CN114362376A - 基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，涉及箱式变电站远程监控技术领域，用于解决现有的箱式变电站远程监控只能在箱式变电站已经出现状况时报警，不能对箱式变电站内部监控分析以及提前维护处理的问题；由云服务器和安装在箱式变电站内部的监控端组成；本发明通过数据分析模块对变电站监控数据进行状态分析，统计同一元件的运行信息，对运行信息处理得到元件的健康偏离值；将元件的健康偏离值与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块，通过对箱式变电站内部的运行信息进行分析以得到健康偏离值，通过健康偏离值生成对应的反馈信令，以便于及时箱式变电站进行维护处理。
Description
技术领域
本发明涉及箱式变电站远程监控技术领域，具体为基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统。
背景技术
箱式变电站，又叫预装式变电所或预装式变电站。是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起；
但现有的箱式变电站远程监控只能在箱式变电站已经出现状况时报警，不能对箱式变电站内部监控分析以及提前维护处理，进而降低箱式变电站出现状况的几率和减少箱式变电站的损失。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的箱式变电站远程监控只能在箱式变电站已经出现状况时报警，不能对箱式变电站内部监控分析以及提前维护处理的问题，而提出基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，包括云服务器；所述云服务器包括数据接收模块、数据库和数据分析模块；所述数据接收模块用于接收安装在箱式变电站内部监控端发送的变电站监控数据并将其发送至数据库内存储；
所述数据分析模块用于对变电站监控数据进行健康状态分析以得到箱式变电站内部元件的健康偏离值，具体为：统计同一元件的运行信息，将运行信息中的数据对应的数值标记为Aij,其中，i表示数据的类型，j表示数据对应数值的数量，i=1,2，……，n；j=1,2，……，m；n和m的取值均为正整数；设定类型对应的预设值为Ei，将数据对应的数值Aij与对应的预设值Ei代入预设公式
得到元件的健康偏离值PL；其中qi为数据类型对应的预设权重；
将元件的健康偏离值PL与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块；反馈信号包括一级信令、二级信令和三家三级信令；具体比对为：当健康偏离值PL的数值在预设范围Q1内，则生成一级信令；当健康偏离值PL的数值在预设范围Q2内，则生成二级信令；当健康偏离值PL的数值在预设范围Q3内，则生成三级信令；
所述信令处理模块用于对反馈信令处理并发送至对应工作人员。
作为本发明的一种优选实施方式，所述信令处理模块对反馈信令处理并发送的具体过程为：
获取反馈信令对应工作人员的人员信息，对人员信息进行处理以得到处序值；将通过处序值对工作人员由大小到小进行排序；
当接收到一级处理信令后，获取一级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为一级处理信息，将一级处理信息发送至处序值排序最前的工作人员的智能终端；
当接收到二级处理信令时，获取二级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为二级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端；
当接收到三级处理信令时，获取三级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为三级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端，同时生成元件对应的暂停工作指令并发送至监控端；监控端接收到暂停工作指令后控制箱式变电站停止工作。
作为本发明的一种优选实施方式，对人员信息进行处理的具体过程为：
向工作人员的智能终端发送授权指令并获取工作人员的当前位置，当当前位置与箱式变电站的位置进行位置间距计算以得到工作人员的处理间距；获取工作人员的处效值和入职时长；将处理间距、处效值和入职时长进行归一化处理并取三者归一化处理后的数值，以处效值和入职时长的数值为直角边的长度建立直角三角形；将处理间距按照一定比例换算得到间距长度，再选取直角三角形斜边的中点，以斜边的中点为起始点，延直角点方向划线得到间距线，当间距线直角点重合或穿过直角点，则将该工作人员剔除；当间距线在直角三角形的图形内，则将间距线的端点（即远离斜边的一端）分别与斜边的两点进行连线得到第一斜边和第二斜边；计算第一斜边、第二斜边与直角三角形的两个直角边所围成的面积，将计算得到的面积数值标记为工作人员的处序值。
