CN112186893B - 一种基于大数据分析的安防预警方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于大数据分析的安防预警方法，包括在输电线路的导线方向上设置导轨、磁测量单元，预定的速度在预设的轨道长度范围内测量，预设周期采集测量数据发送至节点服务器，数据有效性判断，以及故障判断等多个步骤，可以实现无损实时检测，高效率，以及对故障设备的定位报警。

Description

一种基于大数据分析的安防预警方法
技术领域
本发明涉及大数据分析处理领域，具体涉及一种基于大数据分析的安防预警方法。
背景技术
随着物联网、大数据、云计算等新型技术的发展,现有的技术已经无法满足日益发展的消防信息化、数字化需求。电力消防安全综合管理主要通过云计算、大数据和物联网等技术实现,为消防安全管理信息化、数字化工作带来了新的格局。电力监控实现在控制中心（OCC）对供电系统进行集中管理和调度、实时控制和数据采集。除利用“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）功能监控供电系统设备的运行情况，及时掌握和处理供电系统的各种事故、报警事件功能外，利用该系统的后台工作站还可以对系统进行数据归档和统计报表功能，以更好地管理供电系统。
随着计算机和通信技术的发展，自20世纪90年代末开始，以计算机为基础的变电所综合自动化技术为供电系统的运行管理带来了一次变革。它包含微机保护、调度自动化和当地基础自动化。可实现电网安全监控、电量及非电量监测、参数自动调整、中央信号、当地电压无功综合控制、电能自动分时统计、事故跳闸过程自动记录、事件按时排序、事故处理提示、快速处理事故、微机控制免维护蓄电池和微机远动一体化功能。
随着社会经济的不断发展以及技术水平的不断提高，电能逐渐成为了当今社会必不可少的主要能源，电气时代的到来使电气设备的应用越来越广泛，同时因电气安全事故而引发的电气火灾也频频发生，而消防安全是社会安定与经济发展的重要保证。变电站作为变电的场所，其安全直接影响用户用电的情况，并且一旦出现问题，修复需要很长的时间，使得用电区域的大范围断电。然而，现有技术中对于变电站场所的安全预警方法大都采用直接采集发生故障（例如电压、电流的测量）的方式，然后再发出报警信息。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于大数据分析的安防预警方法，可以实现无损实时检测，高效率，以及对故障设备的定位报警。
本发明提供了一种基于大数据分析的安防预警方法，包括依次进行的如下步骤：
（1）在变电站的多条重要输电线路的导线方向上，分别在导线的两侧且相距第一长度的距离处，设置沿导线方向的两条导轨；
（2）在导线方向对称的两条导轨的对应位置处，分别设置两组或两组以上的磁测量单元；其中，每组磁测量单元包括分别设置于两条导轨上的第一、二磁测量传感器，并且相两组磁测量单元距离彼此第二距离设置；
（3）分别控制磁测量单元预定的速度在预设的轨道长度范围内，沿着轨道做往返运动进行测量；
（4）在测量的过程中，每组磁测量单元中的第一、二磁测量传感器分别以预设的第一周期采集测量数据，并且以预设的第二周期将测量数据打包发送至附近的多个节点服务器；
（5）每个节点服务器都分别基于每组磁测量单元中的第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据，计算第一、二测量数据之间的偏差，如果每个节点服务器计算得到的偏差都在容许误差范围内，则认为第一、二测量数据有效，否则认为无效；
（6）在测量数据有效或无效的情况下，进行故障判断，具体包括如下步骤：
A、在测量数据有效的情况下，进一步判断第一、二测量数据是否在历史数据库数据范围内；如果在范围内则认为没有出现故障，否则则认为出现线路故障，进行报警；
B、在测量数据无效的情况下，包括如下步骤：
①、通过任一节点服务器发送询问信号至磁测量单元中的第一、二磁测量传感器，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器；
②、第一、二磁测量传感器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号及测量数据至多个节点服务器；所述多个节点服务器中的其他节点服务器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号至多个节点服务器中除自己外的其他节点服务器；
③、多个节点服务器分别接收第一、二磁测量传感器发送的应答信号以及测量信号，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器发送的询问信号，并基于所有应答信号分别得到每一个应答信号的超时信息和完整信息，当超时信息和完整信息任意一项出现异常时则记为一次异常，多个节点服务器将各自得到的异常次数发送至中控服务器，中控服务器将所有节点服务器分别得到的第一、二磁测量传感器对应的异常次数进行求和，得到第一、二磁测量传感器对应异常总和，并且将所有节点服务器分别对应的异常次数进行求和，得到各节点服务器对应的异常总和，选择异常总和数值最大且高于异常次数阈值的磁测量传感器或节点服务器作为发生传输故障的设备；
