CN116885854A - 一种基于物联网的电力系统监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的电力系统监测系统，具体涉及物联网电力检测技术领域，包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据检测模块、数据分析模块，由无线传感器组成无线传感网络采集数据，利用无线传感器模数转换到数据处理模块，由数据处理模块传输数据至云平台，再利用云平台的数据中心实时传输数据至数据检测模块进行数据检测，将检测过的数据传输至数据监控中心进行分析，将分析结果反馈给用户；能够及时发现电力故障、设备故障问题，实时检测电力系统的负荷情况，有助于优化电力调度、平衡负荷，提供全面的电力系统检测，帮助用户实时了解电力系统情况，提高能源利用效率，确保电力供应的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网电力检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于物联网的电力系统监测系统。
背景技术
该电力检测系统是利用了物联网技术结合传感器技术、通信技术以及智能技术对电力系统进行检测。在目前的状态检测背景下，越来越多的技术应用到电力系统中，对于电力系统设备的运转起到了十分关键的作用。利用物联网的硬件分析以及大数据的采集，更有针对性的对设备产生的信号进行收集、整理和传输工作，让电力设备在有电的状态下进行检测，将不影响电力系统的整体运作。
目前市场上的传统的电力系统技术，很难满足现状况下的电力系统发展的基本要求。更多的传统设备过于依赖变电式设备的检测，从而导致检测系统无法及时、真实的传输数据。该电力检测系统就是为了让目前传统电力系统技术跳脱变电设备的局限性，将收集的信号能够更真实有效的传输到系统中，且不影响电力系统的整体运作。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于物联网的电力系统监测系统，通过模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据检测模块和数据分析模块；
数据采集模块：通过采集电力系统中的设备信息数据、电流电压常值等数据，将采集的数据传输至所述数据处理模块中；
数据处理模块：对无线传感器实时收集到的数据利用模数转换将模拟信号转化成数字信号，采样后量化编写成二进制数；
数据传输模块：将已经处理好的数据利用适合物联网与云平台的实时数据处理协议实时加密传输至云平台数据中心中；
数据检测模块：通过网关将数据中心进行汇集，能够使用流式数据处理技术来处理实时数据流，并存储到数据库；
数据分析模块：云平台将数据中心的数据利用可视化得出分析结果反馈到用户的各个终端，并提醒用户电力系统中的设备情况以及电流、电压、温湿度等情况。
在一个优选地实施方式中，所述数据采集模块对电力设备实时状况进行数据收集，利用无线传感器的随机撒播以及人工放置的特点，检测电力系统中各个设备、回路以及区域的电能消耗情况，接入可在不同地区联网的地点接入平台，配置各个设备、回路以及区域的电能消耗值的正常范围，利用部署在检测范围内的电力设备区域内的若干微型无线传感器节点产生无线传感器网络，通过无线节点之间形成多跳的自组织网络，使得设备数据能够通过网关设备收集，对收集的数据传输至云平台中进行检索，通过边缘计算将数据以一种可视化方式呈现，从而达到关键数据的检测，降低数据传输模块压力和设备成本，检测电力系统中的电流、电压和频率等参数，用来确保电力供应的稳定性和质量，按照任意的初始采样频率，逐点的采集样品数据信号，得到标准采样频率后更新初始电流电压频率，加以比较得出电流电压等标准参数值，检测电力设备和变压器的温、湿度情况，预防过载、过热以及其他故障，通过在电力设备以及变压器的终端设置特殊信号接收来接收电力设备以及变压器的温、湿度的模拟信号变化，实时检测电力系统的负荷情况包括总负荷、各个设备的负荷分布，有助于优化电力调度、平衡负荷。
在一个优选地实施方式中，所述数据处理模块对无线传感器实时收集的数据进行处理分析，把传感器获取的数据值用连续的电子信号表示出来，即模拟信号，利用模数转换(A/D)将模拟信号转换为数字信号，每隔一段时间对模拟数值进行采样，获取离散的数据点，将采样过后的模拟数值近似转换为数字信号，最后将量化后的数字信号编写成二进制数值。
