CN115203623A - 一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，它包括：通过覆冰监测终端采集覆冰监测数据质量评估相关数据通过无线传送至系统；系统包括主站平台，覆冰监测终端与安全接入区交换机无线连接；安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，内网交换机与主站平台连接；对覆冰监测终端在线率进行计算；计算覆冰监测数据完整率评估覆冰监测数据可用性；构建覆冰监测终端的评价体系；运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价；解决了终端监测的拉力值、气象值、图像数据等信息不准确造成覆冰监测信息不准，终端监测的设备配备不完整，无法对接收到覆冰终端监测信息的完整性和可靠性评价及处理等问题。

Description

一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法及系统

技术领域

本发明属于电网覆冰监测与控制技术领域，尤其涉及一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法及系统。

背景技术

架空输电线路在电力系统中扮演着重要的输电角色，由于输电线路分布的地理区域广泛，环境恶劣、地形复杂等问题影响着输电线路的稳定运行，尤其输电线路的覆冰现象，有可能出现跳闸、舞动，甚至造成断线、倒塔等严重危害。关于输电线路的防冰减灾已经成为目前电力系统行业的重要任务之一。

随着计算机技术和网络通信技术的高速发展，高压输电线路的覆冰状态监测技术也不断发展。虽然覆冰监测系统能实现对线路覆冰情况的实时监测，但受到终端老化、微气象、人为因素等噪声的影响，终端监测的拉力值等信息不准确，造成覆冰厚度计算值与实际情况存在很大偏差，严重影响覆冰期间覆冰监测系统是否正常运行及其准确性；覆冰监测系统在严酷气候环境下投入运行多年后其可靠性亟待评估，缺乏相关的可靠性评估方法。因此采用科学的数据处理技术，有效评估和修正覆冰监测终端拉力值具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法及系统，以解决现有技术中终端监测的拉力值、气象值、图像数据等信息不准确造成覆冰监测信息不准，无法对覆冰监测终端的健康状态无法有效科学评价等技术问题，以及现有技术中终端监测的设备配备不完整，结构不合理无法兼容多终端传输类型，无法对接收到覆冰终端监测信息的完整性和可靠性评价及处理，导致终端无法有效反应覆冰终端及输电线路健康状况等技术问题。

本发明技术方案：

一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，它包括：

步骤1、通过覆冰监测终端采集覆冰监测数据质量评估相关数据通过无线传送至系统；步骤1、通过覆冰监测终端采集覆冰监测数据质量评估相关数据通过无线传送至系统；系统包括主站平台，覆冰监测终端与安全接入区交换机无线连接；安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，通过内网交换机将采集的信息上传至主站平台；

步骤2、系统对覆冰监测终端在线率进行计算以评估覆冰监测终端上传的设备运行状态；

步骤3、计算覆冰监测数据完整率；

步骤4、评估覆冰监测数据可用性；

步骤5、构建覆冰监测终端的评价体系，包括覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率三个维度指标；

步骤6、运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价。

覆冰监测数据质量评估相关数据包括：输电线路导、地线对杆塔塔身拉力、输电线路绝缘子串倾角、输电设备周边环境气象信息、输电设备本体及周边现场图像、装置编号、装置电源电压、装置所在位置移动通讯信号强度、装置各组成单元运行状态和装置所在地区的数值天气预报信息；输电设备周边环境气象信息包括终端所在位置的气温、湿度、风速、风向、气压、雨量、日照、平均风速、风向、拉力和风偏拉力信息。

覆冰监测终端在线率的计算方法为：

覆冰监测数据完整率包括：

覆冰监测拉力数据完整率b1包括导线拉力数据完整率b11和地线拉力数据完整率b12；

覆冰监测气象数据完整率b3包括气温数据完整率b31、湿度数据完整率b32、风速数据完整率b33、风向数据完整率b34、气压数据完整率b35、雨量数据完整率b36、日照数据完整率b37、平均风速数据完整率b38、风向数据完整率b39、拉力数据完整率b310和风偏拉力数据完整率b311。

