间隔，设定的时间长度T_长度。采用在设定的时间间隔T _间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值P₂₀(N个)进行累计计算得到累计值∑_P20，得到趋势变化值△P₂₀＝∑_{P20(前一个T长度)}-∑_{P20(当下T长度)}，即前后时间长度T_长度累计值∑_P20之间的差值。

10.根据权利要求8所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有计算所监测电气设备的漏气率L，所述漏气率式中：t为设定的时间间隔，△P_20t为时间间隔t内的压力变化量，为时间间隔t前一时刻的密度值，为过了时间间隔t时刻的密度值。监视器及时更新发出漏气率L告示信息；或及时更新上传漏气率L告示信息。

11.根据权利要求8所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气管控功能，根据设定需要补气的密度值P_20补气，当所监测的密度值P_20准确等于或小于密度值P_20补气时，监视器发出补气报警信号；或发出补气报警信号接点；或发出补气告示信息；或上传补气告示信息。

12.根据权利要求8所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气时间告示信息。根据设定需要补气的密度值P_20补气，补气时间T_补气时间＝(P_20准确-P_20补气)/L，监视器及时更新发出补气时间告示信息；或及时更新上传补气时间信息。

13.根据权利要求8所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的气体补气质量告示信息。根据设定需要补气的密度值P_20补气，电气设备的气室体积V，边缘计算单元经过计算得到气体补气质量Q_补气，监视器发出气体补气质量Q_补气信息；或上传气体补气质量Q_补气信息。

14.根据权利要求13所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元对气体补气质量Q_补气的计算方法为：根据需要补气的密度值P_20需要，根据补气的密度值P_20需要及其气体特性得到质量密度ρ_需要，可以知道电气设备气室总需要气体质量Q_总＝ρ_需要*V；以及目前检测的密度值P₂₀，根据目前检测的密度值P₂₀及其气体特性得到质量密度ρ_目前，可以知道电气设备气室目前的气体质量Q_目前＝ρ_目前*V；这样就可以得到Q_补气＝Q_总-Q_目前；监视器及时更新发出气体补气质量Q_补气告示信息；或及时更新上传气体补气质量Q_补气信息。

15.根据权利要求1、或6、或7、或10所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有对所监测的电气设备的漏气告示信息：包括

根据设定的漏气报警密度值P_{20漏气报警}，当所监测的密度值P_20准确等于或小于漏气报警密度值P_{20漏气报警}时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据设定的趋势性成份值，当所监测的趋势性成份值等于或大于所设定的趋势性成份值时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据在设定的时间间隔T_间隔，当所监测的电气设备的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P₂₀等于或大于所设定的气体密度值P₂₀的趋势变化值△P_20设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息；或者，

根据所设定的漏气率L_设定，当所监测到的漏气率L等于或大于所设定的漏气率L_设定时，监视器发出漏气报警信号；或发出漏气报警信号接点；或发出漏气告示信息；或上传漏气告示信息。

16.根据权利要求1或10所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元具有修正漏气率L所设定的时间间隔值t。

17.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，它还包括电子告示信号接点，当所监测的电气设备的气体压力值或温度值低于或高于所设定的压力值P_设定或温度值T_设定时，监视器输出告示信号接点；或者，

还包括告示信号接点，在温度值达到所设定的温度阈值T_设定阈值时，当所监测的电气设备的气体压力值低于或高于所设定的压力值P_设定时，监视器输出告示信号接点。

18.根据权利要求17所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述电子信号接点包括、但不限于电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器中的一种或几种。

19.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的设定值是可以被在线修改和存储的。

20.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的密度监视器能够输入补气、或/和放气测试等事件，并据对应的补气、或/和放气测试等事件进行气体密度值P₂₀新的计算或调整。

21.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述的智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐增大，就可以判断为补气事件，并能够根据当时监测到的最大气体密度值P₂₀时，就判断为补气事件结束，并进行气体密度值P₂₀准确新的计算或调整。

22.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述智能微处理器的边缘计算单元在一定的短时间内，监测到气体密度值P₂₀逐渐微微下降，就可以判断为放气测试即微水或分解物事件，并根据当时监测到的最小气体密度值P₂₀时，就判断为放气测试事件结束，并进行气体密度值P₂₀准确新的计算或调整。

23.根据权利要求21或22所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述密度监视器的智能微处理器的边缘计算单元记录补气、或/和放气测试等事件，如时间、或/和次数、或/和气体质量。

24.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括数码或液晶显示器件，具有示值显示。

25.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括机械控制部分，所述机械部分包括：压力检测器、温度补偿元件、若干信号发生器、信号调节机构。

26.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括机芯、指针、刻度盘，具有密度等示值显示。

27.根据权利要求1或25所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，当密度值P₂₀小于或等于设定值P_20设定时，智能微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通讯模块上传异常信号，使运检人员知道异常信息。

