CN105652232A - 一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法及***；步骤：计量异常分析数据获取步骤：从用电信息采集***的数据库中获取异常分析所需的数据；逻辑链生成步骤：生成多种单一异常诊断逻辑链；流处理控制步骤：对单一异常诊断逻辑链处理，将结果存储到流处理状态存储模块中；根据流处理状态存储模块中更新的各流处理工作节点的负载状态信息，均衡的向流处理工作节点分配处理任务；流处理工作步骤：完成对电能计量装置的单一异常诊断，实现多个流处理工作节点的并行处理；异常关联诊断步骤：进行关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议，并发送给用电信息采集***；实现了对电能计量装置的快速在线异常诊断。

Description

一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法及***

技术领域

本发明涉及电能计量技术领域，尤其涉及一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法及***。

背景技术

在电力***中，电能计量装置是不可或缺的重要组成部分之一，主要由各种类型的电能表、计量用电压、电流互感器及其二次回路、电能计量柜(箱)等组成，是供电企业实现电能交易的重要依据，其运行状况及采集数据的准确与否直接关系到用户的利益及供电企业的经济效益。同时，随着我国新一轮电力体制改革的推进，鼓励社会资本进入售电市场，供电公司为提升客户满意度及其自身的市场竞争能力，提升电能计量装置的运维效率，在电能计量装置的检测及故障快速恢复等方面开展了研究。

传统的用户电能计量装置检测工作主要依靠检测人员定期到用电现场进行检验检测，大量时间都花费到了赶往用电现场的路途中，降低了工作效率。随着微电子技术、通信技术等的不断发展和完善，加快了电能表向智能化方向发展；同时，供电公司已建有用电信息采集***，当前采集***已存储了能用于计量装置在线监测的大量信息，包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数以及电能表时钟等数据，但尚未得到充分分析挖掘，这些使得电能表的远程监测和在线诊断越来越受到重视。

此外，随着“全覆盖、全采集”目标的逐步实现，接入的电能计量装置数量增大，数据挖掘水平的提升，均使得在线监控需处理的数据规模激增，同时业务上对电能计量装置异常反馈的及时性要求越来越高，目前的在线监控方法和***难以满足这些现状。目前应对海量数据处理一般采用分布式数据处理模式。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法及***，从用电信息采集***抽取出所需的业务数据，在流处理架构的基础上进行电能计量装置单一异常诊断、异常关联诊断，实现了对电能计量装置的快速在线异常诊断。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，包括如下步骤：

步骤(1)：计量异常分析数据获取步骤：根据从计量异常诊断规则库中获取的单一异常诊断规则对用电信息采集***中待抽取的数据进行配置，从用电信息采集***的数据库中获取异常分析所需的数据，存入计量异常分析数据库；

步骤(2)：逻辑链生成步骤：根据单一异常诊断规则生成多种单一异常诊断逻辑链；

步骤(3)：流处理控制步骤：接收逻辑链生成步骤提交的单一异常诊断逻辑链，对单一异常诊断逻辑链做序列化处理，根据序列化处理产生的逻辑块，为单一异常诊断逻辑链分配处理任务，并将处理结果存储到流处理状态存储模块中；还根据流处理状态存储模块中更新的各流处理工作节点的负载状态信息，均衡的向流处理工作节点分配处理任务；

步骤(4)：流处理工作步骤：运行单一异常诊断逻辑链中的各项处理任务，实时地将各流处理工作节点的负载状态信息存储到流处理状态存储模块中，完成对电能计量装置的单一异常诊断，实现多个流处理工作节点的并行处理；

步骤(5)：异常关联诊断步骤：在单一异常诊断结果的基础上，进行进一步的关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议，并发送给用电信息采集***。

所述计量异常分析数据获取步骤，包括：

信息抽取子步骤：从用电信息采集***中抽取出异常分析基础数据；

数据转换子步骤：获取异常分析基础数据，处理由于通信原因造成的数据冗余及缺失，去除冗余数据，补召缺失数据，并根据计量单一异常诊断业务需求将抽取的计量异常分析数据进行合并、转化和分拆操作，形成异常分析所需的分析数据；

数据加载子步骤：将异常分析所需的分析数据加载到计量异常分析数据库中。

异常分析基础数据包括电能表开表盖事件、终端状态量变位记录等计量装置相关的事件信息，有功电能示值、功率曲线等电能计量装置采集到的数据，费控报文等采集***向电能计量装置下发的控制指令报文，用户合同容量、最大需量等计量装置档案等。

所述流处理工作步骤，包括：

守护子步骤：从流处理状态存储模块中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表以及流处理工作节点需处理的逻辑块，并分发给工作子步骤；同时监控处理任务的心跳信息和流处理工作节点的负载状态情况，存储到流处理状态存储模块中；守护子步骤采用轮询的方式查询流处理状态存储模块中是否有更新的信息，及时更新本地信息。

工作子步骤：从守护子步骤获取流处理工作节点需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块运行的顺序关系建立逻辑块与其它工作模块的连接，完成电能计量装置的实时单一异常分析，生成单一异常诊断结果。