以及多个节点服务器基于测量信号，判断第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据之间的偏差是否依然不在容许误差范围内，如果是则第一、二磁测量传感器故障。
优选的方式中，所述步骤（3）中每条输电线路测量的轨道上，轨道被分为了2段，每段设置一组磁测量单元，每组磁测量单元在其对应的1段轨道范围内往返运动。
优选的方式中，所述步骤（4）中附近的多个节点服务以根据发送的范围进行选择。
优选的方式中，所述步骤（4）中附近的多个节点服务为至少三个。
优选的方式中，所述步骤（6）还包括重复步骤B，直到测量得到的最大总和数值满足低于异常次数阈值，确定无故障设备。
优选的方式中，异常次数阈值为3次。
本发明的基于大数据分析的安防预警方法，可以实现：
1）提出以检测输电线路出现异常时，通过设计导轨移动式电磁无损检测的方式实现对的实时检测；
2）检测过程中，每组磁测量单元只需在预设的轨道范围内往返运动，这样就避免了碰撞，也提高了效率；
3）提出了基于超时信息和完整信息判断异常，进行异常次数判断的方式，以及基于测量信号的具体判断方式，实现故障设备的定位报警。
附图说明
图1为基于大数据分析的安防预警方法流程图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种基于大数据分析的安防预警方法，其具体流程如附图1所示，下面进行具体的介绍。
电磁无损检测是以电磁学理论为基础的无损检测技术,具有灵敏度高,检测速度快的优点。在变电站监测的过程中，如果有对应的输电线路发生故障，则对应的故障点或区就会产生非正常的电流节点或区域，这样就会产生变化的、异常的磁场。基于此，利用电磁效应进行故障点的监测具有无损且灵敏度高的优势。
一种基于大数据分析的安防预警方法，包括依次进行的如下步骤：
首先，在变电站的多条重要输电线路的导线方向上，分别在导线的两侧且相距第一长度的距离处，设置沿导线方向的两条导轨；在导线方向对称的两条导轨的对应位置处，分别设置两组或两组以上的磁测量单元，每组磁测量单元包括分别设置于两条导轨上的第一、二磁测量传感器，并且两组磁测量单元距离彼此第二距离设置；磁测量传感器分别连接驱动装置，通过驱动装置的控制可以带动磁测量传感器以预定的速度轨道沿着导轨运动，驱动装置有其对应的电源和电路，电源可以为太阳能电池，具体的驱动装置也为现有技术，此处不再赘述。对于多条重要输电线路，是指变电站中关键位置处的输电线路，其易发生故障、或发生故障造成的影响大等，其可以根据实际的预警需求进行选择。其中，导轨的设置可以以现有技术中的软导轨的方式设置，具体形式不限制，只要能实现导轨功能即可。
输电线路发生故障，就会产生变化的、异常的磁场，这些异常的数据的报警可以根据以往的标定、测试等历史数据进行判断，例如设置对应的阈值的方式进行。因为无接触的无损检测，因此磁测量传感器的测量值可能会很小，基于此磁测量传感器内部具有放大电路，利用放大电路将测量数据进行放大后，在通过其内设的发射单元将数据发送至远端的节点服务器。下面进行具体的说明。
其次，分别控制磁测量单元预定的速度在预设的轨道长度范围内，沿着轨道做往返运动进行测量，例如在一条输电线路测量的轨道上，轨道被分为了2段，设置两组磁测量单元，则每组磁测量单元只需在其中的1段轨道范围内往返运动，这样就避免了碰撞，也提高了效率。
再次，在测量的过程中，第一、二磁测量传感器分别以预设的第一周期采集测量数据，并且以预设的第二周期将测量数据打包发送至附近的多个节点服务器。其中，节点服务器的个数和多条重要输电线路的数目相同，附近的多个节点服务器可以根据发送的范围进行选择，例如选择发送至至少三个节点服务器。
然后，每个节点服务器都分别基于每组磁测量单元中的第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据，计算第一、二测量数据之间的偏差，如果每个节点服务器计算得到的偏差都在容许误差范围内，则认为第一、二测量数据有效，否则认为无效。
在有效的情况下，进一步判断第一、二测量数据是否在历史数据库数据范围内，如果在范围内则认为没有出现故障，否则则认为出现线路故障，进行报警。
在无效的情况下，则需要判断磁测量传感器是否出现故障。此时，对于磁测量传感器故障的判断通常包括测量部分的故障和传输部分的故障两部分，需要进行具体的判断。