评估覆冰监测数据可用性包括评价气象、拉力和图像覆冰监测数据可用的数量与规定要求数量的比例，它具体包括：

导线和地线拉力数据可用性评价：用于评价拉力数据值是否发生数据异常情况，计算正常拉力数据量占总拉力数据数量的比例作为可用率的取值；

存在以下情况即将数据异常位信息置1，异常判别方法如下：

1)主站收到数据域内容为FFH的错误数据；

2)连续异常位信息大于15条，且异常位信息为下一条数据大于上一条数据超过30％；

3)装置拉力数据始终小于80kg或者始终大于60000kg；

4)110kV电压等级线路拉力大于10000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上；

5)220kV及以上电压等级线路拉力大于30000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上；

6)系统发现非冰期拉力数据或气象数据异常，地线拉力大于或等于导拉力，拉力接近10000kg；

图像数据可用性评价：对图像进行质量评价，图像质量评价采用特征提取的无参考图片质量评价方法，具体包括：1)利用VMD对原图像进行分解得到前两个固有模态函数和残差图像；2)在利用分数阶微分算子对图像进行增强后的原图像以及增强后的前两个固有模态函数上提取亮度统计特征和梯度加权LBP直方图特征以及结构相似度特征；3)在支持向量机上对提取基于多模态的多特征进行训练测试得到图像质量的客观评价分数。

气象数据可用性评价：当气象信息存在以下情况，将数据异常位信息置1，异常判别方法如下：

1)温度数据超过30℃或者低于-30℃；

2)气象信息连续异常位信息大于15条，跳变数据为相邻数据之间的温度差绝对值大于10％；

3)气象信息与该塔基对应时刻的处数值天气预报偏差大于3％；

覆冰监测气象数据可用率c3包括气温数据可用率c31、湿度数据可用率c32、风速数据可用率c33、风向数据可用率c34、气压数据可用率c35、雨量数据可用率c36、日照数据可用率c37、平均风速数据可用率c38、风向数据可用率c39、拉力数据可用率c310和风偏拉力数据可用率c311。

步骤6所述运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价的方法为：

1)选取输入和输出指标，将评价得分作为输出指标，覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率作为输入指标；

2)将输入数据和输出数据进行无量纲化处理；

3)使用AHP方法对输入指标集和输出指标集分别进行打分，构造判断矩阵；

4)构造AHP约束锥矩阵；

5)构造含AHP的CCR评价模型；

6)用含AHP的CCR模型进行评估，得到各指标的最优权重；

7)最终计算评价分数。

所述系统包括主站平台，覆冰监测终端与安全接入区交换机无线连接；安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，通过内网交换机将采集的信息上传至主站平台。

覆冰监测终端包括采用北斗通信方式的覆冰监测终端、采用运营商网络通信方式的覆冰监测终端、采用LoRa方式的覆冰监测终端和采用NB-IoT通信方式的覆冰监测终端；采用北斗通信方式的覆冰监测终端利用北斗通信网通过北斗通信机接入安全接入区交换机，采用运营商网络通信方式的覆冰监测终端利用运营商网络通过运行商路由器接入安全接入区交换机，采用LoRa方式的覆冰监测终端利用LoRa通信网通过LoRa通信机接入安全接入区交换机，采用NB-IoT通信方式的覆冰监测终端利用NB-IoT通信网通过NB-IoT通信机接入安全接入区交换机。

主站平台包括Oracle数据库服务器、数据解析服务器、数据转发服务器、应用服务器、算法服务器和GIS服务器；Oracle数据库服务器部署在内网，作为覆冰预警系统的数据存储服务器，系统的所有结构化和非结构数据都保存在Oracle数据库中；

数据解析服务器部署在内网，接收数据转发服务器从通过反向隔离装置发送过来的监测装置数据及命令报文，解析后将结果发送到JMS数据总线，将应答通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器；接收应用服务器下发的控制命令解析处理成报文后通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器；数据解析服务器同时承担对监测终端的对时职责，使用本机时间对监测终端进行校时；

