CN115206077A - 一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法 - Google Patents

一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法 Download PDF

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CN115206077A CN202211116068.7A CN202211116068A CN115206077A CN 115206077 A CN115206077 A CN 115206077A CN 202211116068 A CN202211116068 A CN 202211116068A CN 115206077 A CN115206077 A CN 115206077A
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Abstract

本发明公开了一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法，属于智慧空开技术领域。本发明一种智慧空开用大数据监测预警系统包括中央处理器、电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库、用户用电情况采集模块、线路节点分布显示模块、线路节点电力数据采集模块、电力设备异常分析模块、节点智慧空开断电模块、节点智慧空开供电模块、生命检测模块和电力设备使用情况分析模块；所述电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库和用户用电情况采集模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与线路节点分布显示模块和电力设备使用情况分析模块的输入端连接。

Description

一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法
技术领域
本发明涉及智慧空开技术领域，具体为一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法。
背景技术
智慧空开又称空气开关，是断路器的一种，是一种只要电路中的电流超过额定电流就会自动关断的开关，空气开关是低压配电网和电气传动系统中非常重要的电器，集控制和多重保护功能于一体，除了接触和断开电路之外，它还可以保护电路或电气设备免受短路、严重过载和欠压的影响。
现有的智慧空开用大数据监测预警系统在对电力设备进行预警时，仅在电力设备电流、电压、温度过高时发出预警信息，用户根据预警信息对电力设备进行断电处理，当电力设备使用者为老人或小孩时，虽然电力设备未发生故障，但依旧会对老人或小孩的生命安全造成威胁，且在威胁老人或小孩生命安全时，控制电力设备的智慧空开仍处于供电状态，降低了智慧空开的监测预警效果，以及在使用者身体抱恙时，由于身体问题疏忽对一些电力设备的工作状态进行控制，监测预警系统无法根据使用者的身体健康问题控制智慧空开的断供电情况，降低了监测预警系统的使用范围，以及现有智慧空开用监测预警系统在控制异常电力设备断电后，无法实现对异常用电设备出现异常的具体原因进行分析，导致在对电力设备进行维修时，容易对其它电力设备造成损坏，且降低了维修人员对电力设备的维修速率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智慧空开用大数据监测预警系统包括中央处理器、电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库、用户用电情况采集模块、线路节点分布显示模块、线路节点电力数据采集模块、电力设备异常分析模块、节点智慧空开断电模块、节点智慧空开供电模块、生命检测模块和电力设备使用情况分析模块；
所述电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库和用户用电情况采集模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与线路节点分布显示模块和电力设备使用情况分析模块的输入端连接，所述线路节点分布显示模块的输出端与线路节点电力数据采集模块的输入端连接，所述线路节点电力数据采集模块的输出端与电力设备异常分析模块和节点智慧空开断电模块的输入端连接，所述电力设备异常分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述节点智慧空开断电模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述生命检测模块的输出端与电力设备使用情况分析模块的输入端连接，所述电力设备使用情况分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器与用户终端相互通信，所述用户终端的输出端与中央处理器、节点智慧空开断电模块和节点智慧空开供电模块的输出端连接。
进一步的，所述中央处理器用于将电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备用电数据是否发生异常，在电力设备用电数据发生异常时将异常电力设备编号传输至线路节点分布显示模块；
所述中央处理器用于对电力设备异常分析模块传输的电力设备异常分析结果进行接收，根据分析结果制定相匹配的电力设备处理方法，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，或判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备产生影响，则中央处理器向用户终端发送预警信息，用户终端根据预警信息向中央处理器发送节点断电控制信息，中央处理器将反馈的节点断电控制信息传输至节点智慧空开断电模块对节点智慧空开进行断电；
所述中央处理器用于将用户实时用电情况传输至电力设备使用情况分析模块，并将电力设备使用情况分析模块反馈的电力设备使用分析结果传输至用户终端。
进一步的，所述电力设备电力数据采集模块用于对电力设备的实时电力数据进行采集；
