CN114677066A - 一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型 - Google Patents

一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,具体涉及电力行业验电作业监控技术领域,包括杆塔识别模块、作业人员监控模块、智能验电器设备、验电监控服务器模块、时序数据库存储模块,验电作业顺序监控模型流程如下:1.识别出需要验电的杆塔;2.确认验电作业人员的健康状态和防护状态;3.验电设备自检与验电作业;4.验电监控服务器处理时序数据;5.存储时序数据。本发明时序数据库采用TimescaleDB时序数据库,将最新的数据保存到内存中,并按照时间列,将数据异步压缩和重新排序至磁盘。本发明时序数据库存储器可以将数据点连成线,做成多维度报表,揭示验电作业的趋势性、规律性、异常性,实现预测和预警。

Description

一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型
技术领域
本发明涉及电力行业验电作业监控技术领域,更具体地说,本发明涉及一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型。
背景技术
时序数据是指带时间标签的数据,也称为时间序列数据。时间序列数据主要由电力行业、化工行业等各类型实时监测、检查与分析设备所采集、产生的数据,这些工业数据的典型特点是:产生频率快、严重依赖于采集时间、测点多信息量大。
《国家电网公司电力安全工作规程》明确规定:在部分停电的电气设备上工作或停电线路工作地段装接地线前,要先验电,验明设备或线路确无电压。验电器即是用来检测电力设备上是否存在电压的常用工具之一,通过验电器明确验证被检修设备上是否确无电压,再进行其他操作,以防出现带电装接地线(合接地刀闸)、误碰有电设备等恶性事故的发生。与普通人的认知相反,停电作业的事故发生率远远大于带电作业,低压作业的事故率高于高压作业压事故率。这是因为人们更能够意识到带电作业和高压作业的危险性,操作时严格按照作业程序进行,而在停电作业与低压作业中往往因为忽视验电导致事故的发生。电的来源除了直接带电,还有感应电,反送电,不明原因的串电,线路的感应电压会达到上千、上万伏,非常危险,验电作业是保护生命安全的最后保障。在配电线路和设备停电检修时,应验电并严格遵循验电作业顺序。《电力安全工作规程》中要求,对同杆塔架设的多层电力线路验电时,先验低压、后验高压,先验下层、后验上层,先验近侧、后验远侧,禁止作业人员越过未经验电、接地的线路对上层、远侧线路验电。
验电作业可分为验电前、验电时、验电后。验电前核实验电杆塔、防护装备齐全、验电人员健康情况,验电时先验低压再验高压的顺序,验电后对数据总结整理,实现预测和预警。
发明内容
为了克服现有问题,本发明提供如下技术方案:一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,包括杆塔识别模块、作业人员监控模块、智能验电器设备、验电监控服务器模块、时序数据库存储模块,验电作业顺序监控模块流程如下,首先识别出需要验电的杆塔,然后确认验电作业人员的健康状态和防护状态,验电设备自检确认后再进入验电作业模块,上述识别与确认需要经过验电监控服务器处理时序数据,完成杆塔识别确认、验电前安全确认、验电时序数据处理分析工作,处理后的时序数据进入存储模块,以解决上述背景技术中提出的验电防护不规范、验电顺序错误的问题。
在一个优选地实施方式中,杆塔识别模块,包括信息收发器、扫描单元、杆塔标签、警报器,所述杆塔标签为一种电子标签、条形码标签或其他形式的含有杆塔编码信息的标签,固定在杆塔线路上,杆塔识别模块与验电监控服务器模块相连,接收来自监控服务器发送的任务信息,包括杆塔编码、地址、电压范围关键信息,通过扫描单元扫描杆塔标签,判断杆塔是否为作业杆塔。
在一个优选地实施方式中,所述杆塔识别模块依赖于验电监控服务器模块中的杆塔信息数据库,杆塔信息数据库创建方式采用MySQL创建数据库、SQL Server创建数据库、Oracle创建数据库、DB2数据库中的一种。
在一个优选地实施方式中,所述作业人员监控模块依赖人员健康监控设备实现,人员健康监控设备主要包括显示屏、摄像头、定位模块、信息收发器、脉搏监测单元、体温监测单元,监控流程为首先健康监控设备穿戴前拍摄防护绝缘手套、橡胶鞋、验电器图片,上传至服务器,然后,服务器反馈合格后穿戴健康监控设备,最后,所述设备可以实时监测作业人员健康,显示屏上显示时间、心率和体温,时序数据上传服务器,当心率、体温出现异常时,发出提示声,感应到电击时,发出严重警报,服务器端工作人员接受警报后及时核实情况,依据定位实施救助。
在一个优选地实施方式中,时序数据库为TSDB-InfluxDB,TimescaleDB或QuestDB中的一种。
在一个优选地实施方式中,时序数据库存储采用LSM tree替换传统的B tree,LSMtree包括内存里的数据结构和磁盘上的文件两部分,分别对应Hbase里的MemStore和HLog和Cassandra里的MemTable和sstable,LSM tree操作流程如下:数据写入和更新时首先写入位于内存里的数据结构,为了避免数据丢失也会先写到WAL文件中,内存里的数据结构会定时或者达到固定大小会刷到磁盘,这些磁盘上的文件不会被修改随着磁盘上积累的文件越来越多,会定时的进行合并操作,消除冗余数据,减少文件数量。
