CN114154777A - 基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统 - Google Patents

基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统，其通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，以及保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。

Description

基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统
技术领域
本发明涉及工业数据管理的技术领域，特别涉及基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统。
背景技术
工业园区的日常用电量巨大，为了保证工业园区的用电安全，通常会在工业园区中设置若干配电站，每个配电站均与市电供电源连接，以此将市电转换为能够直接对设备进行供电的电能。并且每个配电站只负责工业园区某一个区域的供电，不同配电站之间是相互独立工作，这样不仅能够降低配电站的工作负荷，并且还能够避免使用单一配电站进行供电而导致工业园区供电不稳定的情况发生。此外，在夏季等用电高峰期，为了保障居民用电，通常会对工业园区进行限电操作。为了保证工业园区的正常运行，需要在市电供电不足的情况下，对工业园区不同区域进行供电模式的切换，从而最大限度地保障工业园区的供电稳定性和持续性，以及降低因市电供电不足而对工业园区电网造成的冲击损坏。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统，其通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，这样对工业园区的用电大数据进行分析，以此调整工业园区的供电模式，从而保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。
本发明提供基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
步骤S2，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
步骤S3，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间；
进一步，在所述步骤S1中，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
步骤S101，通过边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为所述用电数据；
步骤S102，同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将所述比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
步骤S103，将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若所述实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若所述实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序；
进一步，在所述步骤S2中，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
步骤S201，采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
步骤S202，将所述用电量需求值与所述实时市电供电量进行比对；若所述用电量需求值小于或等于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若所述用电量需求值大于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
步骤S203，当所述市电供电端不能满足所述供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使所述市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，所述选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于所述实时市电供电量；
进一步，在所述步骤S3中，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
步骤S301，按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；
步骤S302，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间；
进一步，在所述步骤S302中，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源存储的电量，得到后备电源对应的可持续供电总时长，
Figure BDA0003308830270000041
在上述公式(1)中，T表示后备电源的可持续供电总时长；W0表示后备电源存储的电量；Wi表示未进行选择性供电的第i个区域的实际用电量；ti表示未进行选择性供电的第i个区域的实际供电时间；n表示未进行选择性供电的区域总数；
步骤S3022，利用下面公式(2)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源的可持续供电总时长，得到每个区域的初始供电持续时间，
Figure BDA0003308830270000042
在上述公式(2)中，Ti表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间；当第i个区域的初始供电持续时间越长，其得到后备电源分配的电能越多；
步骤S3023，利用下面公式(3)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及每个区域对应的供电电路的供电荷载，得到每个区域的供电持续时间的增减调整值，从而对所述初始供电持续时间进行增减调整，
Figure BDA0003308830270000051
在上述公式(3)中，ΔTi表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间的增减调整值，若ΔTi＜0，表示减小第i个区域的初始供电持续时间并且时间减小量为|ΔTi|，若ΔTi＞0，表示增加第i个区域的初始供电持续时间并且时间增加量为|ΔTi|，若ΔTi＝0，表示保持第i个区域的初始供电持续时间不变；Pi表示未进行选择性供电的第i个区域对应的供电电路的供电荷载。
本发明还提供基于边缘计算的工业大数据监测系统，其特征在于，其包括工业用电数据采集与分析模块、市电供电负荷程度确定模块、区域供电变更模块和备用电源供电切换模块；其中，
所述工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
所述市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；
所述区域供电变更模块用于在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
所述备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间；
进一步，所述工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
指示边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为所述用电数据；