所述电力设备基础信息数据库用于存储电力设备的基础信息，电力设备的基础信息包括电力设备的额定电压、电流、温度、电力设备编号信息和电力设备所属节点信息；
所述用户用电情况采集模块用于实时对用户使用电力设备的使用情况进行采集；
所述线路节点分布显示模块用于对智慧空开及线路节点处电力设备的分布情况进行显示，并将线路节点分布情况传输至线路节点电力数据采集模块，每个节点处的智慧空开控制多个电力设备，通过将智慧空开分布在多个电力设备组成的节点处，有利于对多个电力设备同时控制，且能够快速判断异常电力设备异常的具体原因，避免对其它电力设备造成损坏；
所述线路节点电力数据采集模块用于对线路节点处的用电数据进行采集，并将采集的节点用电数据与节点的标准用电数据进行对比，判断节点数据是否正常。
进一步的，所述电力设备异常分析模块用于在线路节点用电数据正常的情况下，对属于该节点的异常电力设备的异常情况进行分析，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，则验证异常电力设备异常，当节点智慧空开管辖的电力设备均工作时，判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备是否产生影响，当除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作状态的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，则异常电力设备出现漏电情况，当出现用电数据低于电力设备基本信息的情况，则异常电力设备导致其它电力设备发生短路，并将电力设备异常分析结果传输至中央处理器；
所述节点智慧空开断电模块用于在线路节点用电数据异常的情况下，将线路节点用电异常数据传输至中央处理器，以及根据中央处理器反馈的节点断电控制信息和用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果不符的信息对节点智慧空开进行断电，电力设备使用情况与生命检测结果不符是指当生命检测结果为使用者为小孩时，使用者使用的电力设备为燃气设备，此时称电力设备使用情况与生命检测结果不符；
所述节点智慧空开供电模块用于对用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果符合的信息进行接收，并根据接收信息允许电力设备所在节点的智慧空开处于工作状态，以及允许相关电力设备进行供电，电力设备使用情况与生命检测结果符合是指当生命检测结果为健康青年时，使用者使用的电力设备为燃气设备，此时称电力设备使用情况与生命检测结果符合。
进一步的，所述生命检测模块为红外传感器，用于对节点智慧空开范围内的使用者运动轨迹、使用者的身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况进行采集，根据采集内容对使用者的年龄和身体健康情况进行预测，基于使用者周期时间内的运动轨迹对使用者的平均运动速度进行计算，基于计算结果对使用者的年龄进行预测，根据生命检测模块采集的使用者身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况对使用者的健康状态进行预测，并将预测结果传输至电力设备使用情况分析模块；
所述电力设备使用情况分析模块用于将预测的电力设备使用者年龄和健康状态与用户用电情况进行匹配，判断采集的用户用电情况是否符合使用者使用情况，并将判断分析结果传输至中央处理器，中央处理器将分析结果传输至用户终端进行预警，用户终端根据分析结果对节点智慧空开进行供电或断电。
一种智慧空开用大数据监测预警方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：判断节点智慧空开管辖范围内的各电力设备用电是否正常；
步骤二：基于节点智慧空开管辖的电力设备的异常用电数据，对异常用电设备的异常原因进行分析；
步骤三：判断电力设备的使用情况与预测的使用者年龄、身体情况是否相符；
步骤四：基于步骤二的分析结果和步骤三的判断结果控制节点智慧空开的断供电。
进一步的，所述步骤一中判断节点智慧空开管辖范围内的各电力设备用电是否正常的具体方法为：
先对电力设备进行编号，根据电力设备的排布情况确定智慧空开的安装位置，然后将采集的电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备电力数据是否发生异常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之内时，电力设备用电正常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之外时，电力设备用电异常。
进一步的，所述步骤二中对异常用电设备的异常原因进行分析的具体方法为：
基于步骤一判断的异常电力设备，将异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据与节点智慧空开的标准用电数据进行对比，判断各节点智慧空开用电是否异常；
基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，具体的计算公式为：
Figure 796607DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 601752DEST_PATH_IMAGE002
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据，
Figure 124000DEST_PATH_IMAGE003
表示异常电力 设备的实时用电数据，
Figure 681889DEST_PATH_IMAGE004
表示节点处除异常电力设备外，处于工作状态的第
Figure 631391DEST_PATH_IMAGE005
个电力设备的 用电数据，
Figure 658253DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 718613DEST_PATH_IMAGE005
表示对应节点，处于工作状态的电力设备的编号，
Figure 133938DEST_PATH_IMAGE007
表 示节点处除异常用电设备外，处于工作状态的电力设备的用电总量，
