CN114487973A - 一种仪表状态稳定性实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开种仪表状态稳定性实时监测系统，包括依次连接的监控侧、云端服务器和应用设备，所述监控侧包括至少一个目标电子仪表测量仪，目标电子测试仪器内设置可后台运行的测控处理单元，用于实时采集目标电子仪表测量仪的运行状态数据并即时发布；应用设备设置本地应用终端用于实现对监控侧的目标电子仪表测量仪的运行状态监测、控制和管理；云端服务器用于实现监控侧和应用设备的数据通信连接，实现基于发布/订阅服务的数据传递。本发明通过监控侧对远端的电子仪表测量仪的运行数据及运行状态数据进行采集，同时实时上传至云端服务器；应用设备及时计算处理出现故障的电子仪表测量仪。

Description

一种仪表状态稳定性实时监测系统

技术领域

本发明属于仪表监测技术领域，具体来说，涉及一种仪表状态稳定性实时监测系统。

背景技术

在物联网时代的背景下，电子仪表正朝着信息系统与物理系统高度融合的方向发展，逐渐形成了将计算、通信以及控制技术深度融合的新一代电力信息物理融合系统。不断提高的自动化水平以及日益复杂的信息交互机理，使得系统的稳定运行对信息数据的依赖性逐渐增强，且信息系统与物理系统的故障均可以相互传递，因此，给网络安全的保障带来了新的挑战。

目前，电子仪表中广泛采用的量测系统为基于具备遥测、遥信、遥控、遥调等四遥功能的远动终端的数据监控及采集系统，系统在电力器件故障、传感器失灵或发生网络攻击等情况下，必然会导致故障数据的产生，进而在信息交互与反馈作用的机理下使故障大范围传播。其中，在众多故障类型中以网络攻击的威胁最大，因为它大多是出于政治或经济的目的，且攻击的形式任意，当攻击者具备一定此电力系统的先验知识时，可获取权限并制定精确的攻击策略，即通过注入可躲避现有检测机制的针对性的虚假数据，影响电力系统的稳定经济运行。

电子仪表虽然具备了网络接口与自测试功能，但是其运行状态情况依然依靠现场操作人员的人工状态上报、设备维护人员的定期巡检，设备异常故障宕机等途径，才能够被相关管理人员获悉。因而，现有仪器设备的状态感知实时性弱、状态判定准确度低、异常状态处置响应慢、故障维修保障不及时等问题不足，导致工作效率低、设备利用率低、设备运行风险高、设备维护成本高甚至容易延误生产进度。

发明内容

针对现有技术电子仪表的运行状态感知实时性差、维护维修保障不及时等薄弱的问题，本发明提供了一种仪表状态稳定性实时监测系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种仪表状态稳定性实时监测系统，包括依次连接的监控侧、云端服务器和应用设备，所述监控侧包括至少一个目标电子仪表测量仪，目标电子测试仪器内设置可后台运行的测控处理单元，用于实时采集目标电子仪表测量仪的运行状态数据并即时发布；应用设备设置本地应用终端用于实现对监控侧的目标电子仪表测量仪的运行状态监测、控制和管理；云端服务器用于实现监控侧和应用设备的数据通信连接，实现基于发布/订阅服务的数据传递；所述测控处理单元包括：

运行数据收集模块：用于实时采集监控测电子仪表测量仪的各项运行数据并分类别记录，同时采集当前监控侧各总线间的网络拓扑结构、电子仪表测量仪的节点位置，以及监控侧电子仪表测量仪总线上的注入功率与总线间的流动功率；

设备运行状态判定模块：根据所收集的目标电子仪表测量仪的运行数据，判定电子仪表测量仪运行状态，并将相应的电子仪表测量仪运行状态及电子仪表测量仪的节点耗费功率发送至云端服务器；

状态数据上传模块：用于电子仪表测量仪运行数据和运行状态上传至云端服务器；

状态数据记录模块：用于实现对运行数据收集模块采集的数据选择性记录存储。

进一步地，所述应用设备包括电子仪表测量仪监测单元和电子仪表测量仪开关控制单元；

电子仪表测量仪监测单元用于接收云端服务器电子仪表测量仪的运行数据、电子仪表测量仪运行状态和电子仪表测量仪的节点耗费功率，并通过广义CUSUM检测方法计算出现异常的电子仪表测量仪；