作为本发明的一种优选实施方式，所述云服务器内还包括人员注册模块和采集分析模块；
所述人员注册模块用于负责箱式变电站的工作人员通过智能终端提交人员信息进行注册将注册成功的人员信息发送至数据库内存储；其中，人员信息包括工作人员的姓名、身份证号、负责箱式变电站内部元件的名称以及入职时长；入职时长由入职的时刻与系统当前时刻进行时刻差得到的时长，单位是月；
所述采集分析模块用于采集工作人员接收到一级处理信息或二级处理信息或三级处理信息的时刻一以及到达对应箱式变电站的时刻二；将时刻一与时刻二进行时刻差计算以得到工作人员的实达时长，将实达时长与对应的预设到达处理时长进行判定，当实达时长小于对应的预设到达处理时长时，计算两者之间的时间差以得到提效时长并将提效时长的数值标记为TX；
代入公式LD=TX×Qf得到提效值，其中f=1，2，3；Q1为一级处理信息对应的预设系数，Q2为二级处理信息对应的预设系数，Q3为三级处理信息对应的预设系数，将工作人员的所有提效值进行求和得到提效总值，将提效总值除以实达时长的总数的提效均值；统计实达时长大于或等于对应预设到达处理时长的数量并标记为达迟数量；将提效总值与达迟数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值，代入公式CX=TZ1×λ1-TZ2×λ2得到工作人员的处效值，并将其发送至数据库内存储；其中TZ1为提效总值的数值，TZ2为达迟数量的数值，λ1和λ2分别为提效总值与达迟数量对应的预设权重。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监控端内包括传感器采集单元、处理单元和通信单元；传感器采集单元用于采集箱式变电站的变电站监控数据并将其发送至处理单元，处理单元接收到变电站监控数据后将其通过通信单元发送至云服务器内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过数据分析模块对变电站监控数据进行状态分析，统计同一元件的运行信息，对运行信息处理得到元件的健康偏离值；将元件的健康偏离值与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块，通过对箱式变电站内部的运行信息进行分析以得到健康偏离值，通过健康偏离值生成对应的反馈信令，以便于及时箱式变电站进行维护处理，避免现有的箱式变电站监控只能在箱式变电站出现状况时预警，而不能提前对箱式变电站进行偏离分析进而进行维护处理，减少出现状况的几率以及损失。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的整体原理框图；
图2为本发明的监控端原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，由云服务器和安装在箱式变电站内部的监控端组成；
云服务器包括人员注册模块、数据接收模块、数据库、数据分析模块、信令处理模块和采集分析模块；
人员注册模块负责箱式变电站的工作人员通过智能终端提交人员信息进行注册将注册成功的人员信息发送至数据库内存储；其中，人员信息包括工作人员的姓名、身份证号、负责箱式变电站内部元件的名称以及入职时长；入职时长由入职的时刻与系统当前时刻进行时刻差得到的时长，单位是月；
数据接收模块接收安装在箱式变电站内部监控端发送的变电站监控数据并将变电站监控数据发送至数据库内存储；
数据分析模块对变电站监控数据进行健康状态分析以得到箱式变电站内部元件的健康偏离值，具体为：统计同一元件的运行信息，将运行信息中的数据对应的数值标记为Aij,其中，i表示数据的类型，j表示数据对应数值的数量，i=1,2，……，n；j=1,2，……，m；n和m的取值均为正整数；如A1表示温度，A11表示为采集到元件的第一个温度数据；A12表示为采集到元件的第二个温度数据；设定类型对应的预设值为Ei，将数据对应的数值Aij与对应的预设值Ei代入预设公式
得到元件的健康偏离值PL；其中qi为数据类型对应的预设权重；可以由本领域技术人员根据实际进行合理设置；
将元件的健康偏离值PL与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块；反馈信号包括一级信令、二级信令和三家三级信令；具体比对为：当健康偏离值PL的数值在预设范围Q1内，则生成一级信令；当健康偏离值PL的数值在预设范围Q2内，则生成二级信令；当健康偏离值PL的数值在预设范围Q3内，则生成三级信令；