Figure 519920DEST_PATH_IMAGE008
表示节点处除异常 电力设备外，未工作的第
Figure 768499DEST_PATH_IMAGE009
个电力设备的基础用电数据，
Figure 366970DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 899452DEST_PATH_IMAGE009
表示对应节点 处，未工作的电力设备的编号，
Figure 190756DEST_PATH_IMAGE011
表示节点处除异常用电设备外，未工作的电力设备的 基础用电数据总和；
将计算出的节点智慧开关此时的用电数据与节点智慧空开允许的最大标准用电数据进行对比：
当
Figure 926631DEST_PATH_IMAGE012
时，表示除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作 状态的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，或异常电 力设备出现漏电情况导致节点智慧空开的用电数据逐渐增加，当存在其它处于工作状态的 电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况时，记录每一时刻节点处电力设备处于工 作状态的用电数据，以时间为横坐标，用电数据为纵坐标，绘制曲线以表示节点处各电力设 备的用电数据，对曲线进行实时分析，寻找出现异常的其它电力设备；
当
Figure 594372DEST_PATH_IMAGE013
时，表示处于工作状态时的电力设备受异常电力设备的影响，出 现用电数据低于电力设备基本信息的情况，此时异常电力设备导致其它电力设备短路；
其中，
Figure 981360DEST_PATH_IMAGE014
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的标准用电数据，
Figure 240303DEST_PATH_IMAGE015
表示异常电力 设备的标准用电数据。
进一步的，所述步骤三中对使用者年龄、身体健康进行预测的具体方法为：
Step1：将红外传感器安装在节点智慧空开上，利用红外传感器对节点智慧空开附近使用者的运动轨迹进行采集，记录红外传感器采集使用者运动轨迹的起始时间；
Step2：基于红外传感器采集的使用者运动轨迹，以及运动轨迹的起始时间构建使用者年龄预测模型，具体的预测方法为：
以时间为横坐标，使用者所在位置为纵坐标，随机一点为坐标原点构建坐标系，基于坐标系中的使用者运动轨迹对使用者的年龄进行预测，具体的预测公式为：
当使用者运动轨迹为单线性时：
Figure 463474DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 669327DEST_PATH_IMAGE017
；
当使用者运行轨迹不规则时：
Figure 661554DEST_PATH_IMAGE018
；
其中，
Figure 809508DEST_PATH_IMAGE019
表示预测的使用者运动速度，
Figure 519975DEST_PATH_IMAGE020
表示使用者运动轨迹为单线性，
Figure 263940DEST_PATH_IMAGE021
用于对使用者运动轨迹是直线或曲线进行判断，当
Figure 376252DEST_PATH_IMAGE022
时，表示使用者运动轨迹为曲 线，当
Figure 166878DEST_PATH_IMAGE023
时，表示使用者运动轨迹为直线，
Figure 364641DEST_PATH_IMAGE024
表示使用者的运动开始时间，
Figure 912297DEST_PATH_IMAGE025
表示使用 者的运动结束时间，
Figure 879116DEST_PATH_IMAGE026
表示使用者运动轨迹为单线性时运动轨迹 路程，
Figure 368873DEST_PATH_IMAGE027
表示使用者的运动时间，
Figure 788353DEST_PATH_IMAGE028
表示使用者运动轨迹 不规则时将使用者运动轨迹划分为单线性轨迹，使用
Figure 139699DEST_PATH_IMAGE029
对轨迹曲 线方程和轨迹直线方程进行表示，可避免在对使用者轨迹路程进行计算时需要更换计算公 式，降低了数据处理精度，将计算过程简单化，在使用者运动轨迹不规则时，采用分段计算 轨迹路程方法，提高了使用者运动速度计算精度；
利用预测公式对使用者的年龄进行预测，当
Figure 961025DEST_PATH_IMAGE030
时，表示使用者为老人或小孩， 当
Figure 621682DEST_PATH_IMAGE031
时，表示使用者为青年人，
Figure 325196DEST_PATH_IMAGE032
表示判断老人或小孩与青年人的运动速度界值；
利用红外传感器对使用者的身体温度进行测量，当测量的使用者身体温度与电力 设备所在室内温度相近时，则使用者身体健康，当测量的使用者身体温度与电力设备所在 室内温度相差
Figure 214655DEST_PATH_IMAGE033
时，则使用者身体不健康。
进一步的，所述步骤四中控制节点智慧空开断供电的具体情况为：
1）当电力设备用电数据发生异常时，异常电力设备所在节点的智慧空开发出预警信息，用户终端控制节点的智慧空开断电；
2）当预测使用者为老人或小孩时，若使用者身体健康，存在安全隐患的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，存在安全隐患的电力设备包括燃气设备，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄不符时，使用电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄符合，则用户终端控制节点的智慧空开供电；