数据转发服务器部署在外网，接收APN和北斗服务器发送的数据包，通过反向隔离装置采用UDP协议发送到内网数据解析服务器；数据转发服务器自建TCP监听服务，接收数据解析服务器通过正向隔离装置下发的监测终端命令；

应用服务器部署在内网，实现输电线路覆冰预警系统与用户的UI交互支持、完成系统的大部分业务逻辑；

算法服务器部署在内网，从Jms数据总线接收监测终端上传的数据，根据覆冰计算方法进行线路等值覆冰厚度计算后保存到Oracle数据库；

算法服务器采用GUI的CentOS7，部署等值覆冰厚度算法；

GIS服务器部署在内网，为Web应用中GIS相关功能提供支持；

北斗通信机及运行商通信机，接收BD-2/GPS卫星播发的RNSS和RDSS信号实现定位和通信功能；同时通过北斗RDSS及4G接收远端覆冰监测终端发回的各种信息。

覆冰监测终端包括主控单元模块、网口接口模块、USB接口模块、多路485传感器接口、供电电源模块、MPPT电源管理模块、联动控制模块、边缘计算模块、数据加密模块、外部缓存存储模块、传感器、通讯模块和摄像机；布置于输电线路上；传感器通过485接口与主控单元模块连接；边缘计算模块内置AI智能分析芯片；通讯模块包括北斗通讯模块、运行商通讯模块、LoRa通讯模块和NB-IoT通讯模块；气象传感器用以实现架空输电线路周边气象数据的采集，采集环境温度、相对湿度、风速和风向信息；环境温度、相对湿度传感器避免受到太阳直射和金属辐射的影响，并保证各传感器的有效测量；风速和风向传感器应采用超声波式传感器。

本发明有益效果：

本发明通过构建安全接入区交换机，实现将现场各种类型的覆冰监测终端统一接入；通过设置正反向隔离装置，将安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，通过内网交换机将采集的信息上传至主站平台；实现对现场覆冰监测终端的监测信息完整和可靠监控。

本发明具有以下优点：

覆冰监测终端系统支持多种数据通信模式，用于解决终端监测系统的设备兼容性不足、不完整，结构不合理导致无法兼容多种终端传输类型的技术问题。

优化覆冰监测终端配置，对覆冰监测终端提出具体要求，用于解决现有终端配置参数未规范，导致设备质量不满足要求、设备参数不满足运行要求的问题。

主站平台配置有包括Oracle数据库服务器、数据解析服务器、数据转发服务器、应用服务器、算法服务器和GIS服务器，用于实现对接收到覆冰终端监测信息的完整性和可靠性评价，并对异常数据和信息进行处理，导致无法有效反应覆冰终端及输电线路健康状况等技术问题。

评价基于涵盖输电设备信息、气象信息等多源数据信息，评价结果具有全面性和完整性较好。

建立了一套完整的输电线路覆冰监测终端运行评价体系，涵盖终端在线率、终端监测数据完整率、终端监测数据可用率三个维度评价体系，以解决现有技术中无法对覆冰监测终端的健康状态无法有效科学评价等技术问题。

提出终端在线率、终端监测数据完整率、终端监测数据可用率数据评价方法和评价指标，以解决现有技术中终端监测的拉力值、气象值、图像数据等信息不准确造成覆冰监测信息不准等技术问题。

运用AHP方法计算出覆冰监测终端的多维度量化综合评价结果，有效评估覆冰监测终端的运行情况，以解决现有技术中覆冰监测终端只能进行定性分析，无法进行全面量化评价问题。

解决了现有技术中终端监测的拉力值、气象值、图像数据等信息不准确造成覆冰监测信息不准，无法对覆冰监测终端的健康状态无法有效科学评价等技术问题，以及现有技术中终端监测的设备配备不完整，结构不合理无法兼容多终端传输类型，无法对接收到覆冰终端监测信息的完整性和可靠性评价及处理，导致终端无法有效反应覆冰终端及输电线路健康状况等技术问题。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图。

