CN113466598A - 一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，对于采集到的过电压信号在系统的终端数据分析模块功能实现以Hilbert‑Huang变换为基础，通过Hilbert‑Huang变换计算能够得到信号的幅值、时域、频域等几种参量的关系图谱，获得过电压信号的特征量，减小云端网络核心节点处理数据的压力、降低传输过程中带宽压力和能耗，提高了数据处理的及时性和安全性以及传输效率，解决了现有技术存在的山区配电线路雷击运维的云端在能源消耗、秘密保护和实时性等安全问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，属于电力系统配电线路管理与维护领域。
背景技术
雷电灾害是威胁人类生命财产安全的自然灾害之一，在云地闪击发生之前准确进行预警具有十分重要的意义。传统的雷电监测云计算无法满足在能源消耗、秘密保护和实时性等问题上的需求，而边缘计算尽可能地开发终端设备的计算能力，在边缘便可实现全部或部分计算机密数据处理功能，减小云端网络核心节点压力、降低传输过程中带宽压力和能耗，提高了数据处理的及时性和安全性。
对于传统的山区配电线路雷电监测云服务，当数据量逐渐累计加大时，使得实时性效果很差，并且在能耗和数据安全性方面得不到保障，极大地降低线路安全性和运维的有效性。
发明内容
本发明提供一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，对于采集到的过电压信号在系统的终端数据分析模块功能实现以Hilbert-Huang变换为基础，通过Hilbert-Huang变换计算能够得到信号的幅值、时域、频域等几种参量的关系图谱，获得过电压信号的特征量，减小云端网络核心节点处理数据的压力、降低传输过程中带宽压力和能耗，提高了数据处理的及时性和安全性以及传输效率，解决了现有技术存在的山区配电线路雷击运维的云端在能源消耗、秘密保护和实时性等安全问题。
本发明公开的一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测装置，主要由雷电流传感装置、数据采集装置、通信模块、监控上位机部分组成；
四个雷电流传感装置、数据采集装置、通信模块（GPRS）、四个雷电监测装置在一区域内呈蜂窝状布局，每个传感器装置距离10公里并且同时每个装置附有一个采集装置和通讯模块，每个采集装置通过GPRS传输到后台的监控机位加以处理完场最后的显示。
本发明公开的一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，技术解决方案如下：
S1、通过蜂窝式的布局四个雷电监测装置，实时获取监测数据---数据收集；
S2、数据采集装置进行数据终端的分析计算---数据分析；
所述的数据采集装置采集到的原始雷电过电压数据包含系统本身需要的数据外，还包括各种冗余数据和噪声信号；此时对于数据进行筛选校正，然后对数据进行变换分析、特征提取；基于Hilbert-Huang变换提取了过电压特征量，通过与各种类过电压对比，可有效实现过电压信号种类的区分与识别；
S3、根据设置的时间段从而达到该时间段的数据以及具体的采集位置；
为了实现雷击故障点的判断，将对每个边缘设备设定标识码，以便于云中心对信号来源进行功能识别和跟踪；
S4、根据所述的雷击发生的地理位置从而生成预警信息---数据内部通讯。
经过边缘设备数据采集和处理，终端服务器得到了可以直接建模的数据。按照挖掘的目标和数据形式可建立分类、预测、聚类分析、关联规则等模型，为系统使用者提取数据中所需内容。终端服务器具备数据统计分析、地址码识别、数据库建立及模型搭建的功能。
在所述步骤 S3 和 S4 之间还包括对分析处理后的雷电发生的地理位置进行校准，根据校准之后的雷电发生的地理位置推测雷电预警信息，所述步骤S1和步骤S2中的雷电监测装置，收集到数据进行大量的终端处理，最终输出简洁的计算结果再与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行简洁的数据交互，所述客户终端与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行数据交互。
本发明的积极效果在于：
通过对各个监测点安装收集实时在线监测的过电压在线监测装置，采用了以Hilbert-Huang变换为基础的数据分析模块，能够得到信号准确的幅值、时域、频域等几种参量的关系图谱，获得过电压信号的特征量；减小云端网络核心节点压力、降低传输过程中带宽压力和能耗，提高了数据处理的及时性和安全性以及传输效率；保障了线路的运维以及诸多方面安全；解决了现有技术存在的山区配电线路雷击运维的云端在能源消耗、秘密保护和实时性等安全问题。