3）当预测使用者为青年人时，若使用者身体健康，则允许节点智慧空开供电，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明通过对使用者周期时间内的运动轨迹进行采集，通过对使用者运动轨迹路程进行计算，基于计算结果对使用者周期时间内的运动速度进行预测，根据预测结果预测使用者为老人、小孩或青年人，以及使用者身体健康状态，基于预测结果结合使用者用电情况判断电力设备使用情况与生命检测结果是否符合，并通过判断结果对节点智慧空开的断供电进行控制，避免未发生故障的电设备对老人或小孩的生命安全造成威胁，进一步提高了智慧空开的监测预警效果。
2.本发明通过对使用者的身体健康状态进行预测，根据预测结果判断处于工作状态的电力设备是否对使用者的身体健康有益，若无益处，则发出预警信息，控制电力设备所属节点智慧空开断电，若有益处，则允许控制电力设备所属节点智慧空开供电，进而有助于使用者身体恢复，进一步提高了监测预警系统的使用范围。
3.本发明通过将智慧空开设置在多个电力设备的节点处，当单个电力设备发生异常时，异常电力设备所属节点智慧空开根据预警信息断电，通过将电力设备异常时的节点用电数据与节点标准用电数据进行对比，判断该节点处除异常电力设备发生异常外，是否存在其它电力设备发生异常，以及分析异常电力设备发生异常的具体原因，维修人员在对异常电力设备维修时，可根据分析结果对异常电力设备进行维修，进一步提高了维修人员的维修速率，以及避免在对异常电力设备维修时对节点其它电力设备造成损坏。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法的工作原理结构示意图；
图2是本发明一种智慧空开用大数据监测预警系统及方法的工作流程示意图。
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。
请参阅图1和图2，本发明提供技术方案：一种智慧空开用大数据监测预警系统，包括中央处理器、电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库、用户用电情况采集模块、线路节点分布显示模块、线路节点电力数据采集模块、电力设备异常分析模块、节点智慧空开断电模块、节点智慧空开供电模块、生命检测模块和电力设备使用情况分析模块；
电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库和用户用电情况采集模块的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端与线路节点分布显示模块和电力设备使用情况分析模块的输入端连接，线路节点分布显示模块的输出端与线路节点电力数据采集模块的输入端连接，线路节点电力数据采集模块的输出端与电力设备异常分析模块和节点智慧空开断电模块的输入端连接，电力设备异常分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，节点智慧空开断电模块的输出端与中央处理器的输入端连接，生命检测模块的输出端与电力设备使用情况分析模块的输入端连接，电力设备使用情况分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器与用户终端相互通信，用户终端的输出端与中央处理器、节点智慧空开断电模块和节点智慧空开供电模块的输出端连接。
中央处理器用于将电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备用电数据是否发生异常，在电力设备用电数据发生异常时将异常电力设备编号传输至线路节点分布显示模块；中央处理器用于对电力设备异常分析模块传输的电力设备异常分析结果进行接收，根据分析结果制定相匹配的电力设备处理方法，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，或判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备产生影响，则中央处理器向用户终端发送预警信息，用户终端根据预警信息向中央处理器发送节点断电控制信息，中央处理器将反馈的节点断电控制信息传输至节点智慧空开断电模块对节点智慧空开进行断电；中央处理器用于将用户实时用电情况传输至电力设备使用情况分析模块，并将电力设备使用情况分析模块S11反馈的电力设备使用分析结果传输至用户终端；
电力设备电力数据采集模块用于对电力设备的实时电力数据进行采集；
电力设备基础信息数据库用于存储电力设备的基础信息，电力设备的基础信息包括电力设备的额定电压、电流、温度、电力设备编号信息和电力设备所属节点信息；
用户用电情况采集模块用于实时对用户使用电力设备的使用情况进行采集；
线路节点分布显示模块用于对智慧空开及线路节点处电力设备的分布情况进行显示，并将线路节点分布情况传输至线路节点电力数据采集模块，每个节点处的智慧空开控制多个电力设备，通过将智慧空开分布在多个电力设备组成的节点处，有利于对多个电力设备同时控制，且能够快速判断异常电力设备异常的具体原因，避免对其它电力设备造成损坏；线路节点电力数据采集模块用于对线路节点处的用电数据进行采集，并将采集的节点用电数据与节点的标准用电数据进行对比，判断节点数据是否正常；
电力设备异常分析模块用于在线路节点用电数据正常的情况下，对属于该节点的异常电力设备的异常情况进行分析，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，则验证异常电力设备异常，当节点智慧空开管辖的电力设备均工作时，判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备是否产生影响，当除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作状态的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，则异常电力设备出现漏电情况，当出现用电数据低于电力设备基本信息的情况，则异常电力设备导致其它电力设备发生短路，并将电力设备异常分析结果传输至中央处理器；
节点智慧空开断电模块用于在线路节点用电数据异常的情况下，将线路节点用电异常数据传输至中央处理器，以及根据中央处理器反馈的节点断电控制信息和用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果不符的信息对节点智慧空开进行断电，电力设备使用情况与生命检测结果不符是指当生命检测结果为使用者为小孩时，使用者使用的电力设备为燃气设备，此时称电力设备使用情况与生命检测结果不符；