在一个优选地实施方式中，所述数据处理模块对已经处理好的数据传输至云平台上，设备到云平台上的实时数据传输包括能够通过网络链接将处理好的数据利用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)协议以及适合于物联网设备与云平台之间的其他实时数据传输协议传输至云平台上，根据实际需求、系统设计、网络带宽和设备性能，调试传输的频率以及速率，确定传输速率能够要求数据的重要性以及实时性，为了确保数据的实时保密性，使用SSL/TLS协议采用加密技术对数据进行加密，确保数据在传输过程中不被篡改或泄露。
在一个优选地实施方式中，所述数据检测模块将云平台收集到的数据传输至新建的数据监控中心中，通过网络发布，能够实现电力系统的局域网以及InterNet进行数据监控和关键数据的控制功能，通过网关将数据中心进行汇集，能够使用流式数据处理技术来处理实时数据流，实时分析和存储数据，云平台能够将实时传输的数据存储到数据库或数据仓库中，以便后续的数据分析和可视化，能够使用实时数据库以及分布式存储系统来存储实时数据，用户能够浏览查询相应的电力系统数据，查看实时同步的数据。
在一个优选地实施方式中，所述数据分析模块是将数据监控中心检测到的数据进行分析，通过云平台将分析结果反馈给用户，将实时检测电力信息与云平台相结合，空间化表示该区域任一线路、设备的实时监测信息，该系统能够实时监测电力设备的运行状态、能耗情况、电压波动、温湿度、负荷情况等数据，并对这些数据进行实时分析，通过对数据的分析，系统能够发现设备运行异常、能耗过高、设备负荷严重、电压波动较大等问题，对超出正常阈值的数据及时向用户发出警报，同时，系统还能够根据数据分析结果，提供节能建议和优化方案，帮助用户降低能耗、提高设备运行效率，通过云平台，用户能够随时随地通过手机、电脑等终端设备查看设备运行状态和能耗情况，实现对电力系统的远程监控和管理，云平台与各个传感器之间均通过无线通信进行数据传输，在目标电力设备的各项运行状态信息均正常时，说明目标电力设备没有发生异常放电现象，各类传感器不进行数据采集。
在一个优选地实施方式中，具体包括以下步骤：
101、通过无线传感器技术，形成无线传感网络，由网关设备收集关于电力系统的设备、电压、电流等数据；
102、通过对收集数据的采样，获取离散值，将模拟信号转换成数字信号，再进行量化；利用适合物联网设备与云平台的协议，根据实际需求、设备性能，实时保密传输数据至云平台；
103、通过云平台的数据监控中心汇集数据，使用流式数据处理技术，实时检测处理数据；
104、通过云平台的数据监控中心分析数据，通过终端将分析结果反馈给用户。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过物联网传感技术和云平台数据实时检测获取电力检测系统设备信息、电能消耗、温湿度检测以及负荷情况，对获取的数据进行云平台分析存储，使用户能够在各终端直观查看电力系统情况，有助于发现高耗能设备、潜在的节能机会，通过观察异常电流、电压、电能消耗数据，能够及时发现电力故障、设备故障问题，实时检测电力系统的负荷情况，有助于优化电力调度、平衡负荷，并预测未来的负荷需求，提供全面的电力系统检测，帮助用户实时了解电力系统情况，提高能源利用效率，减少能源浪费，确保电力供应的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为一种基于物联网的电力系统监测系统的流程图。
图2为一种基于物联网的电力系统监测系统的结构框图。
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。
实施例1
本实施例提供了如图1所示一种基于物联网的电力系统监测系统，具体包括以下步骤：
105、通过无线传感器技术，形成无线传感网络，由网关设备收集关于电力系统的设备、电压、电流等数据；
106、通过对收集数据的采样，获取离散值，将模拟信号转换成数字信号，再进行量化；利用适合物联网设备与云平台的协议，根据实际需求、设备性能，实时保密传输数据至云平台；
107、通过云平台的数据监控中心汇集数据，使用流式数据处理技术，实时检测处理数据；
108、通过云平台的数据监控中心分析数据，通过终端将分析结果反馈给用户。
本实施例提供了如图2所示一种基于物联网的电力系统监测系统，具体包括：包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据检测模块和数据分析模块；