28.根据权利要求1或5所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，当密度值P₂₀的趋势是变小的，当其变小趋势值大于或等于设定值△P_20设定时，智能微处理器通过密度继电器的报警接点信号线或通过通讯模块上传异常信号，使运检人员知道漏气异常信息。

29.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括微水传感器，能够在线监测气体微水值，当微水值超过设定值时，监视器发出微水超标告示信息；或上传微水超标告告示信息。

30.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括分解物传感器，能够在线监测气体分解物，当分解物含量超过设定值时，监视器发出分解物含量超标告示信息；或上传分解物含量超标告告示信息。

31.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，气体密度监视器能够将监测的数据及其信息可以通过输出的电子信号接点，并联或串联到信号发生器或专用线、或其它线上，且经过有规律的编码进行上传；这些数据及信息涉及：监测的密度值、压力值、温度值、异常信息；该异常信息包括电气设备的密度值过低漏气现象、压力过高、温度过高、气体密度监视器的压力、温度传感器自身异常现象。

32.根据权利要求25所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述温度传感器设置在气体密度监视器的温度补偿元件附近。

33.根据权利要求25所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述信号发生器包括：微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括：巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括：双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。

34.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述智能微处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个监视器的监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。

35.根据权利要求1或2所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述智能微处理器基于包括、但不限于通用计算机、工控机、ARM芯片、AI芯片、CPU、MCU、FPGA、PLC等、工控主板、嵌入式主控板中的一种或几种，其内嵌算法及控制程序，自动控制整个过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。

36.根据权利要求25所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述密度监视器输出告示信号接点并联或串联到若干信号发生器上；或并联或串联到气体密度监视器的接点信号所对应的控制回路上。

37.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器的智能微处理器具有接口以完成测试数据存储；和/或测试数据导出；和/或测试数据打印；和/或与上位机进行数据通讯；和/或可输入模拟量、数字量信息。

38.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述密度监视器的电气接口带有防误接保护或/和抗电磁场的干扰。

39.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述智能微处理器通过通讯模块实现远距离传输测试数据和/或状态监测结果等信息。

40.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，气体密度监视器的边缘计算单元还含有分析系统，对气体密度监测、设备漏气、气体密度监视器性能、监测元件进行检测分析，判定。

41.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器为一体化结构。

42.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述密度监视器还包括电场屏蔽件，所述电场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。

43.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述密度监视器还包括磁场屏蔽件，所述磁场屏蔽件设置在压力传感器和/或电子部分外面。

44.根据权利要求1或7所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，智能微处理器的控制可以通过现场控制，也可以通过后台控制，或两者相互互动完成控制。

45.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，气体密度监视器具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。

46.根据权利要求1或25所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器还包括若干绝缘件，通过若干绝缘件实现所述压力传感器与其壳体、机械部分壳体和设备连接接头是绝缘的；或者所述压力传感器的外壳和气体密度监视器的壳体是绝缘的。

47.根据权利要求1所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器具有起始模式和运行工作模式；所述起始模式是检验模式，所述气体密度监视器对应的密度值P₂₀为实时采集的密度值P₂₀；在设定的时间间隔T_工作后，才进入运行工作模式时，边缘计算单元才把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P_20准确。

48.根据权利要求1或2所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述气体密度监视器具有起始模式和运行工作模式；在所述起始模式时，所述气体密度监视器对应的密度值P₂₀为实时采集的密度值P₂₀；经设定的时间间隔T工作后，进入运行工作模式时，边缘计算单元才把得到的相应密度值P₂₀进行深度计算处理，得到准确的密度值P₂₀准确。

49.根据权利要求48所述的基于边缘计算的高精度气体密度监视器，其特征在于，所述智能微处理器的边缘计算单元具有多个不同时间间隔的准确的密度值P_20准确；所述的多个不同时间间隔的准确的密度值P_20准确通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

50.一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，包括：若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，即基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应的绝缘气室的电气设备上。

51.根据权利要求50所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，所述的准确的密度值P_20准确、对应的压力值、对应温度值通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。

52.据权利要求51所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，包括：若干基于边缘计算的高精度气体密度监视器均依次通过集线器、IEC61850或104协议转换器与远程后台检测系统连接；其中，即基于边缘计算的高精度气体密度监视器分别设置在对应的绝缘气室的电气设备上。

53.据权利要求50所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，其中集线器采用RS485集线器，并且IEC61850协议转换器或104协议转换器还分别与网络服务打印机和网络数据路由器连接。

54.据权利要求50所述的一种具有基于边缘计算的高精度气体密度监视器组成的监测系统，其特征在于，所述监测系统具有实时在线密度值、压力值、温度值等数据显示、变化趋势分析、历史数据查询、实时告警等功能。具有数据分析、数据处理功能，对电气设备进行相应的故障诊断和预测。