节点智慧空开供电模块用于对用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果符合的信息进行接收，并根据接收信息允许电力设备所在节点的智慧空开处于工作状态，以及允许相关电力设备进行供电，电力设备使用情况与生命检测结果符合是指当生命检测结果为健康青年时，使用者使用的电力设备为燃气设备，此时称电力设备使用情况与生命检测结果符合；
生命检测模块为红外传感器，用于对节点智慧空开范围内的使用者运动轨迹、使用者的身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况进行采集，根据采集内容对使用者的年龄和身体健康情况进行预测，基于使用者周期时间内的运动轨迹对使用者的平均运动速度进行计算，基于计算结果对使用者的年龄进行预测，根据生命检测模块采集的使用者身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况对使用者的健康状态进行预测，并将预测结果传输至电力设备使用情况分析模块；
电力设备使用情况分析模块用于将预测的电力设备使用者年龄和健康状态与用户用电情况进行匹配，判断采集的用户用电情况是否符合使用者使用情况，并将判断分析结果传输至中央处理器，中央处理器将分析结果传输至用户终端进行预警，用户终端根据分析结果对节点智慧空开进行供电或断电。
一种智慧空开用大数据监测预警方法，方法包括以下步骤：
步骤一：判断节点智慧空开管辖范围内的各电力设备用电是否正常，具体方法为：
先对电力设备进行编号，根据电力设备的排布情况确定智慧空开的安装位置，然后将采集的电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备电力数据是否发生异常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之内时，电力设备用电正常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之外时，电力设备用电异常；
步骤二：基于节点智慧空开管辖的电力设备的异常用电数据，对异常用电设备的异常原因进行分析，具体方法为：
基于步骤一判断的异常电力设备，将异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据与节点智慧空开的标准用电数据进行对比，判断各节点智慧空开用电是否异常；
基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，具体的计算公式为：
Figure 359328DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 738357DEST_PATH_IMAGE002
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据，
Figure 381697DEST_PATH_IMAGE003
表示异常电力 设备的实时用电数据，
Figure 74846DEST_PATH_IMAGE004
表示节点处除异常电力设备外，处于工作状态的第
Figure 339606DEST_PATH_IMAGE005
个电力设备的 用电数据，
Figure 92798DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 226363DEST_PATH_IMAGE005
表示对应节点，处于工作状态的电力设备的编号，
Figure 723204DEST_PATH_IMAGE007
表 示节点处除异常用电设备外，处于工作状态的电力设备的用电总量，
Figure 373628DEST_PATH_IMAGE008
表示节点处除异常 电力设备外，未工作的第
Figure 828880DEST_PATH_IMAGE009
个电力设备的基础用电数据，
Figure 197545DEST_PATH_IMAGE010
，表示对应节点 处，未工作的电力设备的编号，
Figure 481764DEST_PATH_IMAGE011
表示节点处除异常用电设备外，未工作的电力设备的 基础用电数据总和；
将计算出的节点智慧开关此时的用电数据与节点智慧空开允许的最大标准用电数据进行对比：
当
Figure 252274DEST_PATH_IMAGE012
时，表示除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作 状态的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，或异常电 力设备出现漏电情况导致节点智慧空开的用电数据逐渐增加，当存在其它处于工作状态的 电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况时，记录每一时刻节点处电力设备处于工 作状态的用电数据，以时间为横坐标，用电数据为纵坐标，绘制曲线以表示节点处各电力设 备的用电数据，对曲线进行实时分析，寻找出现异常的其它电力设备；
当
Figure 81690DEST_PATH_IMAGE013
时，表示处于工作状态时的电力设备受异常电力设备的影响，出 现用电数据低于电力设备基本信息的情况，此时异常电力设备导致其它电力设备短路；
其中，
Figure 937651DEST_PATH_IMAGE014
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的标准用电数据，
Figure 759982DEST_PATH_IMAGE015
表示异常电力 设备的标准用电数据；
步骤三：判断电力设备的使用情况与预测的使用者年龄、身体情况是否相符，具体方法为：
Step1：将红外传感器安装在节点智慧空开上，利用红外传感器对节点智慧空开附近使用者的运动轨迹进行采集，记录红外传感器采集使用者运动轨迹的起始时间；
Step2：基于红外传感器采集的使用者运动轨迹，以及运动轨迹的起始时间构建使用者年龄预测模型，具体的预测方法为：
以时间为横坐标，使用者所在位置为纵坐标，随机一点为坐标原点构建坐标系，基于坐标系中的使用者运动轨迹对使用者的年龄进行预测，具体的预测公式为：
当使用者运动轨迹为单线性时：
