CN117951847A - 一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统 - Google Patents

一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统 Download PDF

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CN117951847A CN202410017474.0A CN202410017474A CN117951847A CN 117951847 A CN117951847 A CN 117951847A CN 202410017474 A CN202410017474 A CN 202410017474A CN 117951847 A CN117951847 A CN 117951847A
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Abstract

本发明涉及电变量测量的技术领域，且公开了一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统，所述系统包括电网节点电变量测量模块、电网节点异常电变量分析模块、电网节点异常电变量现场测量路径方案规划模块、电网节点异常电变量现场测量及分析模块；采集电网节点控制端的瞬时用电量和瞬时电流参数，为后续边缘计算网关对电网节点控制的用电量和电流异常分析提供数据支撑；利用瞬时用电量参数与电网节点异常瞬时用电量阈值、瞬时电流参数与电网节点异常瞬时电流阈值进行数值大小判断，科学高效识别出电网节点测量的用电量和电流是否存在异常，提高了边缘计算网关监测电网的精度和可靠性。

Description

一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统
技术领域
本发明涉及电变量测量的技术领域，具体为一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统。
背景技术
边缘计算是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。边缘计算是继分布式计算、网格计算、云计算之后的又一新型计算模型，是以云计算为核心，以现代通信网络为途径，以海量智能终端为前沿，集云、网、端、智四位一体的新型计算模型。边缘计算本质上来讲是一个分布式系统，而边缘计算中的应用程序和应用服务也可以拆分成若干个子应用程序和子应用服务，迁移到不同的计算资源或是别的边缘计算设备中去完成。应用服务和应用程序的可迁移性和可分割性是边缘计算成功执行数据边缘处理的先决条件。网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间；在智能电网解决方案中的边缘计算网关可以通过采集电表之类设备实时监控电网稳定性和负荷均衡来提供效能。功能放置在接近数据源的网络边缘节点上，这样可以减少数据传输延迟和带宽消耗。在智能电网中，边缘计算网关作为数据处理的节点，可以实时监测各个点的电网状态。边缘计算网关会收集和分析电网中的各种数据，包括供电容量、负荷水平、电压波动等信息。通过监测电网的稳定性指标和负荷状况，边缘计算网关可以及时发现潜在的问题，并采取相应的措施来调整电网运行，以保持电网的稳定性。边缘计算网关还可以实现负荷均衡。通过收集电网各个节点的负荷数据，边缘计算网关可以对不同节点的负荷进行监测和评估。然而现有的边缘计算网关只能对电网节点进行简单的电变量数值计算并监测，对于电网节点的测量异常电变量状态并不能完成自主现场数据测量、计算、分析以及现场电网节点设备故障分析，依然需要人为介入进行电网节点的异常电变量状态测量、分析，增加电网维护的成本和风险。
公开号为CN108008183A的中国发明专利公开了一种电量测量方法、系统、设备及计算机存储介质，采用的对应关系；基于对应关系确定出第一变化关系及第二变化关系，第一变化关系为电压值大于当前时间段下的当前拐点电压值时，电量随电压及时间段的变化关系，第二变化关系为电压值小于当前时间段下的当前拐点电压值时，电量随电压及时间段的变化关系；获取被测电池的当前电压值；判断当前电压值是否大于当前拐点电压值，若是，则基于第一变化关系、当前电压值和当前拐点电量值计算当前电量，若否，则基于第二变化关系、当前电压值和当前拐点电量值计算当前电量。提高了电池电量测量方法的准确度。然而以上技术方案无法对异常电变量进行自主现场电变量数据采集分析，降低了电变量测量的可靠性。
发明内容
(一)解决的技术问题
为解决上述现有的边缘计算网关只能对电网节点进行简单的电变量数值计算并监测，对于电网节点的测量异常电变量状态并不能完成自主现场数据测量、计算、分析以及现场电网节点设备故障分析，依然需要人为介入进行电网节点的异常电变量状态测量、分析，增加电网维护的成本和风险的问题，实现以上电变量测量、电变量异常状态分析、智能现场巡检、电网设备异常故障分析、提高边缘计算网关的智能化、提高电网运行稳定性和可靠性的目的。
(二)技术方案
本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据；
S2、分别将所述电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、所述电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
S3、当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据；
S4、通过数据识别算法依据所述电网节点空间坐标数据、所述边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出；
S5、依据所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
S6、当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据；
S7、依据所述电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果；
优选的，所述采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据的操作步骤如下：
S11、通过用电量测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时用电量数据Qdianliang；
通过电流测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时电流数据Idianliu。
