CN116014901A - 基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输变电设备监控技术领域，涉及到一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，包括：接收输变电设备工作指令，启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，运行传感器系统，收集输变电设备的监控实时数据，汇总监控实时数据得到监控实时数据流，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，计算得到监控实时数据流的对应方差值，对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，对监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本，将监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。本发明能够提高检测到输变电设备异常状态的速度。
Description
技术领域
本发明涉及输变电设备监控技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法。
背景技术
输变电设备是基于输送电能、分配电能与改变电压等功能，将从发电站接收到的电能传输至电力用户的电力设备。
输变电设备内部受高压环境的影响，外部受极端天气的影响，容易出现传感器失效、通信中断和软件缺陷等问题，甚至引发安全生产事故，因此需要及时获取反映输变电设备工作状态的实时数据，以便于技术人员对输变电设备异常状态快速作出决策。
传统的输变电设备工作状态监控方法是通过探测器将探测到的温度、风速、覆冰状况等信息发送至监控设备，不仅发送距离长，而且技术人员对接收到的信息需要一定时间作出判断，即传统的输变电设备工作状态监控方法不能直观的反映输变电设备工作状态，从而导致技术人员不能及时检测到输变电设备异常状态问题。
发明内容
本发明提供一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其主要目的是提高检测到输变电设备异常状态的速度。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，包括：
接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态；
运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流；
基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流；
根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
可选地，所述运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据，包括：
启动所述传感器系统，接入存储器，其中存储器由个存储单元组成；
预设监控实时数据的每个数据块的数据量，其中数据块由监控实时数据在收集时按块存储得到；
依次获取每个存储单元的最大存储容量，根据所述最大存储容量将存储器分为个数据存储节点，其中数据存储节点用于存储监控实时数据的数据块；
利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率；
结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率；
当实际数据传输率大于或等于模拟数据传输率时，开始收集输变电设备的监控实时数据；
当实际数据传输率小于模拟数据传输率时，调整所述数据量直到计算的数据传输率达到预设数据传输率后，开始收集输变电设备的监控实时数据。
可选地，所述利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率，包括：
设定模拟数据，并获取所述模拟数据的信息编码；
在成功获取所述信息编码后，将所述信息编码表示为二进制数0和1的传输信号；
根据所述数据存储节点确定数据传输通道，并在所述数据传输通道安装数据采集器；
利用数据采集器对所述传输信号执行模拟数字信号传输，其中模拟数字信号传输是采集传输信号的振幅和频率信息的过程；
在成功执行模拟数字信号传输后，利用如下公式计算得到模拟数据传输率：
其中，R表示模拟数据传输率，f表示传输信号的频率，n表示传输信号的相位数量，H表示传输信号的振幅幅值。
可选地，所述结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率，包括：
利用如下公式计算得到所述监控实时数据的实际数据传输率：
其中，ηeffect表示监控实时数据的数据传输率，Sblock表示监控实时数据的数据块的数据量，v表示监控实时数据的传输速度，tseek表示监控实时数据的存储器寻址时间。
可选地，所述基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
获取所述监控实时数据流，得到所述监控实时数据流的数值，并基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵；
根据所述多维数据矩阵，建立滑动窗口模型，滑动窗口模型如下表示：
其中，mod(a,b)表示取余函数，表示将监控实时数据流截取一段窗口的长度，tfor表示上一采样时刻，tnext表示下一采样时刻；
在成功建立所述滑动窗口模型后，将前p个采样时刻的监控实时数据流代入所述滑动窗口模型，并计算得到在前p个采样时刻传感器系统收集到的第j种数据类型的数据值的平均值；
根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值。
可选地，所述基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵，包括：
构建空矩阵，其中空矩阵的维度根据数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定；
将所述数值按照时间顺序，先从上到下，后从左到右依次填入至空矩阵中，得到多维数据矩阵，所述多维数据矩阵如下表示：
其中，{rj(ti)}表示在采样周期内所有数据类型组成的多维数据矩阵，rM(tN)表示在采样时刻tN的第M种数据类型的数据值，其中M行与N列的大小由数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定。
可选地，所述根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
利用如下公式计算得到监控实时数据流的对应方差值：
其中，δ2表示监控实时数据流的对应方差值，p表示采样时刻，m表示传感器系统收集到的数据类型，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，表示在前p个采样时刻传感器系统收集到的第u种数据类型的数据值的平均值。
可选地，所述根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，包括：