Figure 119419DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 385315DEST_PATH_IMAGE017
；
当使用者运行轨迹不规则时：
Figure 462993DEST_PATH_IMAGE018
；
其中，
Figure 354594DEST_PATH_IMAGE019
表示预测的使用者运动速度，
Figure 630855DEST_PATH_IMAGE020
表示使用者运动轨迹为单线性，
Figure 67652DEST_PATH_IMAGE021
用于对使用者运动轨迹是直线或曲线进行判断，当
Figure 632626DEST_PATH_IMAGE022
时，表示使用者运动轨迹为曲 线，当
Figure 813071DEST_PATH_IMAGE023
时，表示使用者运动轨迹为直线，
Figure 145438DEST_PATH_IMAGE024
表示使用者的运动开始时间，
Figure 753137DEST_PATH_IMAGE025
表示使用 者的运动结束时间，
Figure 805406DEST_PATH_IMAGE026
表示使用者运动轨迹为单线性时运动轨迹 路程，
Figure 523963DEST_PATH_IMAGE027
表示使用者的运动时间，
Figure 774816DEST_PATH_IMAGE028
表示使用者运动轨迹 不规则时将使用者运动轨迹划分为单线性轨迹，使用
Figure 802684DEST_PATH_IMAGE029
对轨迹曲 线方程和轨迹直线方程进行表示，可避免在对使用者轨迹路程进行计算时需要更换计算公 式，降低了数据处理精度，将计算过程简单化，在使用者运动轨迹不规则时，采用分段计算 轨迹路程方法，提高了使用者运动速度计算精度；
利用预测公式对使用者的年龄进行预测，当
Figure 342250DEST_PATH_IMAGE030
时，表示使用者为老人或小孩， 当
Figure 864498DEST_PATH_IMAGE031
时，表示使用者为青年人；
利用红外传感器对使用者的身体温度进行测量，当测量的使用者身体温度与电力 设备所在室内温度相近时，则使用者身体健康，当测量的使用者身体温度与电力设备所在 室内温度相差
Figure 173119DEST_PATH_IMAGE033
时，则使用者身体不健康；
步骤四：基于步骤二的分析结果和步骤三的判断结果控制节点智慧空开的断供电，控制节点智慧空开断供电的具体情况为：
1）当电力设备用电数据发生异常时，异常电力设备所在节点的智慧空开发出预警信息，用户终端控制节点的智慧空开断电；
2）当预测使用者为老人或小孩时，若使用者身体健康，存在安全隐患的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，存在安全隐患的电力设备包括燃气设备，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄不符时，使用电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄符合，则用户终端控制节点的智慧空开供电；
3）当预测使用者为青年人时，若使用者身体健康，则允许节点智慧空开供电，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电。
实施例：设
Figure 106309DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 867592DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 193531DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 356659DEST_PATH_IMAGE037
，则 使用者运动轨迹为单线性：
Figure 726329DEST_PATH_IMAGE038
；
则
Figure 240487DEST_PATH_IMAGE039
；
表示使用者为老人或小孩。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种智慧空开用大数据监测预警系统，其特征在于：包括中央处理器、电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库、用户用电情况采集模块、线路节点分布显示模块、线路节点电力数据采集模块、电力设备异常分析模块、节点智慧空开断电模块、节点智慧空开供电模块、生命检测模块和电力设备使用情况分析模块；
所述电力设备电力数据采集模块、电力设备基础信息数据库和用户用电情况采集模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与线路节点分布显示模块和电力设备使用情况分析模块的输入端连接，所述线路节点分布显示模块的输出端与线路节点电力数据采集模块的输入端连接，所述线路节点电力数据采集模块的输出端与电力设备异常分析模块和节点智慧空开断电模块的输入端连接，所述电力设备异常分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述节点智慧空开断电模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述生命检测模块的输出端与电力设备使用情况分析模块的输入端连接，所述电力设备使用情况分析模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器与用户终端相互通信，所述用户终端的输出端与中央处理器、节点智慧空开断电模块和节点智慧空开供电模块的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种智慧空开用大数据监测预警系统，其特征在于：所述中央处理器用于将电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备用电数据是否发生异常，在电力设备用电数据发生异常时将异常电力设备编号传输至线路节点分布显示模块；