电子仪表测量仪开关控制单元，用于远程发送打开或者关闭监控侧的电子仪表测量仪。

进一步地，所述广义CUSUM检测方法将多次的电子仪表测量仪的运行数据、电子仪表测量仪运行状态和电子仪表测量仪的节点耗费功率进行综合计算，评估两次电子仪表测量仪的运行数据、电子仪表测量仪运行状态和电子仪表测量仪的节点耗费功率的均值和方差，如果两次均值和方差产生突变，则判定该电子仪表测量仪出现故障。

进一步地，所述突变的判定在初始时设定阈值，超出阈值则判定该电子仪表测量仪出现故障。

进一步地，所述超出阈值的数值越大，则判定故障越大，优先处理故障大的电子仪表测量仪，同时监控侧电子仪表测量仪出现故障的节点越多，故障因素累加，具有优先处理权限。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

通过监控侧对远端的电子仪表测量仪的运行数据及运行状态数据进行采集，同时实时上传至云端服务器，应用设备端的用户实时下载云端服务器上的电子仪表的运行数据及运行状态数据，并通过计算得出出现故障的电子仪表测量仪，及时关闭运行中的电子仪表测量仪。起到及时处理故障的电子仪表测量仪的作用。

附图说明

图1为本发明的一种仪表状态稳定性实时监测系统的框图；

图2为本发明的一种仪表状态稳定性实时监测系统的流程图；

图3为本发明实施例的一种仪表状态稳定性实时监测系统的电子仪表测量仪总线及节点分布关系图。

附图标记：10-电子仪表测量仪，20-云端服务器，30-应用设备，11-测控处理单元，110-运行数据收集模块，111-设备运行状态判定模块，112-状态数据上传模块，113-状态数据记录模块，301-电子仪表测量仪监测单元，302-电子仪表测量仪开关控制单元，1001-节点。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1、2和3所示，一种仪表状态稳定性实时监测系统，包括依次连接的监控侧、云端服务器20和应用设备30，所述监控侧包括至少一个目标电子仪表测量仪10，目标电子测试仪器内设置可后台运行的测控处理单元11，用于实时采集目标电子仪表测量仪10的运行状态数据并即时发布；应用设备30设置本地应用终端用于实现对监控侧的目标电子仪表测量仪10的运行状态监测、控制和管理；云端服务器20用于实现监控侧和应用设备30的数据通信连接，实现基于发布/订阅服务的数据传递。

所述测控处理单元11包括：运行数据收集模块110：用于实时采集监控测电子仪表测量仪10的各项运行数据并分类别记录，同时采集当前监控侧各总线间的网络拓扑结构、电子仪表测量仪10的节点1001位置，以及监控侧电子仪表测量仪10总线上的注入功率与总线间的流动功率；设备运行状态判定模块111：根据所收集的目标电子仪表测量仪10的运行数据，判定电子仪表测量仪10运行状态，并将相应的电子仪表测量仪10运行状态及电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率发送至云端服务器20；状态数据上传模块112：用于电子仪表测量仪10运行数据和运行状态上传至云端服务器20；状态数据记录模块113：用于实现对运行数据收集模块110采集的数据选择性记录存储。

所述应用设备30包括电子仪表测量仪10监测单元和电子仪表测量仪10开关控制单元；电子仪表测量仪10监测单元用于接收云端服务器20电子仪表测量仪10的运行数据、电子仪表测量仪10运行状态和电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率，并通过广义CUSUM检测方法计算出现异常的电子仪表测量仪10；变点检测一般就是根据信号序列的统计特性发生改变进行判定，常用的统计特征包括前期数据的均值和方差、残差等。很明显当信号序列发生突变时会改变一些统计特征，比较直观的就是均值和方差会进行改变，最简单的方式是我们可以根据这种改变进行合理设置阈值，超过设定的电子仪表测量仪10运行数据阈值时就可以判定突变发生；或者超过设定的电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率阈值时也可以判定突变发生。

电子仪表测量仪10开关控制单元，用于远程发送打开或者关闭监控侧的电子仪表测量仪10。

所述广义CUSUM检测方法将多次的电子仪表测量仪10的运行数据、电子仪表测量仪10运行状态和电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率进行综合计算，评估两次电子仪表测量仪10的运行数据、电子仪表测量仪10运行状态和电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率的均值和方差，如果两次均值和方差产生突变，则判定该电子仪表测量仪10出现故障。电子仪表测量仪10的运行数据包括运行环境温度、湿度、恒定电压和恒定电流、电子仪表测量仪10本体散热功率等。