具体实施方式

本发明系统包括主站平台、交换机、正反向隔离装置、路由器、北斗通信机、运行商通信机、LoRa通信机、NB-IoT通信机、覆冰监测终端。

覆冰监测终端的设备通信方式具有多方式接入兼容性，采用北斗通信方式的覆冰监测终端利用北斗通信网通过北斗通信机接入安全接入区交换机，采用运营商网络通信方式的覆冰监测终端利用运营商网络通过运行商路由器接入安全接入区交换机，采用LoRa方式的覆冰监测终端利用LoRa通信网通过LoRa通信机接入安全接入区交换机，采用NB-IoT通信方式的覆冰监测终端利用NB-IoT通信网通过NB-IoT通信机接入安全接入区交换机，安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，通过内网交换机将采集的信息上传至主站平台。

主站平台

主站平台包括Oracle数据库服务器、数据解析服务器、数据转发服务器、应用服务器、算法服务器、GIS服务器。

其中Oracle数据库服务器部署在内网，作为覆冰预警系统的数据存储服务器，系统的所有结构化和非结构数据(照片)都保存在Oracle数据库中。

数据解析服务器部署在内网，接收数据转发服务器从通过反向隔离装置发送过来的监测装置数据及命令报文，解析后将结果发送到JMS数据总线，将应答通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器。接收应用服务器下发的控制命令解析处理成报文后通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器。数据解析服务器同时承担对监测终端的对时职责，使用本机时间对监测终端进行校时。

数据转发服务器部署在外网，接收APN和北斗服务器发送的数据包通过反向隔离装置采用UDP协议发送到内网数据解析服务器。反向隔离装置允许UDP包最大1024个字节，输电线路在线监测规约每个包的最大长度是1012个字节。数据转发服务器自建TCP监听服务，接收数据解析服务器通过正向隔离装置下发的监测终端命令。

应用服务器部署在内网，实现输电线路覆冰预警系统与用户的UI交互支持、完成系统的大部分业务逻辑。

算法服务器部署在内网，从Jms数据总线接收监测终端上传的数据，根据覆冰计算方法进行线路等值覆冰厚度计算后保存到Oracle数据库。

算法服务器采用GUI的CentOS7，部署等值覆冰厚度算法。

GIS服务器部署在内网，为Web应用中GIS相关功能提供支持。

北斗通信机及运行商通信机，接收BD-2/GPS卫星播发的RNSS和RDSS信号实现定位和通信功能；同时通过北斗RDSS及4G接收远端覆冰监测终端发回的各种信息。

覆冰监测终端

覆冰监测终端实现架空输电线路设备本体及其周边环境冰情特征信息的采集，并通过通信网络向主站系统传送数据的前端装置。覆冰条件满足时，覆冰监测终端计算现场线路覆冰厚度，当覆冰厚度超过线路承载力时发出告警。为了确保终端监测的有效性，覆冰监测终端还可下发指令到监拍、视频设备，拍照回传现场实时状况。联动控制主要通过连接主控单元的图像、视频设备获取现场实时状况图片数据，前端AI对这些数据智能识别分析后，将结果传送到系统后台以供线路巡检人员参考决策。

覆冰监测终端由主控单元模块、网口接口模块、USB接口模块、多路485传感器接口、供电电源模块(蓄电池、太阳能电池板、电源控制器)、MPPT电源管理模块、联动控制模块、边缘计算模块、数据加密模块、外部缓存存储模块、传感器(拉力传感器、倾角传感器、气温传感器、相对湿度传感器、风速传感器、风向传感器等)、通讯模块、摄像机和其他部件等组成，布置于输电线路上。传感器通过485接口与主控单元连接；MPPT电源管理模块通过一定控制策略实现终端低功耗运行；边缘计算模块内置AI智能分析芯片；数据加密模块确保数据传输保密性；外部缓存存储单元解决终端长时间运行数据无法存储问题。通讯模块包括北斗通讯模块、运行商通讯模块、LoRa通讯模块、NB-IoT通讯模块。