所述中央处理器用于对电力设备异常分析模块传输的电力设备异常分析结果进行接收，根据分析结果制定相匹配的电力设备处理方法，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，或判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备产生影响，则中央处理器向用户终端发送预警信息，用户终端根据预警信息向中央处理器发送节点断电控制信息，中央处理器将反馈的节点断电控制信息传输至节点智慧空开断电模块对节点智慧空开进行断电；
所述中央处理器用于将用户实时用电情况传输至电力设备使用情况分析模块，并将电力设备使用情况分析模块反馈的电力设备使用分析结果传输至用户终端。
3.根据权利要求1所述的一种智慧空开用大数据监测预警系统，其特征在于：所述电力设备电力数据采集模块用于对电力设备的实时电力数据进行采集；
所述电力设备基础信息数据库用于存储电力设备的基础信息，电力设备的基础信息包括电力设备的额定电压、电流、温度、电力设备编号信息和电力设备所属节点信息；
所述用户用电情况采集模块用于实时对用户使用电力设备的使用情况进行采集；
所述线路节点分布显示模块用于对智慧空开及线路节点处电力设备的分布情况进行显示，并将线路节点分布情况传输至线路节点电力数据采集模块；
所述线路节点电力数据采集模块用于对线路节点处的用电数据进行采集，并将采集的节点用电数据与节点的标准用电数据进行对比，判断节点数据是否正常。
4.根据权利要求1所述的一种智慧空开用大数据监测预警系统，其特征在于：所述电力设备异常分析模块用于在线路节点用电数据正常的情况下，对属于该节点的异常电力设备的异常情况进行分析，当节点智慧空开管辖的电力设备只有异常电力设备工作，或包含异常电力设备在内的部分电力设备工作时，基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，若计算结果大于节点智慧空开允许的最大标准用电数据，则验证异常电力设备异常，当节点智慧空开管辖的电力设备均工作时，判断异常电力设备对属于同一节点管辖的处于工作状态的电力设备是否产生影响，当除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作状态的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，则异常电力设备出现漏电情况，当出现用电数据低于电力设备基本信息的情况，则异常电力设备导致其它电力设备发生短路，并将电力设备异常分析结果传输至中央处理器；
所述节点智慧空开断电模块用于在线路节点用电数据异常的情况下，将线路节点用电异常数据传输至中央处理器，以及根据中央处理器反馈的节点断电控制信息和用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果不符的信息对节点智慧空开进行断电；
所述节点智慧空开供电模块用于对用户终端反馈的电力设备使用情况与生命检测结果符合的信息进行接收，并根据接收信息允许电力设备所在节点的智慧空开处于工作状态，以及允许相关电力设备进行供电。
5.根据权利要求1所述的一种智慧空开用大数据监测预警系统，其特征在于：所述生命检测模块为红外传感器，用于对节点智慧空开范围内的使用者运动轨迹、使用者的身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况进行采集，根据采集内容对使用者的年龄和身体健康情况进行预测，基于使用者周期时间内的运动轨迹对使用者的平均运动速度进行计算，基于计算结果对使用者的年龄进行预测，根据生命检测模块采集的使用者身体温度情况和节点智慧空开范围内的温度情况对使用者的健康状态进行预测，并将预测结果传输至电力设备使用情况分析模块；
所述电力设备使用情况分析模块用于将预测的电力设备使用者年龄和健康状态与用户用电情况进行匹配，判断采集的用户用电情况是否符合使用者使用情况，并将判断分析结果传输至中央处理器，中央处理器将分析结果传输至用户终端进行预警，用户终端根据分析结果对节点智慧空开进行供电或断电。
6.一种智慧空开用大数据监测预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：判断节点智慧空开管辖范围内的各电力设备用电是否正常；
步骤二：基于节点智慧空开管辖的电力设备的异常用电数据，对异常用电设备的异常原因进行分析；
步骤三：判断电力设备的使用情况与预测的使用者年龄、身体情况是否相符；
步骤四：基于步骤二的分析结果和步骤三的判断结果控制节点智慧空开的断供电。
7.根据权利要求6所述的一种智慧空开用大数据监测预警方法，其特征在于：所述步骤一中判断节点智慧空开管辖范围内的各电力设备用电是否正常的具体方法为：
先对电力设备进行编号，根据电力设备的排布情况确定智慧空开的安装位置，然后将采集的电力设备的实时用电数据与电力设备的基础信息进行对比，判断电力设备电力数据是否发生异常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之内时，电力设备用电正常，当采集的实时用电数据位于电力设备的基础信息范围之外时，电力设备用电异常。
8.根据权利要求7所述的一种智慧空开用大数据监测预警方法，其特征在于：所述步骤二中对异常用电设备的异常原因进行分析的具体方法为：
基于步骤一判断的异常电力设备，将异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据与节点智慧空开的标准用电数据进行对比，判断各节点智慧空开用电是否异常；
基于节点智慧空开管辖的除异常电力设备之外的电力设备基础信息，对节点智慧空开此时的用电数据进行计算，具体的计算公式为：
Figure 625108DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 695701DEST_PATH_IMAGE002
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的实时用电数据，
Figure 841512DEST_PATH_IMAGE003
表示异常电力设备 的实时用电数据，
Figure 13867DEST_PATH_IMAGE004
表示节点处除异常电力设备外，处于工作状态的第
Figure 903326DEST_PATH_IMAGE005
个电力设备的用电 数据，