本发明的技术效果和优点:
1、本发明提出的人员健康监控设备,通过确认验电工作人员防护设备齐全和对验电工作人员的健康进行实时监测,确保了验电人员的生命安全。
2、本发明基于时序数据,其中的时序数据库采用TimescaleDB时序数据库,用户可以通过配置这些块,将最新的数据保存到内存中,并按照时间列,将数据异步压缩和重新排序至磁盘,支持数据的持续聚合数据在汇总时更为实用,无需在每个汇总查询中去扫描大量的数据,TimescaleDB是以块的形式存储数据的,它提供了一种drop_chunks的功能,可以快速地删除旧的数据。TimescaleDB可以通过与长期存储一起使用,来移走旧的数据,节省磁盘空间,进而为新的数据上提供优异的性能。
3、本发明时序数据库存储器可以将验电时序数据点做成多维度报表,揭示验电作业的趋势性、规律性、异常性,实现预测和预警。
附图说明
图1为本发明验电作业顺序监控模型结构示意图。
图2为本发明时序数据库LSM tree数据库存储流程示意图。
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做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。
本发明提供的基于时序数据的验电作业顺序监控模型的实施例描述的各实例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在下述说明中按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用实际情况。这些功能可以视情况分解或合并。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
实施例
本发明提供了如图1所示的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,包括杆塔识别模块、作业人员监控模块、智能验电器设备、验电监控服务器模块、时序数据库存储模块,验电作业顺序监控模块流程如下:首先识别出需要验电的杆塔,然后确认验电作业人员的健康状态和防护状态,验电设备自检确认后再进入验电作业模块,上述识别与确认需要经过验电监控服务器处理时序数据,完成杆塔识别确认、验电前安全确认、验电时序数据处理分析工作,处理后的时序数据进入存储模块。验电作业顺序监控模型介绍如下:
杆塔识别模块,目的在于确认验电工作地点,包括信息收发器、扫描单元、杆塔标签、警报器。所述杆塔标签为一种电子标签、条形码标签或其他形式的含有杆塔编码信息的标签,固定在杆塔线路上,杆塔识别模块与验电监控服务器模块相连,接收来自监控服务器发送的任务信息,包括杆塔编码、地址、电压范围关键信息,通过扫描单元扫描杆塔标签,判断接收的任务信息中的杆塔的编码信息与采集的杆塔标签的杆塔编码信息是否一致,若一致,则为工作杆塔;若不一致,则不是工作杆塔,报警器提示作业人员此杆塔不是作业杆塔,不要误登。
杆塔识别模块依赖于验电监控服务器模块中的杆塔信息数据库,通过搭建杆塔数据库,杆塔信息数据库创建方式采用MySQL创建数据库、SQL Server创建数据库、Oracle创建数据库、DB2数据库中的一种。
所述作业人员监控模块依赖人员健康监控设备实现,人员健康监控设备,目的在于监控作业人员的防护工具准备和身体健康,主要包括:显示屏、摄像头、定位模块、信息收发器、脉搏监测单元、体温监测单元。健康监控设备穿戴前拍摄防护绝缘手套、橡胶鞋、验电器图片,上传至服务器,经服务器反馈合格后使用。健康监控设备穿戴后可以实时监测作业人员健康,显示屏上显示时间、心率和体温,时序数据上传服务器,当心率、体温出现异常时,发出提示声,感应到电击时,发出严重警报,服务器端工作人员接受警报后及时核实情况,依据定位实施救助。
健康监控模块采用可穿戴设备,包括但不限于智能手环、智能鞋带、智能头盔、智能手表。
智能验电器设备,目的在于确认杆塔线路电压情况,包括自检单元、无线数据传输单元、验电单元、电磁感应单元、警报蜂鸣单元、灯光指示单元、显示器单元。智能验电范围从1V~550kV或更高电压等级。验电作业开始前,按下自检按钮,验电器通过自检单元进行自检,自检合格,指示灯1号显示为绿灯,否则红灯。验电单元包括:电容、电感、电阻、三极管、三极管、三极管、三极管Q4以及供电电池。智能验电器通过电磁感应单元感应电场,并发出蜂鸣声,靠近导线电场越强,蜂鸣声越急促,警示有电危险。显示器单元采用3.5寸真彩液晶屏,动态显示时序电压,并通过无线数据传输单元传至验电监控服务器模块。当验电作业顺序为先低压再高压时,指示灯2显示为绿色,否则为红色闪烁。
验电监控服务器模块,目的在于监控验电作业顺序,处理分析存储时序数据信息,包括验电时序数据库。验电监控服务器模块接收杆塔识别模块、作业人员监控模块、智能验电器设备发送的时序数据,严格按照验电顺序进行监控。
优选的,时序数据库为TSDB-InfluxDB, TimescaleDB或QuestDB中的一种。
优选的,本实施例采用TimescaleDB时序数据库,TimescaleDB在高基数方面具有如下三个特点:
a.超级表(Hypertables):TimescaleDB基于时间列、以及其他“空间”值,来将其超级表划分成块。用户可以通过配置这些块,将最新的数据保存到内存中,并按照时间列,将数据异步压缩和重新排序至磁盘,在节点之间,以事务的方式进行复制和迁移。
b.持续聚合(Continuous Aggregation):数据在汇总时更为实用,无需在每个汇总查询中去扫描大量的数据。支持数据的持续聚合,TimescaleDB能够快速地计算出诸如:小时平均值、最小值和最大值等关键指标。这将有助于创建高性能的仪表板与分析结果。
c.数据保留(Data Retention):在传统关系型数据库中,大量的删除操作往往代价高昂。TimescaleDB是以块的形式存储数据的,它提供了一种drop_chunks的功能,可以在同等开销下,快速地删除旧的数据。TimescaleDB可以通过与长期存储一起使用,来移走旧的数据,节省磁盘空间,进而为新的数据上提供优异的性能。
InfluxDB的基于日志结构合并树系统(tree-based system,TSI)与TimescaleDB的B树索引方法,性能优越。
105时序数据库存储模块
时序数据是基于时间的一系列的数据,在有时间的坐标中将这些数据点连成线,往过去看可以做成多维度报表,揭示其趋势性、规律性、异常性;往未来看可以做大数据分析,实现预测和预警。时序数据库就是存放时序数据的数据库,并且支持时序数据的快速写入、持久化、多维度的聚合查询等基本功能。本发明数据库存储采用LSM tree替换传统的Btree
LSM tree包括内存里的数据结构和磁盘上的文件两部分。分别对应Hbase里的MemStore和HLog;对应Cassandra里的MemTable和sstable。
LSM tree操作流程如下:
a数据写入和更新时首先写入位于内存里的数据结构,为了避免数据丢失也会先写到WAL文件中;
b内存里的数据结构会定时或者达到固定大小会刷到磁盘,这些磁盘上的文件不会被修改;
c随着磁盘上积累的文件越来越多,会定时的进行合并操作,消除冗余数据,减少文件数量。
Hbase LSM tree结构介绍
LSM tree通过内存写和后续磁盘的顺序写入获得更高的写入性能,避免了随机写入,通过bloom filter和compaction得到更好的读取性能。
最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:包括杆塔识别模块、作业人员监控模块、智能验电器设备、验电监控服务器模块、时序数据库存储模块,验电作业顺序监控模块流程如下,首先识别出需要验电的杆塔,然后确认验电作业人员的健康状态和防护状态,验电设备自检确认后再进入验电作业模块,上述识别与确认需要经过验电监控服务器处理时序数据,完成杆塔识别确认、验电前安全确认、验电时序数据处理分析工作,处理后的时序数据进入存储模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:所述杆塔识别模块,包括信息收发器、扫描单元、杆塔标签、警报器,所述杆塔标签为一种电子标签、条形码标签或其他形式的含有杆塔编码信息的标签,固定在杆塔线路上,杆塔识别模块与验电监控服务器模块相连,接收来自监控服务器发送的任务信息,包括杆塔编码、地址、电压范围关键信息,通过扫描单元扫描杆塔标签,判断杆塔是否为作业杆塔。
3.根据权利要求1所述的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:所述杆塔识别模块依赖于验电监控服务器模块中的杆塔信息数据库,杆塔信息数据库创建方式采用MySQL创建数据库、SQL Server创建数据库、Oracle创建数据库、DB2数据库中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:所述作业人员监控模块依赖人员健康监控设备实现,人员健康监控设备主要包括显示屏、摄像头、定位模块、信息收发器、脉搏监测单元、体温监测单元,监控流程为:
健康监控设备穿戴前拍摄防护绝缘手套、橡胶鞋、验电器图片,上传至服务器,服务器反馈合格后穿戴健康监控设备,所述设备可以实时监测作业人员健康,显示屏上显示时间、心率和体温,时序数据上传服务器,当心率、体温出现异常时,发出提示声,感应到电击时,发出严重警报,服务器端工作人员接受警报后及时核实情况,依据定位实施救助。
5.根据权利要求1所述的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:时序数据库为TSDB-InfluxDB, TimescaleDB或QuestDB中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种基于时序数据的验电作业顺序监控模型,其特征在于:所述时序数据库存储模块采用LSM tree替换传统的B tree,LSM tree包括内存里的数据结构和磁盘上的文件两部分,分别对应Hbase里的MemStore和HLog和Cassandra里的MemTable和sstable。
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