拉力/倾角传感器：用以实现架空输电线路导、地线对杆塔塔身的拉力及拉力传感器倾斜角度信息的采集。每相导线上的拉力/倾角传感器数量配置应结合绝缘子串型进行确定：I串、带联板的倒V型串或带联板的双I串：1组；不带联板的倒V型串、不带联板的双I串、V型串或带联板的双V型串：2组；不带联板的双V型串：4组；应完全满足被替代金具的各种功能要求，试验标准应不低于被替代金具的型式试验标准，其中标称破坏载荷应大于相应金具标称的1.2倍；应能承受安装、维修及运行中可能出现的异常机械载荷；应能经受故障电流(包括短路电流、雷电流)且其工作稳定性不受干扰；传感器的结构高度应尽可能小，拉力传感器应控制在原有金具连接长度增加70mm以内；各连接部件应有锁紧装置，应保证在运行中不松脱；应采用合适的材料和生产工艺制造，应满足装置整体使用寿命的要求。量程：7t、10t、16t、21t、32t、42t、55t；测量范围：0％～100％FS；零位误差Zr(％FS)：≤±0.25；在温漂测试中，拉力传感器示值波动范围≤±0.2％FS；示值误差δ(％FS)：≤±0.5[5％，60％FS]，≤±1.0(60％，100％FS]；重复性R(％FS)：≤±0.5[5％，60％FS]，≤±1.0(60％，100％FS]；回程误差H(％FS)：≤±0.5[5％，60％FS]，≤±1.0(60％，100％FS]；长期稳定性Sb(％FS)：≤±1.0。

气象传感器：用以实现架空输电线路周边气象数据的采集，主要采集环境温度、相对湿度、风速、风向等信息。环境温度、相对湿度传感器应避免受到太阳直射、金属辐射的影响，并保证各传感器的有效测量；风速、风向传感器应采用超声波式传感器。气温测量要求如下：测量范围：-40℃～+50℃；测量误差：≤±0.5℃；分辨力：0.1℃。相对湿度测量要求如下：：测量范围：80％RH～100％RH，含80％RH；测量误差：≤±4％RH(0％RH～80％RH)，≤±8％RH(80％RH～100％RH)；分辨力：1％RH。风速测量要求如下：测量范围：0m/s～60m/s；测量误差：≤±(0.5+0.03V)m/s，V为标准风速值；分辨力：0.1m/s。风向测量要求如下：测量范围：0°～360°；测量误差：≤±5°；分辨力：3°。

图像传感器：用以实现架空输电设备本体及其周边现场图像的采集。外壳的防护性能应符合GB 4208规定的IP65级要求；整体结构具备一定的防覆冰、防污性能；应具有良好的防振结构，避免在杆塔安装环境中的振动对光学仪器产生影响和对视频图像质量产生影响；应具有良好的抗工频电磁干扰性能和良好的接地安装措施，能实现在高压电磁环境中视频数据的准确、完整采集，以及对前端设备的准确控制；不应出现雪花点、黑纹等视频干扰现象及云台失控等故障现象。摄像机主要技术参数要求如下：像素数：≥130万，或根据用户要求调整；最低照度：≤0.01Lux/f1.2；变焦率：≥光学18倍。云台主要技术参数要求如下：预置位数量：≥64；水平旋转角度：0°～355°；俯仰角度：0°～90°。

所述方法包括：

步骤1、收集覆冰监测数据质量评估相关数据。

收集覆冰监测数据质量评估相关数据由覆冰监测终端通过无线传送至覆冰监测系统，数据主要包括输电线路导、地线对杆塔塔身拉力，输电线路绝缘子串倾角，输电设备周边环境气象信息，输电设备本体及其周边现场图像，装置编号，装置电源电压，装置所在位置移动通讯信号强度，装置各组成单元运行状态，装置所在地区的数值天气预报信息。