优选的，所述分别将所述电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、所述电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S21、建立电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang，所述异常瞬时用电量数据表示电网节点控制端瞬时用电量超过正常用电量数据；
建立电网节点异常瞬时电流数据Iyichang，所述异常瞬时电流数据表示电网节点控制端瞬时电流超过安全电流数据；
S22、将所述电网节点瞬时用电量数据Qdianliang与所述电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang进行数值大小比较并构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
当Qdianliang≤Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qdianliang>Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量；
将所述电网节点瞬时电流数据Idianliu与所述电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行数值大小比较；
当Idianliu≤Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Idianliu>Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常电流。
优选的，当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据的操作步骤如下：
S31、当存在电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过位置传感器在线采集测量瞬时用电量和瞬时电流对应电网节点控制端的电网节点空间坐标数据ajiedian＝(x,y,z)；其中x、y、z分别表示电网节点控制端的经度、纬度、海拔高度；
通过位置传感器在线采集用于监测电网节点控制端的边缘计算网关对应的边缘计算网关空间坐标数据awangguan＝(x',y',z')；其中x'、y'、'
z分别表示边缘计算网关的经度、纬度、海拔高度。
优选的，所述通过数据识别算法依据所述电网节点空间坐标数据、所述边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出的操作步骤如下：
S41、通过地图软件获取边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian之间的空间地理三维模型Asanwei，所述地图软件包括高德地图软件、百度地图软件、苹果地图软件、谷歌地图软件中任意一种；
S42、通过数据识别算法依据所述边缘计算网关空间坐标数据awangguan、所述电网节点空间坐标数据ajiedian、所述空间地理三维模型Asanwei计算边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径，所述数据识别算法的计算步骤如下：
S421、初始化，最大迭代次数T；
S422、包围猎物，路径搜索鬣狗可以熟悉猎物的位置并包围它们，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，对路径搜索鬣狗的社会等级进行数学建模，当前最佳包围对象是目标猎物或者接近最优的目标，因搜索空间不是先验的，其他个体会尝试更新自己的位置，在确定了最佳包围对象后，对最佳包围对象进行猎捕，猎捕行为的数学模型由下面的方程表示；
Γ＝|α×Ψ(t)-Ω(t)|，Ω(t+1)＝Ψ(t)-β×Γ；其中中Γ表示在空间地理三维模型Asanwei中猎物与路径搜索鬣狗的距离；t为当前迭代，t+1为下次迭代，α是为摇摆因子，β是为收敛因子；Ψ(t)为当前猎物在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；Ω(t)为当前路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；Ω(t+1)为下次路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；
S423、狩猎行为：路径搜索鬣狗通常群居狩猎，定义路径搜索鬣狗的行为，假设最佳的搜索个体，无论哪个是最优的，都知道猎物的位置，其他搜索个体组成一个集群，路径搜索鬣狗群，向最好的搜索个体，并保存到目前为止获得的最好的狩猎方案来更新他们的位置，即在空间地理三维模型Asanwei搜索到边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian最短路径的位置，狩猎行为的数学模型为其中/>是路径搜索鬣狗的第一个在空间地理三维模型Asanwei中的最佳位置，
表示其他路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置；N表示路径搜索鬣狗的数量，/>是N个最优解的集群；
S424、攻击猎物，攻击猎物可以减少向量h的值，在仿真模拟过程中，α也随着h的改变向量而改变，攻击猎物的数学公式描述如下，
S425、寻找猎物，算法主要是根据路径搜索鬣狗群的位置来寻找猎物，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，它们互相远离，寻找和攻击猎物，当满足收敛因子β时，路径搜索鬣狗将分散开，远离当前猎物，这种机制允许路径搜索鬣狗优化算法进行全局搜索，α包含随机值，提供了猎物的随机权重，使得算法搜索和避免局部最优化，使路径搜索鬣狗优化算法满足终止条件；
S426、当满足最大迭代次数，搜索出在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan；
S43、将所述边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan标识构建为无人机从边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing并输出。
优选的，所述依据所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S51、获取边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing；
S52、无人机携带电变量测量设备按照所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing从边缘计算网关飞行到电网节点控制端现场并使用所述电变量测量设备在线采集电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang，其中所述电变量测量设备包括用电量测量传感器和电流测量传感器；