同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将所述比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若所述实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若所述实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序；
进一步，所述市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求具体包括：
采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
将所述用电量需求值与所述实时市电供电量进行比对；若所述用电量需求值小于或等于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若所述用电量需求值大于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
以及，
所述区域供电变更模块用于在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
当所述市电供电端不能满足所述供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使所述市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，所述选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于所述实时市电供电量；
进一步，所述备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；
根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间。
相比于现有技术，该基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，这样对工业园区的用电大数据进行分析，以此调整工业园区的供电模式，从而保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于边缘计算的工业大数据监测方法的流程示意图。
图2为本发明提供的基于边缘计算的工业大数据监测系统的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于边缘计算的工业大数据监测方法的流程示意图。该基于边缘计算的工业大数据监测方法包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析该用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据该实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
步骤S2，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定该市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在该市电供电端不能满足该供电需求时，根据该工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
步骤S3，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的工业大数据监测方法通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，这样对工业园区的用电大数据进行分析，以此调整工业园区的供电模式，从而保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。
优选地，在该步骤S1中，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析该用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据该实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
步骤S101，通过边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为该用电数据；
步骤S102，同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将该比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
步骤S103，将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若该实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若该实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序。
上述技术方案的有益效果为：工业园区通常包括多栋建筑物以及每栋建筑物包括多层空间，通常而言，每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均可独立配置有配电站，这样每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均能够与外界市电进行独立的连接，此时每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均可视为工业园区的一个相对独立的区域。为了对所有区域进行同步的用电数据采集，可利用边缘计算终端对所有区域进行分布式的用电数据采集，该边缘计算终端可包括但不限于是分布式电表和MCU单元，该分布式电表设置在每个区域中而采集个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，该MCU单元与工业用电数据采集与分析模块进行连接，当MCU单元接收到来自工业用电数据采集与分析模块的指令后，则触发分布式电表进行用电数据的采集，并将采集得到的用电数据回传至工业用电数据采集与分析模块。通过边缘计算终端能够快速和准确地对所有区域进行用电数据采集，从而保证用电数据采集的实时性和可靠性。
由于每个配电站会将外界市电进行转换后才对相应的区域进行供电，而同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，能够对每个区域的实际用电负荷状态进行量化评价，当该实际用电负荷评价值越高，表明对应区域的用电量需求越大，其应当优先获得供电保障，当该实际用电负荷评价值越低，表明对应区域的用电量需求越小，其在外界市电供电量限制的情况下可优先停止供电。通过将不同区域划分为具有第一供电优先级别或者第二供电优先级别的区域，这样能够便于后续对不同区域进行准确的选择性供电变更。
优选地，在该步骤S2中，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定该市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在该市电供电端不能满足该供电需求时，根据该工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
步骤S201，采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
步骤S202，将该用电量需求值与该实时市电供电量进行比对；若该用电量需求值小于或等于该实时市电供电量，则确定该市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若该用电量需求值大于该实时市电供电量，则确定该市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