其中，输电设备周边环境气象信息包括终端所在位置的气温、湿度、风速、风向、气压、雨量、日照、平均风速、风向、拉力、风偏拉力等信息。

步骤2、覆冰监测终端在线率评价方法如下。主要评价覆冰监测终端上传的设备运行状态。

利用覆冰监测终端与主站上送的报文来进行解析来分析终端是否正常运行，在报文日志中可查询终端是否在线，如掉线可查询掉线时间。通过时间判断覆冰监测数据在线率。

覆冰监测终端在线率评价指标为：

步骤3、覆冰监测数据完整率评价。主要是评价气象、拉力和图像等覆冰监测数据在规定时间范围内上传的数量与规定要求数量的比例。

3.1拉力数据完整性评价：

拉力数据完整率b1包括导线拉力数据完整率b11(A相导线拉力数据完整率b11a、B相导线拉力数据完整率b11b、C相导线拉力数据完整率b11c)和地线拉力数据完整率b12。

3.2图像数据完整性评价：

3.3气象数据完整性评价：

覆冰监测气象数据完整率b3包括气温数据完整率b31、湿度数据完整率b32、风速数据完整率b33、风向数据完整率b34、气压数据完整率b35、雨量数据完整率b36、日照数据完整率b37、平均风速数据完整率b38、风向数据完整率b39、拉力数据完整率b310、风偏拉力数据完整率b311等信息。

步骤4、覆冰监测数据可用性评价。主要是评价气象、拉力和图像等覆冰监测数据可用的数量与规定要求数量的比例。

4.1导线、地线拉力数据可用性评价。主要用于评价拉力数据值是否发生明显数据异常情况，计算正常拉力数据量占总拉力数据数量的比例作为可用率的取值。

存在以下情况即将数据异常位信息置1，异常判别方法如下。

1)主站收到数据域内容为FFH的错误数据。

2)连续异常位信息大于15条，且异常位信息为下一条数据大于上一条数据超过30％。

3)装置拉力数据始终小于80kg或者始终大于60000kg。

4)110kV电压等级线路拉力大于10000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上。

5)220kV及以上电压等级线路拉力大于30000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上。

6)系统发现非冰期拉力数据或气象数据异常，地线拉力大于或等于导拉力，拉力接近10000kg。

4.2图像数据可用性评价。

对图像进行质量评价，图像质量评价采用特征提取的无参考图片质量评价方法。

1)利用VMD对原图像进行分解得到前两个固有模态函数和残差图像；2)在利用分数阶微分算子对图像进行增强后的原图像以及增强后的前两个固有模态函数上提取亮度统计特征和梯度加权LBP直方图特征以及结构相似度特征；3)在支持向量机上对提取基于多模态的多特征进行训练测试得到图像质量的客观评价分数。

4.3气象数据可用性评价。

当气象信息存在以下情况，即将数据异常位信息置1，异常判别方法如下。

1)温度数据超过30℃或者低于-30℃。

2)气象信息连续异常位信息大于15条，跳变数据为相邻数据之间的温度差绝对值大于10％。

3)气象信息与该塔基对应时刻的处数值天气预报偏差大于3％。

覆冰监测气象数据可用率c3包括气温数据可用率c31、湿度数据可用率c32、风速数据可用率c33、风向数据可用率c34、气压数据可用率c35、雨量数据可用率c36、日照数据可用率c37、平均风速数据可用率c38、风向数据可用率c39、拉力数据可用率c310、风偏拉力数据可用率c311等信息。

步骤5：通过步骤2-步骤4构建覆冰监测终端的评价体系。评价体系包括覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率三个维度指标构成，分别为在线率指标A，完整率指标B和可用率指标C。

完整率指标B包括拉力数据完整率b1、图像数据完整率b2、气象数据完整率b3。

其中，拉力数据完整率b1包括导线拉力数据完整率b11(A相导线拉力数据完整率b11a、B相导线拉力数据完整率b11b、C相导线拉力数据完整率b11c)和地线拉力数据完整率b12。

覆冰监测气象数据完整率b3包括气温数据完整率b31、湿度数据完整率b32、风速数据完整率b33、风向数据完整率b34、气压数据完整率b35、雨量数据完整率b36、日照数据完整率b37、平均风速数据完整率b38、风向数据完整率b39、拉力数据完整率b310、风偏拉力数据完整率b311等信息。

可用率指标C包括拉力数据可用率c1、图像数据可用率c2、气象数据可用率c3。

步骤6：运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价，流程如下：

1)选取输入和输出指标，将评价得分作为输出指标，覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率作为输入指标；