根据所述对应方差值，判断ru(tv)是否满足以下筛选公式：
其中，t表示传感器系统的采样时间，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，Eej(t)表示传感器系统在采样时间内数据值的数学期望；
若ru(tv)满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控正常数据值；
若ru(tv)不满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控异常数据值；
将所述监控异常数据值执行汇总，成功得到输变电设备的监控异常数据流。
可选地，所述将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，包括：
接收数据流发送指令，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本执行数据格式转换，得到待发送数据包；
对所述待发送数据包执行加密处理，得到不可识别的加密数据包；
确定数据传输通道，利用所述数据传输通道将不可识别的加密数据包发送至目的接收设备；
在成功将所述加密数据包发送至目的接收设备后，利用目的接收设备对输变电设备工作指令的发起人员执行人脸识别验证；
在成功执行人脸识别验证后，提取所述加密数据包的解密指令；
利用所述解密指令将加密数据包恢复为原始数据状态后，成功将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员。
为了解决上述问题，本发明还提供一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控装置，所述装置包括：
实时数据获取模块，用于接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
方差计算模块，用于汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
数据状态筛选模块，用于根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
设备数据发送模块，用于在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的输变电设备工作状态监控方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的输变电设备工作状态监控方法。
本发明的有效效果为：
本发明实施例为解决背景技术所述问题，先接收输变电设备工作指令，并根据输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，然后在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据，再汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流，可见本发明实施例是直接获取能反映输变电设备工作状态的实时数据，并且这些实时数据是已经受输变电设备内外部因素影响的，进一步地，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，计算得到监控实时数据流的对应方差值，根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，再根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本，可见本发明实施例在直接获取监控实时数据的同时，还根据输变电设备工作的异常与正常状态对监控实时数据执行分类，因此进一步地，在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控，从而使技术人员更清楚地了解获取的监控实时数据的数据类型，并能及时判断输变电设备的工作状态是否出现异常，因此本发明提出的输变电设备工作状态监控方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，其可以提高检测到输变电设备异常状态的速度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控装置的功能模块图；
图3为本发明一实施例提供的实现所述输变电设备工作状态监控方法的电子设备的结构示意图。
图中，1-电子设备；10-处理器；11-存储器；12-总线；100-输变电设备工作状态监控装置；101-实时数据获取模块；102-方差计算模块；103-数据状态筛选模块；104-设备数据发送模块。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法。所述输变电设备工作状态监控方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述输变电设备工作状态监控方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
参照图1所示，为本发明一实施例提供的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法的流程示意图。在本实施例中，所述输变电设备工作状态监控方法包括：
S1、接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态。
可理解的是，输变电设备的作用是基于输送电能、分配电能与改变电压等功能，将从发电站接收到的电能传输至电力用户。
可解释的是，传感器系统的硬件基础包括生产输变电设备时，预先安装在输变电设备的一系列芯片。输变电设备在运行过程中易受雷击、覆冰和极端天气的影响，特殊的运行环境导致工作人员不能直接对输变电设备进行实时分析，因此需要利用传感器系统获取反映输变电设备工作状态的实时数据。
此外，输变电设备工作指令一般由输变电站的技术人员发起。示例性的，某输变电站有一批过旧的输变电设备，设备内部可能绝缘老化，小张作为输变电站的技术工程师，需要对设备的工作状态进行监控，故小张发起输变电设备工作指令，其目的是及时检测出设备的工作状态是否存在故障。
S2、运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据。
详细地，所述运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据，包括：
启动所述传感器系统，接入存储器，其中存储器由个存储单元组成；
预设监控实时数据的每个数据块的数据量，其中数据块由监控实时数据在收集时按块存储得到；
依次获取每个存储单元的最大存储容量，根据所述最大存储容量将存储器分为个数据存储节点，其中数据存储节点用于存储监控实时数据的数据块；
利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率；
结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率；
当实际数据传输率大于或等于模拟数据传输率时，开始收集输变电设备的监控实时数据；
当实际数据传输率小于模拟数据传输率时，调整所述数据量直到计算的数据传输率达到预设数据传输率后，开始收集输变电设备的监控实时数据。