S53、将所述电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang按照S22步骤分别与所述电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang、电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行现场瞬时用电量、现场瞬时电流数值大小比较并输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
当Qxianchang≤Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qxianchang>Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量；
当Ixianchang≤Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Ixianchang>Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常电流。
优选的，所述当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据的操作步骤如下：
S61、当电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过电网节点控制端的无人机携带的拍摄镜头采集电网节点设备运行状态现场图像数据并建立电网节点设备运行状态现场图像数据集合C＝(c1,-,cm,-,cε)，m＝1,2,3,-,ε；其中cm表示采集的第m幅电网节点设备运行状态现场图像数据，ε表示电网节点设备运行状态现场图像数据数量的最大值。
优选的，所述依据所述电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果的操作步骤如下：
S71、建立电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合其中dj表示第j幅电网节点设备故障运行状态现场图像数据，/>表示电网节点设备故障运行状态现场图像数据数量的最大值，所述电网节点设备故障运行状态现场图像包括设备线路损坏图像、设备出现短路以及断路引起电火花图像、设备机械零部件损坏图像中至少一种；
S72、采用S42步骤的数据识别算法将电网节点设备运行状态现场图像数据集合C中电网节点设备运行状态现场图像数据cm按照序号有序与电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合D中电网节点设备故障运行状态现场图像数据dj进行设备运行状态图像分析，当cm与dj图像匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为存在故障和电网节点设备运行状态现场图像数据cm并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将所述电网节点设备运行结果和所述电网节点设备运行状态现场图像数据cm推送到电网监控中心；
当cm与dj图像未匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为不故障并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将所述电网节点设备运行结果推送到电网监控中心。
一种实现所述利用边缘计算网关实现用电量计算的方法的系统，所述系统包括电网节点电变量测量模块、电网节点异常电变量分析模块、电网节点异常电变量现场测量路径方案规划模块、电网节点异常电变量现场测量及分析模块；
所述电网节点电变量测量模块包括电网节点用电量采集单元、电网节点电流采集单元；
所述电网节点用电量采集单元，通过用电量测量传感器采集电网节点瞬时用电量数据；所述电网节点电流采集单元，通过电流测量传感器采集电网节点瞬时电流数据；
所述电网节点异常电变量分析模块包括电网节点异常用电量参数存储单元、电网节点异常用电量分析单元、电网节点异常电流参数存储单元、电网节点异常电流分析单元；
所述电网节点异常用电量参数存储单元，用于存储电网节点异常瞬时用电量数据；所述电网节点异常用电量分析单元，将所述电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据进行用电量数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；所述电网节点异常电流参数存储单元，用于存储电网节点异常瞬时电流数据；所述电网节点异常电流分析单元，将所述电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
所述电网节点异常电变量现场测量路径方案规划模块包括电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元、电变量现场测量路径规划单元、电变量现场测量路径方案输出单元；
所述电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元，当存在异常用电量或电流结果时，分别使用位置传感器采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据；所述电变量现场测量路径规划单元，通过数据识别算法依据所述电网节点空间坐标数据、所述边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径；所述电变量现场测量路径方案输出单元，用于输出边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径；
所述电网节点异常电变量现场测量及分析模块包括电网节点异常用电量和电流现场测量单元、电网节点现场异常用电量和电流分析单元、电网节点设备运行状态现场图像采集单元、电网节点设备正常运行状态图像存储单元、电网节点设备运行状态分析单元；
所述电网节点异常用电量和电流现场测量单元，用于依据所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据；所述电网节点现场异常用电量和电流分析单元，将采集的电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据重复执行用电量、电流异常数值大小分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果；所述电网节点设备运行状态现场图像采集单元，当存在现场异常用电量或电流结果时，通过无人机携带拍摄镜头采集电网节点设备运行状态现场图像数据；所述电网节点设备正常运行状态图像存储单元，用于存储电网节点设备故障运行状态现场图像数据；所述电网节点设备运行状态分析单元，依据所述电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统。具备以下有益效果：