数据采集模块：通过采集电力系统中的设备信息数据、电流电压常值等数据，将采集的数据传输至所述数据处理模块中；
数据处理模块：对无线传感器实时收集到的数据利用模数转换将模拟信号转化成数字信号，采样后量化编写成二进制数；
数据传输模块：将已经处理好的数据利用适合物联网与云平台的实时数据处理协议实时加密传输至云平台数据中心中；
数据检测模块：通过网关将数据中心进行汇集，能够使用流式数据处理技术来处理实时数据流，并存储到数据库；
数据分析模块：云平台将数据中心的数据利用可视化得出分析结果反馈到用户的各个终端，并提醒用户电力系统中的设备情况以及电流、电压、温湿度等情况。
101、通过无线传感器技术，形成无线传感网络，由网关设备收集关于电力系统的设备、电压、电流等数据；
本实施例中，具体需要说明的是数据采集模块，所述数据采集模块对电力设备实时状况进行数据收集，利用无线传感器的随机撒播以及人工放置的特点，检测电力系统中各个设备、回路以及区域的电能消耗情况，接入可在不同地区联网的地点接入平台，配置各个设备、回路以及区域的电能消耗值的正常范围，利用部署在检测范围内的电力设备区域内的若干微型无线传感器节点产生无线传感器网络，通过无线节点之间形成多跳的自组织网络，使得设备数据能够通过网关设备收集，对收集的数据传输至云平台中进行检索，通过边缘计算将数据以一种可视化方式呈现，从而达到关键数据的检测，降低数据传输模块压力和设备成本，检测电力系统中的电流、电压和频率等参数，用来确保电力供应的稳定性和质量，按照任意的初始采样频率，逐点的采集样品数据信号，得到标准采样频率后更新初始电流电压频率，加以比较得出电流电压等标准参数值，检测电力设备和变压器的温、湿度情况，预防过载、过热以及其他故障，通过在电力设备以及变压器的终端设置特殊信号接收来接收电力设备以及变压器的温、湿度的模拟信号变化，实时检测电力系统的负荷情况包括总负荷、各个设备的负荷分布，有助于优化电力调度、平衡负荷。
102、通过对收集数据的采样，获取离散值，将模拟信号转换成数字信号，再进行量化；利用适合物联网设备与云平台的协议，根据实际需求、设备性能，实时保密传输数据至云平台；
本实施例中，具体需要说明的是数据处理模块，所述数据处理模块对无线传感器实时收集的数据进行处理分析，把传感器获取的数据值用连续的电子信号表示出来，即模拟信号，利用模数转换(A/D)将模拟信号转换为数字信号，每隔一段时间对模拟数值进行采样，获取离散的数据点，将采样过后的模拟数值近似转换为数字信号，最后将量化后的数字信号编写成二进制数值。
103、通过云平台的数据监控中心汇集数据，使用流式数据处理技术，实时检测处理数据；
本实施例中，具体需要说明的是数据处理模块，所述数据处理模块对已经处理好的数据传输至云平台上，设备到云平台上的实时数据传输包括能够通过网络链接将处理好的数据利用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)协议以及适合于物联网设备与云平台之间的其他实时数据传输协议传输至云平台上，根据实际需求、系统设计、网络带宽和设备性能，调试传输的频率以及速率，确定传输速率能够要求数据的重要性以及实时性，为了确保数据的实时保密性，使用SSL/TLS协议采用加密技术对数据进行加密，确保数据在传输过程中不被篡改或泄露。
104、通过云平台的数据监控中心分析数据，通过终端将分析结果反馈给用户；
本实施例中，具体需要说明的是数据检测模块，所述数据检测模块将云平台收集到的数据传输至新建的数据监控中心中，通过网络发布，能够实现电力系统的局域网以及InterNet进行数据监控和关键数据的控制功能，通过网关将数据中心进行汇集，能够使用流式数据处理技术来处理实时数据流，实时分析和存储数据，云平台能够将实时传输的数据存储到数据库或数据仓库中，以便后续的数据分析和可视化，能够使用实时数据库以及分布式存储系统来存储实时数据，用户能够浏览查询相应的电力系统数据，查看实时同步的数据。
105、将电力系统内检测的数据进行分析；