示例性的，存储器即将接收数据量为200GB的监控实时数据，此时预设监控实时数据的数据块的数据量太大会造成存储器的卡顿，太小会造成存储器的接收时间过长，因此将200GB的监控实时数据分成100个数据块进行存储，此时预设监控实时数据的数据块的数据量为2GB。
可举例的，存储器由三个存储单元组成，其中第一个存储单元的最大存储容量为2GB，第二个存储单元的最大存储容量为3GB，第三个存储单元的最大存储容量为5GB，预设监控实时数据的数据块的数据量为2GB，由于1个数据存储节点对应一个存储监控实时数据的数据块的数据量，因此第一个存储单元的数据存储节点为1个，第二个存储单元的的数据存储节点为1个，第三个存储单元的数据存储节点为2个，此时根据所述最大存储容量将存储器分为4个数据存储节点。
进一步地，所述利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率，包括：
设定模拟数据，并获取所述模拟数据的信息编码；
在成功获取所述信息编码后，将所述信息编码表示为二进制数0和1的传输信号；
根据所述数据存储节点确定数据传输通道，并在所述数据传输通道安装数据采集器；
利用数据采集器对所述传输信号执行模拟数字信号传输，其中模拟数字信号传输是采集传输信号的振幅和频率信息的过程；
在成功执行模拟数字信号传输后，利用如下公式计算得到模拟数据传输率：
其中，R表示模拟数据传输率，f表示传输信号的频率，n表示传输信号的相位数量，H表示传输信号的振幅幅值。
进一步地，所述结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率，包括：
利用如下公式计算得到所述监控实时数据的实际数据传输率：
其中，ηeffect表示监控实时数据的数据传输率，Sblock表示监控实时数据的数据块的数据量，v表示监控实时数据的传输速度，tseek表示监控实时数据的存储器寻址时间。
总结性的，本发明实施例中，监控实时数据由输变电设备建模实景数据、输变电设备运行状态数据与输变电设备工作环境数据等组成。
S3、汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流。
可理解的是，收集到的输变电设备的监控实时数据包括输变电设备建模实景数据类型、输变电设备运行状态数据类型与输变电设备工作环境数据类型等，将以上数据类型分别按照时间顺序进行排序后再汇总，就能得到具有时间顺序的监控实时数据流。
S4、基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值。
可理解的是，由于收集到的监控实时数据为时序数据且规模庞大，因此建立滑动窗口模型处理监控实时数据流，当不断涌现的数据流随时间的推移经过窗口时，出现窗口内的数据流就是目标计算数据流。
详细地，所述基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
获取所述监控实时数据流，得到所述监控实时数据流的数值，并基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵；
根据所述多维数据矩阵，建立滑动窗口模型，滑动窗口模型如下表示：
其中，mod(a,b)表示取余函数，表示将监控实时数据流截取一段窗口的长度，tfor表示上一采样时刻，tnext表示下一采样时刻；
在成功建立所述滑动窗口模型后，将前p个采样时刻的监控实时数据流代入所述滑动窗口模型，并计算得到在前p个采样时刻传感器系统收集到的第j种数据类型的数据值的平均值；
根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值。
进一步地，所述基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵，包括：
构建空矩阵，其中空矩阵的维度根据数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定；
将所述数值按照时间顺序，先从上到下，后从左到右依次填入至空矩阵中，得到多维数据矩阵，所述多维数据矩阵如下表示：
其中，{rj(ti)}表示在采样周期内所有数据类型组成的多维数据矩阵，rM(tN)表示在采样时刻tN的第M种数据类型的数据值，其中M行与N列的大小由数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定。
进一步地，所述根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
利用如下公式计算得到监控实时数据流的对应方差值：
其中，δ2表示监控实时数据流的对应方差值，p表示采样时刻，m表示传感器系统收集到的数据类型，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，表示在前p个采样时刻传感器系统收集到的第u种数据类型的数据值的平均值。
可解释的是，监控实时数据流的对应方差值用来衡量在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值ru(tv)与平均值的差异，当ru(tv)为异常数据值时也会表现出明显偏差，因此计算监控实时数据流的对应方差值是后续成功得到输变电设备的监控异常数据流的基础。
S5、根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流。
详细地，所述根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，包括：
根据所述对应方差值，判断是否满足以下筛选公式：
其中，t表示传感器系统的采样时间，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，Eej(t)表示传感器系统在采样时间内数据值的数学期望；
若ru(tv)满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控正常数据值；
若ru(tv)不满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控异常数据值；
将所述监控异常数据值执行汇总，成功得到输变电设备的监控异常数据流。
可理解的是，筛选公式用来判断ru(tv)的监控数据值是否正常，当ru(tv)为监控正常数据值时，其值在一定数据值范围内的缓慢波动，但当ru(tv)为监控异常数据值时，其值对一定数据值范围出现明显的偏离。
S6、根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本。
可解释的是，监控异常数据流是输变电设备出现故障时产生的数据流，因此数据清洗就是从监控实时数据流中剔除监控异常数据流的过程，并在数据清洗后得到得到输变电设备的清洗后数据流样本。
S7、在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
详细地，所述将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，包括：
接收数据流发送指令，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本执行数据格式转换，得到待发送数据包；