Figure 94005DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 676296DEST_PATH_IMAGE005
表示对应节点，处于工作状态的电力设备的编号，
Figure 70368DEST_PATH_IMAGE007
表示节 点处除异常用电设备外，处于工作状态的电力设备的用电总量，
Figure 763517DEST_PATH_IMAGE008
表示节点处除异常电力 设备外，未工作的第
Figure 811632DEST_PATH_IMAGE009
个电力设备的基础用电数据，
Figure 299245DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 915035DEST_PATH_IMAGE009
表示对应节点处， 未工作的电力设备的编号，
Figure 677454DEST_PATH_IMAGE011
表示节点处除异常用电设备外，未工作的电力设备的基 础用电数据总和；
将计算出的节点智慧开关此时的用电数据与节点智慧空开允许的最大标准用电数据进行对比：
当
Figure 311567DEST_PATH_IMAGE012
时，表示除异常电力设备的用电数据异常外，存在其它处于工作状态 的电力设备用电数据高于电力设备基本信息的情况，但数值低于异常标准，或异常电力设 备出现漏电情况导致节点智慧空开的用电数据逐渐增加，当存在其它处于工作状态的电力 设备用电数据高于电力设备基本信息的情况时，记录每一时刻节点处电力设备处于工作状 态的用电数据，以时间为横坐标，用电数据为纵坐标，绘制曲线以表示节点处各电力设备的 用电数据，对曲线进行实时分析，寻找出现异常的其它电力设备；
当
Figure 32398DEST_PATH_IMAGE013
时，表示处于工作状态时的电力设备受异常电力设备的影响，出现用 电数据低于电力设备基本信息的情况，此时异常电力设备导致其它电力设备短路；
其中，
Figure 338746DEST_PATH_IMAGE014
表示异常电力设备所在节点的智慧空开的标准用电数据，
Figure 170435DEST_PATH_IMAGE015
表示异常电力设备 的标准用电数据。
9.根据权利要求8所述的一种智慧空开用大数据监测预警方法，其特征在于：所述步骤三中对使用者年龄、身体健康进行预测的具体方法为：
Step1：将红外传感器安装在节点智慧空开上，利用红外传感器对节点智慧空开附近使用者的运动轨迹进行采集，记录红外传感器采集使用者运动轨迹的起始时间；
Step2：基于红外传感器采集的使用者运动轨迹，以及运动轨迹的起始时间构建使用者年龄预测模型，具体的预测方法为：
以时间为横坐标，使用者所在位置为纵坐标，随机一点为坐标原点构建坐标系，基于坐标系中的使用者运动轨迹对使用者的年龄进行预测，具体的预测公式为：
当使用者运动轨迹为单线性时：
Figure 393475DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 285208DEST_PATH_IMAGE017
；
当使用者运行轨迹不规则时：
Figure 78852DEST_PATH_IMAGE018
；
其中，
Figure 714232DEST_PATH_IMAGE019
表示预测的使用者运动速度，
Figure 791779DEST_PATH_IMAGE020
表示使用者运动轨迹为单线性，
Figure 57675DEST_PATH_IMAGE021
用于 对使用者运动轨迹是直线或曲线进行判断，当
Figure 932090DEST_PATH_IMAGE022
时，表示使用者运动轨迹为曲线， 当
Figure 308845DEST_PATH_IMAGE023
时，表示使用者运动轨迹为直线，
Figure 788367DEST_PATH_IMAGE024
表示使用者的运动开始时间，
Figure 477362DEST_PATH_IMAGE025
表示使用者 的运动结束时间，
Figure 42336DEST_PATH_IMAGE026
表示使用者运动轨迹为单线性时运动轨迹路 程，
Figure 426044DEST_PATH_IMAGE027
表示使用者的运动时间，
Figure 556811DEST_PATH_IMAGE028
表示使用者运动轨迹 不规则时将使用者运动轨迹划分为单线性轨迹；
利用预测公式对使用者的年龄进行预测，当
Figure 413777DEST_PATH_IMAGE029
时，表示使用者为老人或小孩，当
Figure 466047DEST_PATH_IMAGE030
时，表示使用者为青年人，
Figure 450183DEST_PATH_IMAGE031
表示判断老人或小孩与青年人的运动速度界值；
利用红外传感器对使用者的身体温度进行测量，当测量的使用者身体温度与电力设备 所在室内温度相近时，则使用者身体健康，当测量的使用者身体温度与电力设备所在室内 温度相差
Figure 638719DEST_PATH_IMAGE032
时，则使用者身体不健康。
10.根据权利要求9所述的一种智慧空开用大数据监测预警方法，其特征在于：所述步骤四中控制节点智慧空开断供电的具体情况为：
1）当电力设备用电数据发生异常时，异常电力设备所在节点的智慧空开发出预警信息，用户终端控制节点的智慧空开断电；
2）当预测使用者为老人或小孩时，若使用者身体健康，存在安全隐患的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，存在安全隐患的电力设备包括燃气设备，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄不符时，使用电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，若使用者使用的电力设备与使用者年龄符合，则用户终端控制节点的智慧空开供电；
当预测使用者为青年人时，若使用者身体健康，则允许节点智慧空开供电，若使用者身体不健康，威胁使用者身体健康的电力设备所在节点的智慧空开发出预警，用户终端控制节点的智慧空开断电，对使用者身体健康有益的电力设备所在节点的智慧空开允许供电。
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