一、通过电网节点用电量采集单元和电网节点电流采集单元相互配合准确采集电网节点控制端的瞬时用电量和瞬时电流参数，为后续边缘计算网关对电网节点控制的用电量和电流异常分析提供数据支撑；电网节点异常用电量分析单元和电网节点异常电流分析单元相互配合利用瞬时用电量参数与电网节点异常瞬时用电量阈值、瞬时电流参数与电网节点异常瞬时电流阈值进行数值大小判断，科学高效识别出电网节点测量的用电量和电流是否存在异常，提高了边缘计算网关监测电网的精度和可靠性。
二、通过电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元和电变量现场测量路径规划单元相互配合对于存在异常的电网节点实时获取边缘计算网关和异常电网节点的空间坐标数据，通过智能算法配合网关到电网节点的空间坐标和两者之间地理三维模型科学分析规划出网关到异常电网节点的最短无人机飞行路径，实现边缘计算网关对异常电网节点的智能化现场巡检路径规划，提高了边缘计算网关监控电网的应急响应能力。
三、通过电网节点异常用电量和电流现场测量单元与电网节点现场异常用电量和电流分析单元相互配合依据规划最短无人机路径，无人机携带电变量测量设备到达电网节点并现场实时采集异常电网节点现场的瞬时用电量、瞬时电流参数并与异常用电量和电流数值比较，实现对异常电网节点的电变量高效现场测量分析，保证了电网运行稳定性和安全性；电网节点设备运行状态分析单元采集异常电网节点的设备运行现场图像结合智能算法与电网节点设备故障运行状态现场图像进行状态图像，实现精确实时电网异常电变量的设备故障结果分析，提高了边缘计算网关的智能化，提高电网电变量测量的功能多样性和电网运行的安全性。
附图说明
图1为本发明提供的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的系统的模块示意图；
图2为本发明提供的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法的流程图。
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。
该一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法及系统的实施例如下：
请参阅图1－图2，一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，方法包括如下步骤：
S1、采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据；
S2、分别将电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
S3、当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据；
S4、通过数据识别算法依据电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出；
S5、依据边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
S6、当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据；
S7、依据电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果；
进一步的，请参阅图1－图2，采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据的操作步骤如下：
S11、通过用电量测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时用电量数据Qdianliang；
通过电流测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时电流数据Idianliu。
分别将电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S21、建立电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang，异常瞬时用电量数据表示电网节点控制端瞬时用电量超过正常用电量数据；
建立电网节点异常瞬时电流数据Iyichang，异常瞬时电流数据表示电网节点控制端瞬时电流超过安全电流数据；
S22、将电网节点瞬时用电量数据Qdianliang与电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang进行数值大小比较并构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
当Qdianliang≤Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qdianliang>Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量；
将电网节点瞬时电流数据Idianliu与电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行数值大小比较；
当Idianliu≤Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Idianliu>Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常电流。
通过电网节点用电量采集单元和电网节点电流采集单元相互配合准确采集电网节点控制端的瞬时用电量和瞬时电流参数，为后续边缘计算网关对电网节点控制的用电量和电流异常分析提供数据支撑；电网节点异常用电量分析单元和电网节点异常电流分析单元相互配合利用瞬时用电量参数与电网节点异常瞬时用电量阈值、瞬时电流参数与电网节点异常瞬时电流阈值进行数值大小判断，科学高效识别出电网节点测量的用电量和电流是否存在异常，提高了边缘计算网关监测电网的精度和可靠性。
进一步的，请参阅图1－图2，当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据的操作步骤如下：
S31、当存在电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过位置传感器在线采集测量瞬时用电量和瞬时电流对应电网节点控制端的电网节点空间坐标数据ajiedian＝(x,y,z)；其中x、y、z分别表示电网节点控制端的经度、纬度、海拔高度；
通过位置传感器在线采集用于监测电网节点控制端的边缘计算网关对应的边缘计算网关空间坐标数据awangguan＝(x',y',z')；其中x'、y'、z′分别表示边缘计算网关的经度、纬度、海拔高度。
通过数据识别算法依据电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出的操作步骤如下：