2)将输入数据和输出数据进行无量纲化处理；

3)使用AHP方法对输入指标集和输出指标集分别进行打分，构造判断矩阵；

4)构造AHP约束锥矩阵；

5)构造含AHP的CCR评价模型；

6)用含AHP的CCR模型进行评估，得到各指标的最优权重。

7)最终计算评价分数。

Claims (9)

1.一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：它包括：

步骤1、通过覆冰监测终端采集覆冰监测数据质量评估相关数据通过无线传送至系统；系统包括主站平台，覆冰监测终端与安全接入区交换机无线连接；安全接入区交换机通过正反向隔离装置与内网交换机进行连接，通过内网交换机将采集的信息上传至主站平台；

步骤2、系统对覆冰监测终端在线率进行计算以评估覆冰监测终端上传的设备运行状态；

步骤3、计算覆冰监测数据完整率；

步骤4、评估覆冰监测数据可用性；

步骤5、构建覆冰监测终端的评价体系，包括覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率三个维度指标；

步骤6、运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价。

2.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：覆冰监测数据质量评估相关数据包括：输电线路导、地线对杆塔塔身拉力、输电线路绝缘子串倾角、输电设备周边环境气象信息、输电设备本体及周边现场图像、装置编号、装置电源电压、装置所在位置移动通讯信号强度、装置各组成单元运行状态和装置所在地区的数值天气预报信息；输电设备周边环境气象信息包括终端所在位置的气温、湿度、风速、风向、气压、雨量、日照、平均风速、风向、拉力和风偏拉力信息。

3.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：覆冰监测终端在线率的计算方法为：

4.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：覆冰监测数据完整率包括：

覆冰监测拉力数据完整率b1包括导线拉力数据完整率b11和地线拉力数据完整率b12；

覆冰监测气象数据完整率b3包括气温数据完整率b31、湿度数据完整率b32、风速数据完整率b33、风向数据完整率b34、气压数据完整率b35、雨量数据完整率b36、日照数据完整率b37、平均风速数据完整率b38、风向数据完整率b39、拉力数据完整率b310和风偏拉力数据完整率b311。

5.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：评估覆冰监测数据可用性包括评价气象、拉力和图像覆冰监测数据可用的数量与规定要求数量的比例，它具体包括：

导线和地线拉力数据可用性评价：用于评价拉力数据值是否发生数据异常情况，计算正常拉力数据量占总拉力数据数量的比例作为可用率的取值；

存在以下情况即将数据异常位信息置1，异常判别方法如下：

1)主站收到数据域内容为FFH的错误数据；

2)连续异常位信息大于15条，且异常位信息为下一条数据大于上一条数据超过30％；

3)装置拉力数据始终小于80kg或者始终大于60000kg；

4)110kV电压等级线路拉力大于10000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上；

5)220kV及以上电压等级线路拉力大于30000kg，当天最大拉力与最小拉力相隔不超过三倍及以上；

6)系统发现非冰期拉力数据或气象数据异常，地线拉力大于或等于导拉力，拉力接近10000kg；

图像数据可用性评价：对图像进行质量评价，图像质量评价采用特征提取的无参考图片质量评价方法，具体包括：1)利用VMD对原图像进行分解得到前两个固有模态函数和残差图像；2)在利用分数阶微分算子对图像进行增强后的原图像以及增强后的前两个固有模态函数上提取亮度统计特征和梯度加权LBP直方图特征以及结构相似度特征；3)在支持向量机上对提取基于多模态的多特征进行训练测试得到图像质量的客观评价分数。

气象数据可用性评价：当气象信息存在以下情况，将数据异常位信息置1，异常判别方法如下：

1)温度数据超过30℃或者低于-30℃；

2)气象信息连续异常位信息大于15条，跳变数据为相邻数据之间的温度差绝对值大于10％；

3)气象信息与该塔基对应时刻的处数值天气预报偏差大于3％；

覆冰监测气象数据可用率c3包括气温数据可用率c31、湿度数据可用率c32、风速数据可用率c33、风向数据可用率c34、气压数据可用率c35、雨量数据可用率c36、日照数据可用率c37、平均风速数据可用率c38、风向数据可用率c39、拉力数据可用率c310和风偏拉力数据可用率c311。