本实施例中，具体需要说明的是数据分析模块，所述数据分析模块是将数据监控中心检测到的数据进行分析，通过云平台将分析结果反馈给用户，将实时检测电力信息与云平台相结合，空间化表示该区域任一线路、设备的实时监测信息，该系统能够实时监测电力设备的运行状态、能耗情况、电压波动、温湿度、负荷情况等数据，并对这些数据进行实时分析，通过对数据的分析，系统能够发现设备运行异常、能耗过高、设备负荷严重、电压波动较大等问题，对超出正常阈值的数据及时向用户发出警报，同时，系统还能够根据数据分析结果，提供节能建议和优化方案，帮助用户降低能耗、提高设备运行效率，通过云平台，用户能够随时随地通过手机、电脑等终端设备查看设备运行状态和能耗情况，实现对电力系统的远程监控和管理，云平台与各个传感器之间均通过无线通信进行数据传输，在目标电力设备的各项运行状态信息均正常时，说明目标电力设备没有发生异常放电现象，各类传感器不进行数据采集。
本发明中的公式是去除量纲取其数值计算，通过采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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 (7)
1.一种基于物联网的电力系统监测系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、数据检测模块和数据分析模块；
数据采集模块：通过采集电力系统中的设备信息数据、电流电压常值等数据，将采集的数据传输至所述数据处理模块中；
数据处理模块:对无线传感器实时收集到的数据利用模数转换将模拟信号转化成数字信号，采样后量化编写成二进制数；
数据传输模块:将已经处理好的数据利用适合物联网与云平台的实时数据处理协议实时加密传输至云平台数据中心中；
数据检测模块:通过网关将数据中心进行汇集，能够使用流式数据处理技术来处理实时数据流，并存储到数据库；
数据分析模块:云平台将数据中心的数据利用可视化得出分析结果反馈到用户的各个终端，并提醒用户电力系统中的设备情况以及电流、电压、温湿度等情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力系统监测系统，其特征在于：所述数据采集模块与若干无线传感器形成的无线传感网络进行网关连接，收集电力检测系统的设备信息数据、电流电压常值、电力设备温湿度数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力检测系统，其特征在于：所述数据处理模块与若干无线传感器实时收集到的数据进行处理分析，通过模数转换将模拟信号转换为数字信号，并采样获取数据点，再量化数字信号编写成二进制数值。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力系统监测系统，其特征在于：所述数据处理模块与云平台的数据中心进行传输，利用适合物联网设备与云平台的传输协议，将数据实时加密传输至云平台中。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力系统监测系统，其特征在于：所述数据检测模块与云平台数据检测中心的数据进行汇集，使用流式数据处理技术处理实时数据流，实时分析和存储数据，使用实时数据库以及分布存储系统来存储实时数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力系统监测系统，其特征在于：所述数据分析模块与云平台检测到的数据进行分析，并将分析结果反馈给用户，帮助用户利用终端查看电力系统的设备运行状态、能耗情况，实现对电力系统的监控和管理。
7.根据权利要求1-6所述的一种基于物联网的电力检测系统，其特征在于：具体包括以下步骤：
101、所述通过无线传感器技术，形成无线传感网络，由网关设备收集关于电力系统的设备、电压、电流等数据；
102、通过对收集数据的采样，获取离散值，将模拟信号转换成数字信号，再进行量化；
103、利用适合物联网设备与云平台的协议，根据实际需求、设备性能，实时保密传输数据至云平台；
104、通过云平台的数据监控中心汇集数据，使用流式数据处理技术，实时检测处理数据；
105、通过云平台的数据监控中心分析数据，通过终端将分析结果反馈给用户。
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- 2023-07-14 CN CN202310868432.3A patent/CN116885854A/zh active Pending
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