对所述待发送数据包执行加密处理，得到不可识别的加密数据包；
确定数据传输通道，利用所述数据传输通道将不可识别的加密数据包发送至目的接收设备；
在成功将所述加密数据包发送至目的接收设备后，利用目的接收设备对输变电设备工作指令的发起人员执行人脸识别验证；
在成功执行人脸识别验证后，提取所述加密数据包的解密指令；
利用所述解密指令将加密数据包恢复为原始数据状态后，成功将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员。
可理解的是，输变电设备工作指令的发起人员在得到监控异常数据流与清洗后数据流样本后，不仅可以在目的接收设备端直接监测输变电设备的历史与当前工作状态，而且可以通过对监控实时数据的数据分析实现对输变电设备故障事件的概率预测。
本发明实施例为解决背景技术所述问题，先接收输变电设备工作指令，并根据输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，然后在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据，再汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流，可见本发明实施例是直接获取能反映输变电设备工作状态的实时数据，并且这些实时数据是已经受输变电设备内外部因素影响的，进一步地，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，计算得到监控实时数据流的对应方差值，根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，再根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本，可见本发明实施例在直接获取监控实时数据的同时，还根据输变电设备工作的异常与正常状态对监控实时数据执行分类，因此进一步地，在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控，从而使技术人员更清楚地了解获取的监控实时数据的数据类型，并能及时判断输变电设备的工作状态是否出现异常，因此本发明提出的输变电设备工作状态监控方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，其可以提高检测到输变电设备异常状态的速度。
如图2所示，是本发明一实施例提供的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控装置的功能模块图。
本发明所述输变电设备工作状态监控装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述输变电设备工作状态监控装置100可以包括实时数据获取模块101、方差计算模块102、数据状态筛选模块103及设备数据发送模块104。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
所述实时数据获取模块101，用于接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
所述方差计算模块102，用于汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
所述数据状态筛选模块103，用于根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
所述设备数据发送模块104，用于在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
详细地，本发明实施例中所述输变电设备工作状态监控装置100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中所述的基于区块链的产品供应链管理方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
如图3所示，是本发明一实施例提供的实现输变电设备工作状态监控方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11和总线12，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如输变电设备工作状态监控方法程序。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如输变电设备工作状态监控方法程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如输变电设备工作状态监控方法程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述总线12可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线12可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线12被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的输变电设备工作状态监控方法程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态；
运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流；
基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流；
根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图3对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态；
运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流；
基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流；
根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明所指区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain)，本质上是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次网络交易的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链可以包括区块链底层平台、平台产品服务层以及应用服务层等。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述方法包括：
接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态；
运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流；
基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流；