步骤S203，当该市电供电端不能满足该供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使该市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，该选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于该实时市电供电量。
上述技术方案的有益效果为：当外界市电进行供电量限制的情况下，确定工业园区整体的用电量需求值和外界市电的实时市电供电量之间的差异，能够准确判断当前外界市电的供电量是否可以满足工业园区所有区域的整体用电需求。同时当确定该市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求，可以优先停止对具有第二供电优先级别的区域进行市电供电，接着从具有第一供电优先级别的区域中选择一部分区域进行市电供电，而剩余其他区域也停止进行市电供电。在实际操作中，可从具有第一供电优先级别的区域中优先选择具有较大用电量需求的区域进行市电供电，而将具有较小用电量需求的区域放置于靠后的市电供电序列中，这样能够保证具有第一供电优先级别且用电量需求较大的区域能够持续地进行市电供电，由于当这类区域进行供电模式的切换时，会对电网造成较大的干扰冲击，保持对这类区域的持续市电供电，能够更加保护好电网的正常运行。
优选地，在该步骤S3中，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
步骤S301，按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；
步骤S302，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间。
上述技术方案的有益效果为：为了保证未进行市电供电的区域能够继续运作，此时可利用工业园区自带的后备电源(比如应急直流电源)切换对这些区域进行供电。由于后备电源的电容量有限，为了使尽可能多的区域能够获得后备电源的供电，可按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式，这样不仅能够最大限度地提高后备电源的电能利用效率，同时还能够使未进行选择性供电的区域恢复正常供电。此外，为了保证后备电源的正常供电，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，调整后备电源的供电持续时间，能够保证后备电源供电的可靠性和稳定性。具体而言，当未进行选择性供电的区域各自的实际用电量越大和/或区域对应供电电路的供电荷载越大，则可增大后备电池对相应区域的供电持续时间；相反地，可减小后备电池对相应区域的供电持续时间，上述调整供电持续时间仅为其中一种实施方式，这里并不只局限在上述实施方式中。
优选地，在该步骤S302中，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源存储的电量，得到后备电源对应的可持续供电总时长，
Figure BDA0003308830270000121
在上述公式(1)中，T表示后备电源的可持续供电总时长；W0表示后备电源存储的电量；Wi表示未进行选择性供电的第i个区域的实际用电量；ti表示未进行选择性供电的第i个区域的实际供电时间；n表示未进行选择性供电的区域总数；
上述公式(1)本质上是各个区域的用电量除以其对应的使用时间即为每个区域的用电功率，然后将用电功率求和即为所有区域的用电总功率，然后再用后备电源所储存的电能除以总功率即为后备电源的可持续供电总时长；
步骤S3022，利用下面公式(2)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源的可持续供电总时长，得到每个区域的初始供电持续时间，
Figure BDA0003308830270000131
在上述公式(2)中，Ti表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间；当第i个区域的初始供电持续时间越长，其得到后备电源分配的电能越多；
上述公式(2)本质上是按照用电功率占总功率的比重对持续时间进行初始分配，保证用电功率大的区域分得的电能较多；
步骤S3023，利用下面公式(3)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及每个区域对应的供电电路的供电荷载，得到每个区域的供电持续时间的增减调整值，从而对该初始供电持续时间进行增减调整，
Figure BDA0003308830270000132
在上述公式(3)中，ΔTi表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间的增减调整值，若ΔTi＜0，表示减小第i个区域的初始供电持续时间并且时间减小量为|ΔTi|，若ΔTi＞0，表示增加第i个区域的初始供电持续时间并且时间增加量为|ΔTi|，若ΔTi＝0，表示保持第i个区域的初始供电持续时间不变；Pi表示未进行选择性供电的第i个区域对应的供电电路的供电荷载；
上述公式(3)本质上是由于每个区域会存在供电电路的供电荷载，所以不可能保持公式(2)中的用电功率对区域内设备进行输电，所以在以供电电路的供电荷载进行输电时输入与用电功率相同电能时所用的时间即为
Figure BDA0003308830270000133
要是供电电路的供电荷载较大那么这个时间会变短，要是供电电路的供电荷载较小那么这个时间会变长，所以再用初始的持续时间减去上述时间即为每个区域的初始供电持续时间的增减值。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源储存的电量得到所述后备电源可持续供电的总时长，进而根据区域设备的用电情况分析出后备电源可持续供电的总时长；再利用上述公式(2)根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及所述后备电源可持续供电的总时长得到每个区域的初始供电持续时间，进而对每个区域的供电持续时间进行初始分配，保证用电功率大的区域分得的电能较多；最后利用上述公式(3)根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及区域对应供电电路的供电荷载对所述初始供电持续时间进行增减，得到每个区域的供电持续时间的增减值，进而在不影响每个区域用电量的情况下根据区域对应供电电路的供电荷载对供电持续时间进行调整，保证后备电源的所有电能都能高效利用并且保证每一个区域的供电持续时间都能公平分配。
参阅图2，为本发明实施例提供的基于边缘计算的工业大数据监测系统的结构示意图。该基于边缘计算的工业大数据监测系统包括工业用电数据采集与分析模块、市电供电负荷程度确定模块、区域供电变更模块和备用电源供电切换模块；其中，
该工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析该用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据该实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
该市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定该市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；
该区域供电变更模块用于在该市电供电端不能满足该供电需求时，根据该工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
该备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的工业大数据监测系统通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，这样对工业园区的用电大数据进行分析，以此调整工业园区的供电模式，从而保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。
优选地，该工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析该用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据该实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