具体的，通过任一节点服务器发送询问信号至磁测量单元中的第一、二磁测量传感器，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器；第一、二磁测量传感器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号及测量数据至多个节点服务器；所述多个节点服务器中的其他节点服务器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号至多个节点服务器中除自己外的其他节点服务器；多个节点服务器分别接收第一、二磁测量传感器发送的应答信号以及测量信号，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器发送的询问信号，并基于所有应答信号分别得到每一个应答信号的超时信息和完整信息，当超时信息和完整信息任意一项出现异常时则记为一次异常，多个节点服务器将各自得到的异常次数发送至中控服务器，中控服务器将所有节点服务器分别得到的第一、二磁测量传感器对应的异常次数进行求和，得到第一、二磁测量传感器对应异常总和，并且将所有节点服务器分别对应的异常次数进行求和，得到各节点服务器对应的异常总和，选择异常总和数值最大且高于异常次数阈值的磁测量传感器或节点服务器作为发生传输故障的设备。此步骤可重复进行，直到测量得到的最大总和数值满足低于异常次数阈值的时候，确定无故障设备。异常次数阈值不易设置过高，也不易过低，过低则可能出现误报，过高则容易遗漏，因此优选为3次。
此外，多个节点服务器还基于测量信号，判断第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据之间的偏差是否依然不在容许误差范围内，如果是则第一、二磁测量传感器故障。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (6)

1.一种基于大数据分析的安防预警方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：
（1）在变电站的多条重要输电线路的导线方向上，分别在导线的两侧且相距第一长度的距离处，设置沿导线方向的两条导轨；
（2）在导线方向对称的两条导轨的对应位置处，分别设置两组或两组以上的磁测量单元；其中，每组磁测量单元包括分别设置于两条导轨上的第一、二磁测量传感器，并且两组磁测量单元距离彼此以第二距离设置；
（3）分别控制磁测量单元以预定的速度在预设的轨道长度范围内，沿着轨道做往返运动进行测量；
（4）在测量的过程中，每组磁测量单元中的第一、二磁测量传感器分别以预设的第一周期采集测量数据，并且以预设的第二周期将测量数据打包发送至附近的多个节点服务器；
（5）每个节点服务器都分别基于每组磁测量单元中的第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据，计算第一、二测量数据之间的偏差，如果每个节点服务器计算得到的偏差都在容许误差范围内，则认为第一、二测量数据有效，否则认为无效；
（6）在测量数据有效或无效的情况下，进行故障判断，具体包括如下步骤：
A、在测量数据有效的情况下，进一步判断第一、二测量数据是否在历史数据库数据范围内；如果在范围内则认为没有出现故障，否则则认为出现线路故障，进行报警；
B、在测量数据无效的情况下，包括如下步骤：
①、通过任一节点服务器发送询问信号至磁测量单元中的第一、二磁测量传感器，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器；
②、第一、二磁测量传感器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号及测量数据至多个节点服务器；所述多个节点服务器中的其他节点服务器分别接收到询问信号后，在预设的时间段内以不同的时间间隔发送应答信号至多个节点服务器中除自己外的其他节点服务器；
③、多个节点服务器分别接收第一、二磁测量传感器发送的应答信号以及测量信号，以及所述多个节点服务器中的其他节点服务器发送的询问信号，并基于所有应答信号分别得到每一个应答信号的超时信息和完整信息，当超时信息和完整信息任意一项出现异常时则记为一次异常，多个节点服务器将各自得到的异常次数发送至中控服务器，中控服务器将所有节点服务器分别得到的第一、二磁测量传感器对应的异常次数进行求和，得到第一、二磁测量传感器对应异常总和，并且将所有节点服务器分别对应的异常次数进行求和，得到各节点服务器对应的异常总和，选择异常总和数值最大且高于异常次数阈值的磁测量传感器或节点服务器作为发生传输故障的设备；
以及多个节点服务器基于测量信号，判断第一、二磁测量传感器分别测得的第一、二测量数据之间的偏差是否依然不在容许误差范围内，如果是则第一、二磁测量传感器故障。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中每条输电线路测量的轨道上，轨道被分为了2段，每段设置一组磁测量单元，每组磁测量单元在其对应的1段轨道范围内往返运动。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）中附近的多个节点服务以根据发送的范围进行选择。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）中附近的多个节点服务为至少三个。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（6）还包括重复步骤B，直到测量得到的最大总和数值满足低于异常次数阈值，确定无故障设备。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：异常次数阈值为3次。
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