具体实施方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
本发明一种基于物联网技术的山区配电线路雷电监测方法，包括以下步骤：
S1、通过蜂窝式的布局四个雷电监测装置，实时获取监测数据---数据收集；
S2、数据采集装置进行数据终端的分析计算---数据分析；
所述的数据采集装置采集到的原始雷电过电压数据包含系统本身需要的数据外，还包括各种冗余数据和噪声信号；此时对于数据进行筛选校正，然后对数据进行变换分析、特征提取；基于Hilbert-Huang变换提取了过电压特征量，通过与各种类过电压对比，可有效实现过电压信号种类的区分与识别；
S3、根据设置的时间段从而达到该时间段的数据以及具体的采集位置；
为了实现雷击故障点的判断，将对每个边缘设备设定标识码，以便于云中心对信号来源进行功能识别和跟踪；
S4、根据所述的雷击发生的地理位置从而生成预警信息---数据内部通讯。
经过边缘设备数据采集和处理，终端服务器得到了可以直接建模的数据；按照挖掘的目标和数据形式可建立分类、预测、聚类分析、关联规则等模型，为系统使用者提取数据中所需内容；终端服务器具备数据统计分析、地址码识别、数据库建立及模型搭建的功能。
在所述步骤 S3 和 S4 之间还包括对分析处理后的雷电发生的地理位置进行校准，根据校准之后的雷电发生的地理位置推测雷电预警信息，所述步骤S1和步骤S2中的雷电监测装置，收集到数据进行大量的终端处理，最终输出简洁的计算结果再与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行简洁的数据交互，所述客户终端与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行数据交互。
Claims (4)
1.一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测装置，其特征在于：主要由雷电流传感装置、数据采集装置、通信模块、监控上位机部分组成；
四个雷电流传感装置、数据采集装置、通信模块（GPRS）、四个雷电监测装置在一区域内呈蜂窝状布局，每个传感器装置距离10公里并且同时每个装置附有一个采集装置和通讯模块，每个采集装置通过GPRS传输到后台的监控机位加以处理完场最后的显示。
2.一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，包括以下步骤：
S1、通过蜂窝式的布局四个雷电监测装置，实时获取监测数据---数据收集；
S2、数据采集装置进行数据终端的分析计算---数据分析；
所述的数据采集装置采集到的原始雷电过电压数据包含系统本身需要的数据外，还包括各种冗余数据和噪声信号；对于数据进行筛选校正后进行变换分析、特征提取；基于Hilbert-Huang变换提取了过电压特征量，通过与各种类过电压对比，实现过电压信号种类的区分与识别；
S3、根据设置的时间段从而达到该时间段的数据以及具体的采集位置；
为了实现雷击故障点的判断，将对每个边缘设备设定标识码，以便于云中心对信号来源进行功能识别和跟踪；
S4、根据所述的雷击发生的地理位置从而生成预警信息---数据内部通讯；
经过边缘设备数据采集和处理，终端服务器得到了可以直接建模的数据；
按照挖掘的目标和数据形式可建立分类、预测、聚类分析、关联规则模型，为系统使用者提取数据中所需内容；终端服务器具备数据统计分析、地址码识别、数据库建立及模型搭建的功能。
3.如权利要求2所述的一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，其特征在于：
所述的步骤 S3 和 S4 之间还包括对分析处理后的雷电发生的地理位置进行校准，根据校准之后的雷电发生的地理位置推测雷电预警信息。
4.如权利要求2所述的一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法，其特征在于：
所述的步骤S1和步骤S2中的雷电监测装置，对收集到数据进行大量的终端处理，最终输出简洁的计算结果再与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行简洁的数据交互，所述客户终端与后台服务器或云服务器之间通过无线方式进行数据交互。
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