S41、通过地图软件获取边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian之间的空间地理三维模型Asanwei，地图软件包括高德地图软件、百度地图软件、苹果地图软件、谷歌地图软件中任意一种；
S42、通过数据识别算法依据边缘计算网关空间坐标数据awangguan、电网节点空间坐标数据ajiedian、空间地理三维模型Asanwei计算边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径，数据识别算法的计算步骤如下：
S421、初始化，最大迭代次数T；
S422、包围猎物，路径搜索鬣狗可以熟悉猎物的位置并包围它们，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，对路径搜索鬣狗的社会等级进行数学建模，当前最佳包围对象是目标猎物或者接近最优的目标，因搜索空间不是先验的，其他个体会尝试更新自己的位置，在确定了最佳包围对象后，对最佳包围对象进行猎捕，猎捕行为的数学模型由下面的方程表示；
Γ＝|α×Ψ(t)-Ω(t)|，Ω(t+1)＝Ψ(t)-β×Γ；其中中Γ表示在空间地理三维模型Asanwei中猎物与路径搜索鬣狗的距离；t为当前迭代，t+1为下次迭代，α是为摇摆因子，β是为收敛因子；Ψ(t)为当前猎物在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；Ω(t)为当前路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；Ω(t+1)为下次路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置向量；
S423、狩猎行为：路径搜索鬣狗通常群居狩猎，定义路径搜索鬣狗的行为，假设最佳的搜索个体，无论哪个是最优的，都知道猎物的位置，其他搜索个体组成一个集群，路径搜索鬣狗群，向最好的搜索个体，并保存到目前为止获得的最好的狩猎方案来更新他们的位置，即在空间地理三维模型Asanwei搜索到边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian最短路径的位置，狩猎行为的数学模型为其中/>是路径搜索鬣狗的第一个在空间地理三维模型Asanwei中的最佳位置，/>表示其他路径搜索鬣狗在空间地理三维模型Asanwei中的位置；N表示路径搜索鬣狗的数量，/>是N个最优解的集群；
S424、攻击猎物，攻击猎物可以减少向量h的值，在仿真模拟过程中，α也随着h的改变向量而改变，攻击猎物的数学公式描述如下，
S425、寻找猎物，算法主要是根据路径搜索鬣狗群的位置来寻找猎物，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，它们互相远离，寻找和攻击猎物，当满足收敛因子β时，路径搜索鬣狗将分散开，远离当前猎物，这种机制允许路径搜索鬣狗优化算法进行全局搜索，α包含随机值，提供了猎物的随机权重，使得算法搜索和避免局部最优化，使路径搜索鬣狗优化算法满足终止条件；
S426、当满足最大迭代次数，搜索出在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan；
S43、将边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan标识构建为无人机从边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing并输出。
通过电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元和电变量现场测量路径规划单元相互配合对于存在异常的电网节点实时获取边缘计算网关和异常电网节点的空间坐标数据，通过智能算法配合网关到电网节点的空间坐标和两者之间地理三维模型科学分析规划出网关到异常电网节点的最短无人机飞行路径，实现边缘计算网关对异常电网节点的智能化现场巡检路径规划，提高了边缘计算网关监控电网的应急响应能力。
进一步的，请参阅图1－图2，依据边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S51、获取边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing；
S52、无人机携带电变量测量设备按照边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing从边缘计算网关飞行到电网节点控制端现场并使用电变量测量设备在线采集电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang，其中电变量测量设备包括用电量测量传感器和电流测量传感器；
S53、将电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang按照S22步骤分别与电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang、电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行现场瞬时用电量、现场瞬时电流数值大小比较并输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
当Qxianchang≤Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qxianchang>Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量；
当Ixianchang≤Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Ixianchang>Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常电流。
当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据的操作步骤如下：
S61、当电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过电网节点控制端的无人机携带的拍摄镜头采集电网节点设备运行状态现场图像数据并建立电网节点设备运行状态现场图像数据集合C＝(c1,…,cm,…,cε)，m＝1,2,3,…,ε；其中cm表示采集的第m幅电网节点设备运行状态现场图像数据，ε表示电网节点设备运行状态现场图像数据数量的最大值。
依据电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果的操作步骤如下：