信令处理模块对反馈信令处理，获取反馈信令对应工作人员的人员信息，对人员信息进行处理；向工作人员的智能终端发送授权指令并获取工作人员的当前位置，当当前位置与箱式变电站的位置进行位置间距计算以得到工作人员的处理间距；获取工作人员的处效值和入职时长；将处理间距、处效值和入职时长进行归一化处理并取三者归一化处理后的数值，以处效值和入职时长的数值为直角边的长度建立直角三角形；将处理间距按照一定比例换算得到间距长度，再选取直角三角形斜边的中点，以斜边的中点为起始点，延直角点方向划线得到间距线，当间距线直角点重合或穿过直角点，则将该工作人员剔除；当间距线在直角三角形的图形内，则将间距线的端点（即远离斜边的一端）分别与斜边的两点进行连线得到第一斜边和第二斜边；计算第一斜边、第二斜边与直角三角形的两个直角边所围成的面积，将计算得到的面积数值标记为工作人员的处序值；
将通过处序值对工作人员由大小到小进行排序；
当接收到一级处理信令后，获取一级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为一级处理信息，将一级处理信息发送至处序值排序最前的工作人员的智能终端；
当接收到二级处理信令时，获取二级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为二级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端；工作人员到达箱式变电站的位置并对其内部的元件以及箱式变电站进行维护查看等操作；
当接收到三级处理信令时，获取三级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为三级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端，同时生成元件对应的暂停工作指令并发送至监控端；监控端接收到暂停工作指令后控制箱式变电站停止工作；
采集分析模块用于采集工作人员接收到一级处理信息或二级处理信息或三级处理信息的时刻一以及到达对应箱式变电站的时刻二；将时刻一与时刻二进行时刻差计算以得到工作人员的实达时长，将实达时长与对应的预设到达处理时长进行判定，当实达时长小于对应的预设到达处理时长时，计算两者之间的时间差以得到提效时长并将提效时长的数值标记为TX；
代入公式LD=TX×Qf得到提效值，其中f=1，2，3；Q1为一级处理信息对应的预设系数，Q2为二级处理信息对应的预设系数，Q3为三级处理信息对应的预设系数，将工作人员的所有提效值进行求和得到提效总值，将提效总值除以实达时长的总数的提效均值；统计实达时长大于或等于对应预设到达处理时长的数量并标记为达迟数量；将提效总值与达迟数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值，代入公式CX=TZ1×λ1-TZ2×λ2得到工作人员的处效值，并将其发送至数据库内存储；其中TZ1为提效总值的数值，TZ2为达迟数量的数值，λ1和λ2分别为提效总值与达迟数量对应的预设权重，可以取值为0.8、0.4；当工作人员初始注册值时，处效值直接取值为预设值；
请参阅图2所示，监控端内包括传感器采集单元、处理单元、通信单元和温控单元；传感器采集单元采集箱式变电站的变电站监控数据并将其发送至处理单元，处理单元接收到变电站监控数据后将其通过通信单元发送至云服务器内；变电站监控数据包括变压器、散热器的运行信息，运行信息包括变压器运行时的温度、电压、电流等；
处理单元还用于接收云服务器发送的暂停工作指令并控制箱式变电站停止工作；
温控单元用于监控箱式变电站内部的温度数据并进行判定，当温度大于设定温度时，温控单元通过控制降温机构对箱式变电站进行降温；
其中降温机构包括安装在箱式变电站内部的冷凝管以及安装在箱式变电站外部的制冷设备，通过冷凝管对箱式变电站内部进行热量交换，以减少箱式变电站工作产生的热量。
本发明在使用时，通过数据分析模块对变电站监控数据进行状态分析，统计同一元件的运行信息，将运行信息中的数据对应的数值标记为Aij,设定类型对应的预设值为Ei，将数据对应的数值Aij与对应的预设值Ei进行比对处理得到元件的健康偏离值PL；将元件的健康偏离值PL与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块，通过对箱式变电站内部的运行信息进行分析以得到健康偏离值，通过健康偏离值生成对应的反馈信令，以便于及时箱式变电站进行维护处理，避免现有的箱式变电站监控只能在箱式变电站出现状况时预警，而不能提前对箱式变电站进行偏离分析进而进行维护处理，减少出现状况的几率以及损失；
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，包括云服务器；所述云服务器包括数据接收模块、数据库、数据分析模块和信令处理模块；其特征在于，所述数据接收模块用于接收安装在箱式变电站内部监控端发送的变电站监控数据并将其发送至数据库内存储；