6.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：步骤6所述运用AHP方法对覆冰监测终端进行多维度综合评价的方法为：

1)选取输入和输出指标，将评价得分作为输出指标，覆冰监测终端的在线率、完整率和可用率作为输入指标；

2)将输入数据和输出数据进行无量纲化处理；

3)使用AHP方法对输入指标集和输出指标集分别进行打分，构造判断矩阵；

4)构造AHP约束锥矩阵；

5)构造含AHP的CCR评价模型；

6)用含AHP的CCR模型进行评估，得到各指标的最优权重；

7)最终计算评价分数。

7.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：覆冰监测终端包括采用北斗通信方式的覆冰监测终端、采用运营商网络通信方式的覆冰监测终端、采用LoRa方式的覆冰监测终端和采用NB-IoT通信方式的覆冰监测终端；采用北斗通信方式的覆冰监测终端利用北斗通信网通过北斗通信机接入安全接入区交换机，采用运营商网络通信方式的覆冰监测终端利用运营商网络通过运行商路由器接入安全接入区交换机，采用LoRa方式的覆冰监测终端利用LoRa通信网通过LoRa通信机接入安全接入区交换机，采用NB-IoT通信方式的覆冰监测终端利用NB-IoT通信网通过NB-IoT通信机接入安全接入区交换机。

8.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法，其特征在于：主站平台包括Oracle数据库服务器、数据解析服务器、数据转发服务器、应用服务器、算法服务器和GIS服务器；

Oracle数据库服务器部署在内网，作为覆冰预警系统的数据存储服务器，系统的所有结构化和非结构数据都保存在Oracle数据库中；

数据解析服务器部署在内网，接收数据转发服务器从通过反向隔离装置发送过来的监测装置数据及命令报文，解析后将结果发送到JMS数据总线，将应答通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器；接收应用服务器下发的控制命令解析处理成报文后通过正向隔离装置发送到外网的数据转发服务器；数据解析服务器同时承担对监测终端的对时职责，使用本机时间对监测终端进行校时；

数据转发服务器部署在外网，接收APN和北斗服务器发送的数据包，通过反向隔离装置采用UDP协议发送到内网数据解析服务器；数据转发服务器自建TCP监听服务，接收数据解析服务器通过正向隔离装置下发的监测终端命令；

应用服务器部署在内网，实现输电线路覆冰预警系统与用户的UI交互支持、完成系统的大部分业务逻辑；

算法服务器部署在内网，从Jms数据总线接收监测终端上传的数据，根据覆冰计算方法进行线路等值覆冰厚度计算后保存到Oracle数据库；

算法服务器采用GUI的CentOS7，部署等值覆冰厚度算法；

GIS服务器部署在内网，为Web应用中GIS相关功能提供支持；

北斗通信机及运行商通信机，接收BD-2/GPS卫星播发的RNSS和RDSS信号实现定位和通信功能；同时通过北斗RDSS及4G接收远端覆冰监测终端发回的各种信息。

9.根据权利要求1所述的一种覆冰监测异常数据监测系统，其特征在于：覆冰监测终端包括主控单元模块、网口接口模块、USB接口模块、多路485传感器接口、供电电源模块、MPPT电源管理模块、联动控制模块、边缘计算模块、数据加密模块、外部缓存存储模块、传感器、通讯模块和摄像机；布置于输电线路上；传感器通过485接口与主控单元模块连接；边缘计算模块内置AI智能分析芯片；通讯模块包括北斗通讯模块、运行商通讯模块、LoRa通讯模块和NB-IoT通讯模块；气象传感器用以实现架空输电线路周边气象数据的采集，采集环境温度、相对湿度、风速和风向信息；环境温度、相对湿度传感器避免受到太阳直射和金属辐射的影响，并保证各传感器的有效测量；风速和风向传感器应采用超声波式传感器。

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