S71、建立电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合其中dj表示第j幅电网节点设备故障运行状态现场图像数据，/>表示电网节点设备故障运行状态现场图像数据数量的最大值，电网节点设备故障运行状态现场图像包括设备线路损坏图像、设备出现短路以及断路引起电火花图像、设备机械零部件损坏图像中至少一种；
S72、采用S42步骤的数据识别算法将电网节点设备运行状态现场图像数据集合C中电网节点设备运行状态现场图像数据cm按照序号有序与电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合D中电网节点设备故障运行状态现场图像数据dj进行设备运行状态图像分析，当cm与dj图像匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为存在故障和电网节点设备运行状态现场图像数据cm并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将电网节点设备运行结果和电网节点设备运行状态现场图像数据cm推送到电网监控中心；
当cm与dj图像未匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为不故障并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将电网节点设备运行结果推送到电网监控中心。
通过电网节点异常用电量和电流现场测量单元与电网节点现场异常用电量和电流分析单元相互配合依据规划最短无人机路径，无人机携带电变量测量设备到达电网节点并现场实时采集异常电网节点现场的瞬时用电量、瞬时电流参数并与异常用电量和电流数值比较，实现对异常电网节点的电变量高效现场测量分析，保证了电网运行稳定性和安全性；电网节点设备运行状态分析单元采集异常电网节点的设备运行现场图像结合智能算法与电网节点设备故障运行状态现场图像进行状态图像，实现精确实时电网异常电变量的设备故障结果分析，提高了边缘计算网关的智能化，提高电网电变量测量的功能多样性和电网运行的安全性。
一种实现利用边缘计算网关实现用电量计算的方法的系统，系统包括电网节点电变量测量模块、电网节点异常电变量分析模块、电网节点异常电变量现场测量路径方案规划模块、电网节点异常电变量现场测量及分析模块；
电网节点电变量测量模块包括电网节点用电量采集单元、电网节点电流采集单元；
电网节点用电量采集单元，通过用电量测量传感器采集电网节点瞬时用电量数据；电网节点电流采集单元，通过电流测量传感器采集电网节点瞬时电流数据；
电网节点异常电变量分析模块包括电网节点异常用电量参数存储单元、电网节点异常用电量分析单元、电网节点异常电流参数存储单元、电网节点异常电流分析单元；
电网节点异常用电量参数存储单元，用于存储电网节点异常瞬时用电量数据；电网节点异常用电量分析单元，将电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据进行用电量数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；电网节点异常电流参数存储单元，用于存储电网节点异常瞬时电流数据；电网节点异常电流分析单元，将电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
电网节点异常电变量现场测量路径方案规划模块包括电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元、电变量现场测量路径规划单元、电变量现场测量路径方案输出单元；
电网节点及边缘计算网关的空间坐标采集单元，当存在异常用电量或电流结果时，分别使用位置传感器采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据；电变量现场测量路径规划单元，通过数据识别算法依据电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径；电变量现场测量路径方案输出单元，用于输出边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径；
电网节点异常电变量现场测量及分析模块包括电网节点异常用电量和电流现场测量单元、电网节点现场异常用电量和电流分析单元、电网节点设备运行状态现场图像采集单元、电网节点设备正常运行状态图像存储单元、电网节点设备运行状态分析单元；
电网节点异常用电量和电流现场测量单元，用于依据边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据；电网节点现场异常用电量和电流分析单元，将采集的电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据重复执行用电量、电流异常数值大小分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果；电网节点设备运行状态现场图像采集单元，当存在现场异常用电量或电流结果时，通过无人机携带拍摄镜头采集电网节点设备运行状态现场图像数据；电网节点设备正常运行状态图像存储单元，用于存储电网节点设备故障运行状态现场图像数据；电网节点设备运行状态分析单元，依据电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果。
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。

Claims (9)

1.一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据；
S2、分别将所述电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、所述电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
S3、当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据；
S4、通过数据识别算法依据所述电网节点空间坐标数据、所述边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出；
S5、依据所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
S6、当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据；
S7、依据所述电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果。
2.根据权利要求1所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述采集电网节点瞬时用电量数据、电网节点瞬时电流数据的操作步骤如下：
S11、通过用电量测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时用电量数据Qdianliang；