指示边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为该用电数据；
同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将该比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若该实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若该实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序。
上述技术方案的有益效果为：工业园区通常包括多栋建筑物以及每栋建筑物包括多层空间，通常而言，每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均可独立配置有配电站，这样每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均能够与外界市电进行独立的连接，此时每栋建筑物或者每栋建筑物的每一层均可视为工业园区的一个相对独立的区域。为了对所有区域进行同步的用电数据采集，可利用边缘计算终端对所有区域进行分布式的用电数据采集，该边缘计算终端可包括但不限于是分布式电表和MCU单元，该分布式电表设置在每个区域中而采集个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，该MCU单元与工业用电数据采集与分析模块进行连接，当MCU单元接收到来自工业用电数据采集与分析模块的指令后，则触发分布式电表进行用电数据的采集，并将采集得到的用电数据回传至工业用电数据采集与分析模块。通过边缘计算终端能够快速和准确地对所有区域进行用电数据采集，从而保证用电数据采集的实时性和可靠性。
由于每个配电站会将外界市电进行转换后才对相应的区域进行供电，而同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，能够对每个区域的实际用电负荷状态进行量化评价，当该实际用电负荷评价值越高，表明对应区域的用电量需求越大，其应当优先获得供电保障，当该实际用电负荷评价值越低，表明对应区域的用电量需求越小，其在外界市电供电量限制的情况下可优先停止供电。通过将不同区域划分为具有第一供电优先级别或者第二供电优先级别的区域，这样能够便于后续对不同区域进行准确的选择性供电变更。
优选地，该市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定该市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求具体包括：
采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
将该用电量需求值与该实时市电供电量进行比对；若该用电量需求值小于或等于该实时市电供电量，则确定该市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若该用电量需求值大于该实时市电供电量，则确定该市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
以及，
该区域供电变更模块用于在该市电供电端不能满足该供电需求时，根据该工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
当该市电供电端不能满足该供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使该市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，该选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于该实时市电供电量。
上述技术方案的有益效果为：当外界市电进行供电量限制的情况下，确定工业园区整体的用电量需求值和外界市电的实时市电供电量之间的差异，能够准确判断当前外界市电的供电量是否可以满足工业园区所有区域的整体用电需求。同时当确定该市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求，可以优先停止对具有第二供电优先级别的区域进行市电供电，接着从具有第一供电优先级别的区域中选择一部分区域进行市电供电，而剩余其他区域也停止进行市电供电。在实际操作中，可从具有第一供电优先级别的区域中优先选择具有较大用电量需求的区域进行市电供电，而将具有较小用电量需求的区域放置于靠后的市电供电序列中，这样能够保证具有第一供电优先级别且用电量需求较大的区域能够持续地进行市电供电，由于当这类区域进行供电模式的切换时，会对电网造成较大的干扰冲击，保持对这类区域的持续市电供电，能够更加保护好电网的正常运行。
优选地，该备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；
根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间。
上述技术方案的有益效果为：为了保证未进行市电供电的区域能够继续运作，此时可利用工业园区自带的后备电源(比如应急直流电源)切换对这些区域进行供电。由于后备电源的电容量有限，为了使尽可能多的区域能够获得后备电源的供电，可按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式，这样不仅能够最大限度地提高后备电源的电能利用效率，同时还能够使未进行选择性供电的区域恢复正常供电。此外，为了保证后备电源的正常供电，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，调整后备电源的供电持续时间，能够保证后备电源供电的可靠性和稳定性。具体而言，当未进行选择性供电的区域各自的实际用电量越大和/或区域对应供电电路的供电荷载越大，则可增大后备电池对相应区域的供电持续时间；相反地，可减小后备电池对相应区域的供电持续时间，上述调整供电持续时间仅为其中一种实施方式，这里并不只局限在上述实施方式中。
从上述实施例的内容可知，该基于边缘计算的工业大数据监测方法和系统通过边缘计算终端对工业园区的不同配电站对应的区域进行用电数据的采集和分析，以此确定不同区域的供电优先级别；再结合市电供电端对工业园区整体的实时市电供电量，对工业园区每个区域进行选择性供电，这样能够在市电供电端进行限电供电的情况下，也能够保证工业园区获得可靠的市电供电；此外，还能够对工业园区未获得市电供电的区域切换至后备电源供电模式，从而保证其他区域能够继续获得持续的供电保障，同时还能够调整后备电源对其他区域的供电时间，以此提高后备电源电能的利用效率，这样对工业园区的用电大数据进行分析，以此调整工业园区的供电模式，从而保证工业园区在外界市电供电不足的情况下，也能够保障各个区域的正常运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
步骤S2，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
步骤S3，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间。
2.如权利要求1所述的基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于：在所述步骤S1中，通过边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
步骤S101，通过边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为所述用电数据；
步骤S102，同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将所述比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