根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
2.如权利要求1所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据，包括：
启动所述传感器系统，接入存储器，其中存储器由个存储单元组成；
预设监控实时数据的每个数据块的数据量，其中数据块由监控实时数据在收集时按块存储得到；
依次获取每个存储单元的最大存储容量，根据所述最大存储容量将存储器分为个数据存储节点，其中数据存储节点用于存储监控实时数据的数据块；
利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率；
结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率；
当实际数据传输率大于或等于模拟数据传输率时，开始收集输变电设备的监控实时数据；
当实际数据传输率小于模拟数据传输率时，调整所述数据量直到计算的数据传输率达到预设数据传输率后，开始收集输变电设备的监控实时数据。
3.如权利要求2所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述利用数据存储节点模拟传输数据，得到模拟数据传输率，包括：
设定模拟数据，并获取所述模拟数据的信息编码；
在成功获取所述信息编码后，将所述信息编码表示为二进制数0和1的传输信号；
根据所述数据存储节点确定数据传输通道，并在所述数据传输通道安装数据采集器；
利用数据采集器对所述传输信号执行模拟数字信号传输，其中模拟数字信号传输是采集传输信号的振幅和频率信息的过程；
在成功执行模拟数字信号传输后，利用如下公式计算得到模拟数据传输率：
其中，R表示模拟数据传输率，f表示传输信号的频率，n表示传输信号的相位数量，H表示传输信号的振幅幅值。
4.如权利要求3所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述结合所述数据量，计算监控实时数据的实际数据传输率，包括：
利用如下公式计算得到所述监控实时数据的实际数据传输率：
其中，ηeffect表示监控实时数据的数据传输率，Sblock表示监控实时数据的数据块的数据量，v表示监控实时数据的传输速度，tseek表示监控实时数据的存储器寻址时间。
5.如权利要求4所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
获取所述监控实时数据流，得到所述监控实时数据流的数值，并基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵；
根据所述多维数据矩阵，建立滑动窗口模型，滑动窗口模型如下表示：
其中，mod(a,b)表示取余函数，表示将监控实时数据流截取一段窗口的长度，tfor表示上一采样时刻，tnext表示下一采样时刻；
在成功建立所述滑动窗口模型后，将前p个采样时刻的监控实时数据流代入所述滑动窗口模型，并计算得到在前p个采样时刻传感器系统收集到的第j种数据类型的数据值的平均值；
根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值。
6.如权利要求5所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述基于所述数值构建得到监控实时数据流的多维数据矩阵，包括：
构建空矩阵，其中空矩阵的维度根据数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定；
将所述数值按照时间顺序，先从上到下，后从左到右依次填入至空矩阵中，得到多维数据矩阵，所述多维数据矩阵如下表示：
其中，{rj(ti)}表示在采样周期内所有数据类型组成的多维数据矩阵，rM(tN)表示在采样时刻tN的第M种数据类型的数据值，其中M行与N列的大小由数据类型的顺序值与采样时刻的顺序值确定。
7.如权利要求6所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述根据所述平均值，计算得到监控实时数据流的对应方差值，包括：
利用如下公式计算得到监控实时数据流的对应方差值：
其中，δ2表示监控实时数据流的对应方差值，p表示采样时刻，m表示传感器系统收集到的数据类型，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，表示在前p个采样时刻传感器系统收集到的第u种数据类型的数据值的平均值。
8.如权利要求7所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，包括：
根据所述对应方差值，判断ru(tv)是否满足以下筛选公式：
其中，t表示传感器系统的采样时间，ru(tv)表示在采样时刻tv的的第u种数据类型的数据值，Eej(t)表示传感器系统在采样时间内数据值的数学期望；
若ru(tv)满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控正常数据值；
若ru(tv)不满足以上筛选公式，将ru(tv)记录为监控异常数据值；
将所述监控异常数据值执行汇总，成功得到输变电设备的监控异常数据流。
9.如权利要求8所述的基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控方法，其特征在于，所述将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，包括：
接收数据流发送指令，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本执行数据格式转换，得到待发送数据包；
对所述待发送数据包执行加密处理，得到不可识别的加密数据包；
确定数据传输通道，利用所述数据传输通道将不可识别的加密数据包发送至目的接收设备；
在成功将所述加密数据包发送至目的接收设备后，利用目的接收设备对输变电设备工作指令的发起人员执行人脸识别验证；
在成功执行人脸识别验证后，提取所述加密数据包的解密指令；
利用所述解密指令将加密数据包恢复为原始数据状态后，成功将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员。
10.一种基于数字孪生技术实现输变电设备工作状态监控装置，其特征在于，所述装置包括：
实时数据获取模块，用于接收输变电设备工作指令，根据所述输变电设备工作指令启动传感器系统，其中传感器系统反映输变电设备工作状态，运行所述传感器系统，并在传感器系统运行过程中收集输变电设备的监控实时数据；
方差计算模块，用于汇总收集到的监控实时数据，得到监控实时数据流，基于数字孪生技术建立滑动窗口模型，并根据所述滑动窗口模型计算得到监控实时数据流的对应方差值；
数据状态筛选模块，用于根据所述对应方差值对监控实时数据流进行筛选，得到输变电设备的监控异常数据流，根据所述监控异常数据流对所述监控实时数据流执行数据清洗，得到输变电设备的清洗后数据流样本；
设备数据发送模块，用于在成功得到所述清洗后数据流样本后，将所述监控异常数据流与清洗后数据流样本发送至输变电设备工作指令的发起人员，完成对输变电设备工作状态监控。
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