通过电流测量传感器在线采集电网节点控制端的电网节点瞬时电流数据Idianliu。
3.根据权利要求2所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述分别将所述电网节点瞬时用电量数据与电网节点异常瞬时用电量数据、所述电网节点瞬时电流数据与电网节点异常瞬时电流数据进行用电量、电流数值大小比较，分析构建出电网节点运行异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S21、建立电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang，所述异常瞬时用电量数据表示电网节点控制端瞬时用电量超过正常用电量数据；
建立电网节点异常瞬时电流数据Iyichang，所述异常瞬时电流数据表示电网节点控制端瞬时电流超过安全电流数据；
S22、将所述电网节点瞬时用电量数据Qdianliang与所述电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang进行数值大小比较并构建出电网节点运行异常用电量、电流结果；
当Qdianliang≤Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qdianliang>Qyichang，表示采集的电网节点瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量；
将所述电网节点瞬时电流数据Idianliu与所述电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行数值大小比较；
当Idianliu≤Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Idianliu>Iyichang，表示采集的电网节点瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行异常用电量、电流结果为异常电流。
4.根据权利要求3所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：当存在异常用电量或电流结果时，分别采集电网节点空间坐标数据、边缘计算网关空间坐标数据的操作步骤如下：
S31、当存在电网节点运行异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过位置传感器在线采集测量瞬时用电量和瞬时电流对应电网节点控制端的电网节点空间坐标数据ajiedian＝(x,y,z)；其中x、y、z分别表示电网节点控制端的经度、纬度、海拔高度；
通过位置传感器在线采集用于监测电网节点控制端的边缘计算网关对应的边缘计算网关空间坐标数据awangguan＝(x',y',z')；其中x'、y'、z′分别表示边缘计算网关的经度、纬度、海拔高度。
5.根据权利要求4所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述通过数据识别算法依据所述电网节点空间坐标数据、所述边缘计算网关空间坐标数据并结合边缘计算网关到电网节点的空间地理三维模型，计算生成边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径并输出的操作步骤如下：
S41、通过地图软件获取边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian之间的空间地理三维模型Asanwei，所述地图软件包括高德地图软件、百度地图软件、苹果地图软件、谷歌地图软件中任意一种；
S42、通过数据识别算法依据所述边缘计算网关空间坐标数据awangguan、所述电网节点空间坐标数据ajiedian、所述空间地理三维模型Asanwei计算边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径，所述数据识别算法的计算步骤如下：
S421、初始化，最大迭代次数T；
S422、包围猎物，路径搜索鬣狗可以熟悉猎物的位置并包围它们，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，对路径搜索鬣狗的社会等级进行数学建模，当前最佳包围对象是目标猎物或者接近最优的目标，因搜索空间不是先验的，其他个体会尝试更新自己的位置，在确定了最佳包围对象后，对最佳包围对象进行猎捕；
S423、狩猎行为：路径搜索鬣狗通常群居狩猎，定义路径搜索鬣狗的行为，假设最佳的搜索个体，无论哪个是最优的，都知道猎物的位置，其他搜索个体组成一个集群，路径搜索鬣狗群，向最好的搜索个体，并保存到目前为止获得的最好的狩猎方案来更新他们的位置，即在空间地理三维模型Asanwei搜索到边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian最短路径的位置；
S424、攻击猎物，攻击猎物可以减少向量h的值，在仿真模拟过程中，α也随着h的改变向量而改变，攻击猎物的数学公式描述如下，
S425、寻找猎物，算法主要是根据路径搜索鬣狗群的位置来寻找猎物，即在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的最短路径，它们互相远离，寻找和攻击猎物，当满足收敛因子β时，路径搜索鬣狗将分散开，远离当前猎物，这种机制允许路径搜索鬣狗优化算法进行全局搜索，α包含随机值，提供了猎物的随机权重，使得算法搜索和避免局部最优化，使路径搜索鬣狗优化算法满足终止条件；
S426、当满足最大迭代次数，搜索出在空间地理三维模型Asanwei中搜索边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan；
S43、将所述边缘计算网关到电网节点控制端的最短路径Bzuiduan标识构建为无人机从边缘计算网关空间坐标数据awangguan到电网节点空间坐标数据ajiedian的边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing并输出。
6.根据权利要求5所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述依据所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径启动无人机携带电变量测量设备到达电网节点并采集电网节点现场瞬时用电量数据、电网节点现场瞬时电流数据并执行S2步骤分析生成电网节点运行现场异常用电量、电流结果的操作步骤如下：
S51、获取边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing；
S52、无人机携带电变量测量设备按照所述边缘计算网关到电网节点的电变量现场测量路径Blujing从边缘计算网关飞行到电网节点控制端现场并使用所述电变量测量设备在线采集电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang，其中所述电变量测量设备包括用电量测量传感器和电流测量传感器；