所述数据分析模块用于对变电站监控数据进行健康状态分析以得到箱式变电站内部元件的健康偏离值，具体为：统计同一元件的运行信息，将运行信息中的数据对应的数值标记为Aij,设定类型对应的预设值为Ei，将数据对应的数值Aij与对应的预设值Ei进行比对处理得到元件的健康偏离值PL；将元件的健康偏离值PL与预设范围进行比对以生成对应的反馈信令并将反馈信令发送至信令处理模块；
所述信令处理模块用于对反馈信令处理并发送至对应工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，其特征在于，所述信令处理模块对反馈信令处理并发送的具体过程为：
获取反馈信令对应工作人员的人员信息，对人员信息进行处理以得到处序值；将通过处序值对工作人员由大小到小进行排序；
当接收到一级处理信令后，获取一级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为一级处理信息，将一级处理信息发送至处序值排序最前的工作人员的智能终端；
当接收到二级处理信令时，获取二级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为二级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端；
当接收到三级处理信令时，获取三级处理信令对应的预设到达处理时长并将其与对应元件的位置和元件处理文字标记为三级处理信息，将二级处理信息发送至处序值排序最前和次之的工作人员的智能终端，同时生成元件对应的暂停工作指令并发送至监控端；监控端接收到暂停工作指令后控制箱式变电站停止工作。
3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，其特征在于，对人员信息进行处理的具体过程为：
向工作人员的智能终端发送授权指令并获取工作人员的当前位置，当当前位置与箱式变电站的位置进行位置间距计算以得到工作人员的处理间距；获取工作人员的处效值和入职时长；将处理间距、处效值和入职时长进行归一化处理并取三者归一化处理后的数值，以处效值和入职时长的数值为直角边的长度建立直角三角形；将处理间距按照一定比例换算得到间距长度，再选取直角三角形斜边的中点，以斜边的中点为起始点，延直角点方向划线得到间距线，当间距线直角点重合或穿过直角点，则将该工作人员剔除；当间距线在直角三角形的图形内，则将间距线的端点分别与斜边的两点进行连线得到第一斜边和第二斜边；计算第一斜边、第二斜边与直角三角形的两个直角边所围成的面积，将计算得到的面积数值标记为工作人员的处序值。
4.根据权利要求2所述的基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，其特征在于，所述云服务器内还包括人员注册模块和采集分析模块；
所述人员注册模块用于负责箱式变电站的工作人员通过智能终端提交人员信息进行注册将注册成功的人员信息发送至数据库内存储；其中，人员信息包括工作人员的姓名、身份证号、负责箱式变电站内部元件的名称以及入职时长；入职时长由入职的时刻与系统当前时刻进行时刻差得到的时长，单位是月；
所述采集分析模块用于采集工作人员接收到一级处理信息或二级处理信息或三级处理信息的时刻一以及到达对应箱式变电站的时刻二；将时刻一与时刻二进行时刻差计算以得到工作人员的实达时长，将实达时长与对应的预设到达处理时长进行判定，当实达时长小于对应的预设到达处理时长时，计算两者之间的时间差以得到提效时长并将提效时长的数值标记为TX；
代入公式LD=TX×Qf得到提效值，其中f=1，2，3；Q1为一级处理信息对应的预设系数，Q2为二级处理信息对应的预设系数，Q3为三级处理信息对应的预设系数，将工作人员的所有提效值进行求和得到提效总值，将提效总值除以实达时长的总数的提效均值；统计实达时长大于或等于对应预设到达处理时长的数量并标记为达迟数量；将提效总值与达迟数量进行归一化处理并取两者归一化处理后的数值，代入公式CX=TZ1×λ1-TZ2×λ2得到工作人员的处效值，并将其发送至数据库内存储；其中TZ1为提效总值的数值，TZ2为达迟数量的数值，λ1和λ2分别为提效总值与达迟数量对应的预设权重。
5.根据权利要求2所述的基于大数据分析的箱式变电站健康状态监控系统，其特征在于，所述监控端内包括传感器采集单元、处理单元和通信单元；传感器采集单元用于采集箱式变电站的变电站监控数据并将其发送至处理单元，处理单元接收到变电站监控数据后将其通过通信单元发送至云服务器内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220415 |