所述突变的判定在初始时设定阈值，超出阈值则判定该电子仪表测量仪10出现故障。比如电子仪表测量仪10的节点1001耗费功率的均值和方差前后时间点测得的均值和方差有较大的变化，则判断该节点1001的电子仪表测量仪10出现故障，通过电子仪表测量仪10的节点1001位置快速找到该节点1001的电子仪表测量仪10，并对其维修。

所述超出阈值的数值越大，则判定故障越大，优先处理故障大的电子仪表测量仪10，同时监控侧电子仪表测量仪10出现故障的节点1001越多，故障因素累加，具有优先处理权限。同样的广义CUSUM检测方法还采取节点1001故障的叠加，判断故障越大的，故障越多的电子仪表测量仪10，享有优先维修处理的权限。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

通过监控侧对远端的电子仪表测量仪10的运行数据及运行状态数据进行采集，同时实时上传至云端服务器20，应用设备30端的用户实时下载云端服务器20上的电子仪表的运行数据及运行状态数据，并通过计算得出出现故障的电子仪表测量仪10，及时关闭运行中的电子仪表测量仪10。起到及时处理故障的电子仪表测量仪10的作用。

以上对本申请提供的一种仪表状态稳定性实时监测系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本申请的系统及其设计方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种仪表状态稳定性实时监测系统，包括依次连接的监控侧、云端服务器(20)和应用设备(30)，所述监控侧包括至少一个目标电子仪表测量仪(10)，目标电子测试仪器内设置可后台运行的测控处理单元(11)，用于实时采集目标电子仪表测量仪(10)的运行状态数据并即时发布；应用设备(30)设置本地应用终端用于实现对监控侧的目标电子仪表测量仪(10)的运行状态监测、控制和管理；云端服务器(20)用于实现监控侧和应用设备(30)的数据通信连接，实现基于发布/订阅服务的数据传递；所述测控处理单元(11)包括：

运行数据收集模块(110)：用于实时采集监控测电子仪表测量仪(10)的各项运行数据并分类别记录，同时采集当前监控侧各总线间的网络拓扑结构、电子仪表测量仪(10)的节点(1001)位置，以及监控侧电子仪表测量仪(10)总线上的注入功率与总线间的流动功率；

设备运行状态判定模块(111)：根据所收集的目标电子仪表测量仪(10)的运行数据，判定电子仪表测量仪(10)运行状态，并将相应的电子仪表测量仪(10)运行状态及电子仪表测量仪(10)的节点(1001)耗费功率发送至云端服务器(20)；

状态数据上传模块(112)：用于电子仪表测量仪(10)运行数据和运行状态上传至云端服务器(20)；

状态数据记录模块(113)：用于实现对运行数据收集模块(110)采集的数据选择性记录存储。

2.根据权利要求1所述的一种仪表状态稳定性实时监测系统，其特征在于，所述应用设备(30)包括电子仪表测量仪(10)监测单元和电子仪表测量仪(10)开关控制单元；

电子仪表测量仪(10)监测单元用于接收云端服务器(20)电子仪表测量仪(10)的运行数据、电子仪表测量仪(10)运行状态和电子仪表测量仪(10)的节点(1001)耗费功率，并通过广义CUSUM检测方法计算出现异常的电子仪表测量仪(10)；

电子仪表测量仪(10)开关控制单元，用于远程发送打开或者关闭监控侧的电子仪表测量仪(10)。

3.根据权利要求2所述的一种仪表状态稳定性实时监测系统，其特征在于，所述广义CUSUM检测方法将多次的电子仪表测量仪(10)的运行数据、电子仪表测量仪(10)运行状态和电子仪表测量仪(10)的节点(1001)耗费功率进行综合计算，评估两次电子仪表测量仪(10)的运行数据、电子仪表测量仪(10)运行状态和电子仪表测量仪(10)的节点(1001)耗费功率的均值和方差，如果两次均值和方差产生突变，则判定该电子仪表测量仪(10)出现故障。

4.根据权利要求3所述的一种仪表状态稳定性实时监测系统，其特征在于，所述突变的判定在初始时设定阈值，超出阈值则判定该电子仪表测量仪(10)出现故障。

5.根据权利要求4所述的一种仪表状态稳定性实时监测系统，其特征在于，所述超出阈值的数值越大，则判定故障越大，优先处理故障大的电子仪表测量仪(10)，同时监控侧电子仪表测量仪(10)出现故障的节点(1001)越多，故障因素累加，具有优先处理权限。

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