S53、将所述电网节点现场瞬时用电量数据Qxianchang、电网节点现场瞬时电流数据Ixianchang按照S22步骤分别与所述电网节点异常瞬时用电量数据Qyichang、电网节点异常瞬时电流数据Iyichang进行现场瞬时用电量、现场瞬时电流数值大小比较并输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果；
当Qxianchang≤Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Qxianchang>Qyichang，表示采集的电网节点现场瞬时用电量不符合正常瞬时用电量，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量；
当Ixianchang≤Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为无异常用电量、电流并结束算法；
当Ixianchang>Iyichang，表示采集的电网节点现场瞬时电流不符合安全瞬时电流，则输出电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常电流。
7.根据权利要求6所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述当存在现场异常用电量或电流结果时，采集电网节点设备运行状态现场图像数据的操作步骤如下：
S61、当电网节点运行现场异常用电量、电流结果为异常用电量或异常电流时，通过电网节点控制端的无人机携带的拍摄镜头采集电网节点设备运行状态现场图像数据并建立电网节点设备运行状态现场图像数据集合C＝(c1,-,cm,-,cε)，m＝1,2,3,-,ε；其中cm表示采集的第m幅电网节点设备运行状态现场图像数据，ε表示电网节点设备运行状态现场图像数据数量的最大值。
8.根据权利要求7所述的一种利用边缘计算网关实现用电量计算的方法，其特征在于：所述依据所述电网节点设备运行状态现场图像数据与电网节点设备故障运行状态现场图像数据采用数据识别算法进行运行状态图像，分析出电网节点设备运行结果的操作步骤如下：
S71、建立电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合其中dj表示第j幅电网节点设备故障运行状态现场图像数据，/>表示电网节点设备故障运行状态现场图像数据数量的最大值，所述电网节点设备故障运行状态现场图像包括设备线路损坏图像、设备出现短路以及断路引起电火花图像、设备机械零部件损坏图像中至少一种；
S72、采用S42步骤的数据识别算法将电网节点设备运行状态现场图像数据集合C中电网节点设备运行状态现场图像数据cm按照序号有序与电网节点设备故障运行状态现场图像数据集合D中电网节点设备故障运行状态现场图像数据dj进行设备运行状态图像分析，当cm与dj图像匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为存在故障和电网节点设备运行状态现场图像数据cm并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将所述电网节点设备运行结果和所述电网节点设备运行状态现场图像数据cm推送到电网监控中心；
当cm与dj图像未匹配成功，则输出电网节点设备运行结果为不故障并通过边缘计算网关利用物联网通信网络将所述电网节点设备运行结果推送到电网监控中心。
9.一种实现如根据权利要求1-8中任意一项所述的利用边缘计算网关实现用电量计算的方法的系统。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118199062A (zh) * 2024-05-17 2024-06-14 南方电网数字电网科技(广东)有限公司 基于配电网关数据交换的配电站用电管理优化系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008176A (zh) * 2017-11-22 2018-05-08 福州大学 一种光伏阵列实时状态监测与故障定位系统
CN112947585A (zh) * 2021-04-09 2021-06-11 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 基于5g云边端协同的电网无人机巡检方法、装置和系统
CN115695541A (zh) * 2022-09-28 2023-02-03 上海东普信息科技有限公司 基于边缘计算的网点巡检监测方法、装置、设备及存储介质
CN115730526A (zh) * 2022-12-02 2023-03-03 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 一种机场用电负荷的智能监控和预测方法及系统
WO2023160012A1 (zh) * 2022-02-25 2023-08-31 南京信息工程大学 一种用于电网线路随机巡检的无人机辅助边缘计算方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008176A (zh) * 2017-11-22 2018-05-08 福州大学 一种光伏阵列实时状态监测与故障定位系统
CN112947585A (zh) * 2021-04-09 2021-06-11 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 基于5g云边端协同的电网无人机巡检方法、装置和系统
WO2023160012A1 (zh) * 2022-02-25 2023-08-31 南京信息工程大学 一种用于电网线路随机巡检的无人机辅助边缘计算方法
CN115695541A (zh) * 2022-09-28 2023-02-03 上海东普信息科技有限公司 基于边缘计算的网点巡检监测方法、装置、设备及存储介质
CN115730526A (zh) * 2022-12-02 2023-03-03 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 一种机场用电负荷的智能监控和预测方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118199062A (zh) * 2024-05-17 2024-06-14 南方电网数字电网科技(广东)有限公司 基于配电网关数据交换的配电站用电管理优化系统及方法
CN118199062B (zh) * 2024-05-17 2024-07-26 南方电网数字电网科技(广东)有限公司 基于配电网关数据交换的配电站用电管理优化系统及方法

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