步骤S103，将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若所述实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若所述实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序。
3.如权利要求2所述的基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于：在所述步骤S2中，采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；并在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
步骤S201，采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
步骤S202，将所述用电量需求值与所述实时市电供电量进行比对；若所述用电量需求值小于或等于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若所述用电量需求值大于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
步骤S203，当所述市电供电端不能满足所述供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使所述市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，所述选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于所述实时市电供电量。
4.如权利要求3所述的基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于：在所述步骤S3中，对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
步骤S301，按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；
步骤S302，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间。
5.如权利要求4所述的基于边缘计算的工业大数据监测方法，其特征在于：在所述步骤S302中，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源存储的电量，得到后备电源对应的可持续供电总时长，
Figure FDA0003308830260000031
在上述公式(1)中，T表示后备电源的可持续供电总时长；W0表示后备电源存储的电量；Wi表示未进行选择性供电的第i个区域的实际用电量；ti表示未进行选择性供电的第i个区域的实际供电时间；n表示未进行选择性供电的区域总数；
步骤S3022，利用下面公式(2)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及后备电源的可持续供电总时长，得到每个区域的初始供电持续时间，
Figure FDA0003308830260000041
在上述公式(2)中，Ti表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间；当第i个区域的初始供电持续时间越长，其得到后备电源分配的电能越多；
步骤S3023，利用下面公式(3)，根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量以及每个区域对应的供电电路的供电荷载，得到每个区域的供电持续时间的增减调整值，从而对所述初始供电持续时间进行增减调整，
Figure FDA0003308830260000042
在上述公式(3)中，ΔTi表示未进行选择性供电的第i个区域的初始供电持续时间的增减调整值，若ΔTi＜0，表示减小第i个区域的初始供电持续时间并且时间减小量为|ΔTi|，若ΔTi＞0，表示增加第i个区域的初始供电持续时间并且时间增加量为|ΔTi|，若ΔTi＝0，表示保持第i个区域的初始供电持续时间不变；Pi表示未进行选择性供电的第i个区域对应的供电电路的供电荷载。
6.基于边缘计算的工业大数据监测系统，其特征在于，其包括工业用电数据采集与分析模块、市电供电负荷程度确定模块、区域供电变更模块和备用电源供电切换模块；其中，
所述工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别；
所述市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求；
所述区域供电变更模块用于在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电；
所述备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间。
7.如权利要求6所述的基于边缘计算的工业大数据监测系统，其特征在于：所述工业用电数据采集与分析模块用于指示边缘计算终端采集工业园区不同区域的用电数据；分析所述用电数据，以此确定工业园区不同区域的实际用电负荷状态；并根据所述实际用电负荷状态，确定工业园区每个区域的供电优先级别具体包括：
指示边缘计算终端周期性采集工业园区每个配电站对应的区域的配电站输入用电量和每个配电站对应的区域的实际用电量，以此作为所述用电数据；
同步分析每个配电站对应的区域的实际用电量与配电站输入用电量之间的比值，并将所述比值作为每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值；
将每个配电站对应的区域的实际用电负荷评价值与预设用电负荷评价阈值进行比对；若所述实际用电负荷评价值大于或等于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第一供电优先级别；若所述实际用电负荷评价值小于预设用电负荷评价阈值，则将对应的区域确定为具有第二供电优先级别；其中，具有第一供电优先级别的区域的供电优选顺序早于具有第二供电优先级别的区域的供电优先顺序。
8.如权利要求7所述的基于边缘计算的工业大数据监测系统，其特征在于：所述市电供电负荷程度确定模块用于采集工业园区对应的市电供电端的实时市电供电量，并结合每个区域的实时用电数据，确定所述市电供电端是否满足对工业园区所有区域的供电需求具体包括：
采集工业园区整体对应的市电供电端的实时市电供电量；根据工业园区每个配电站对应的区域的实际用电量之和，确定工业园区整体的用电量需求值；
将所述用电量需求值与所述实时市电供电量进行比对；若所述用电量需求值小于或等于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端能够满足对工业园区所有区域的供电需求；若所述用电量需求值大于所述实时市电供电量，则确定所述市电供电端不能满足对工业园区所有区域的供电需求；
以及，
所述区域供电变更模块用于在所述市电供电端不能满足所述供电需求时，根据所述工业园区每个区域的供电优先级别，对每个区域进行选择性供电具体包括：
当所述市电供电端不能满足所述供电需求，则从所有具有第一供电优先级别的区域中选择至少一部分区域，并且使所述市电供电端只对所选择的至少一部分区域进行供电；其中，所述选择的至少一部分区域的实际用电量之和小于或等于所述实时市电供电量。
9.如权利要求8所述的基于边缘计算的工业大数据监测系统，其特征在于：所述备用电源供电切换模块用于对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；并且调整后备电源对未进行选择供供电的区域的供电时间具体包括：
按照未进行选择性供电的区域各自的实际用电量由小到大的顺序，依次对未进行选择性供电的区域从市电供电模式切换至后备电源供电模式；根据未进行选择性供电的区域各自的实际用电量和区域对应供电电路的供电荷载，增加或者减小后备电源对未进行选择供供电的区域的供电持续时间。
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