所述异常关联诊断步骤，包括：

关联匹配子步骤：从流处理工作步骤获取单一异常诊断结果，并根据从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型进行规则匹配，匹配统计得到存在关联关系的主题及主题间关联度，进而得出电能计量装置的关联诊断结果；

关联分析子步骤：从关联匹配子步骤获取存在关联关系的主题及主题间关联度，从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型，通过关联分析算法实现多主题的异常关联分析，根据异常关联分析结果，判定电能计量装置所处的状态，进而采取相应的应对措施。

所述计量异常诊断规则库，用于集中存储从电能计量装置实际运维工作中提取出的电能计量装置异常诊断规则，包括进行电能计量设备单一异常分析的单一异常诊断规则，和在单一异常诊断规则基础上进行电能计量设备异常关联诊断的异常关联诊断模型两部分。

所述单一异常诊断规则中包含诊断方法、阈值等级、面向用户、所需的数据源和分析频度等信息；所述异常关联诊断模型中包含关联主题、关联度和现场运维建议等信息。

单一异常诊断规则和异常关联诊断模型均通过规则描述语言表示成产生式规则，生成的产生式规则表示为If(条件)Then(行为)的结构。采用产生式规则的形式进行存储，存储到计量异常诊断规则库中。

所述计量异常分析数据库，存储计量异常分析数据获取步骤从用电信息采集***中抽取的各项数据及分析结果信息，向流处理工作步骤提供分析数据基础。

所述流处理状态存储模块，至少包括3个存储节点，用于存储流处理控制步骤和流处理工作步骤的信息，流处理控制步骤和流处理工作步骤均从流处理状态存储模块交互信息，实现分布式协调，保证流处理集群的一致性。

所述步骤(1)配置待抽取的数据的抽取范围和抽取策略。

所述步骤(1)异常分析所需的数据包括电能计量装置的档案数据及实时业务数据。

所述步骤(2)每个单一异常诊断逻辑链包括一个数据输入逻辑块和若干个数据处理逻辑块；

所述步骤(2)：每个单一异常诊断主题生成一个逻辑链；逻辑块中包含有处理代码和逻辑块运行的顺序关系。所述多种单一异常诊断逻辑链包括事件重复上报诊断逻辑链、电能表停走诊断逻辑链、电压断相诊断逻辑链、需量超容诊断逻辑链等。

所述步骤(3)为数据输入逻辑块和数据处理逻辑块分别配置处理任务。

所述步骤(3)：计量单一异常诊断任务的分配和监听流处理工作步骤，对计量单一异常诊断的分布式流处理过程进行统一管控；

所述步骤(3)建立单一异常诊断逻辑链的心跳目录，保存该单一异常诊断逻辑链中所有处理任务的心跳信息，将单一异常诊断逻辑链、数据输入逻辑块和若干个数据处理逻辑块与处理任务的映射关系、心跳目录存储到流处理状态存储模块中。

所述步骤(4)的每个流处理工作节点包括一个守护模块和若干个工作模块。

所述步骤(1)计量异常分析数据获取步骤，根据配置，周期性的从用电信息采集***中抽取单一异常诊断业务数据，包括事件、采集数据、指令报文及计量装置档案等数据，然后对抽取的单一异常诊断业务数据进行转换处理，保证数据的准确性和一致性，最后将处理后的分析数据加载到计量异常分析数据库中。

根据单一异常诊断规则，分析其中的处理逻辑及数据流向关系，将分析过程合理的切分为多个逻辑完整的处理节点，为每类规则定义了一个数据输入逻辑块和多个数据处理逻辑块，每个逻辑块中均包含处理代码和逻辑块运行的顺序关系，从而生成完整的单一异常诊断逻辑链。其中，数据输入逻辑块包含数据读取和封装逻辑，用于从计量异常分析数据库中读取所需数据并且把数据按日期和计量装置封装成一个数据块的形式；数据处理逻辑块包含处理逻辑，用于按照配置的程序处理数据输入逻辑块以及前序数据处理逻辑块输入的数据块，向后序数据处理逻辑块输出中间结果或者输出最终结果。

将单一异常诊断逻辑链提交给流处理控制步骤，流处理控制步骤接收并对单一异常诊断逻辑链进行必要的校验后，对其包含的数据输入逻辑块和数据处理逻辑块进行分析，为每个逻辑块分别配置一个或多个处理任务，生成逻辑块与处理任务的映射关系，并建立单一异常诊断逻辑链的心跳目录，用于保存该逻辑链中所有处理任务的心跳信息，将单一异常诊断逻辑链、逻辑块与处理任务的映射关系、心跳目录等存储到流处理状态存储模块中。

一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，包括：

计量异常分析数据获取模块：根据从计量异常诊断规则库中获取的单一异常诊断规则对用电信息采集***中待抽取的数据进行配置，从用电信息采集***的数据库中获取异常分析所需的数据，存入计量异常分析数据库；

逻辑链生成模块：根据单一异常诊断规则生成多种单一异常诊断逻辑链；

流处理控制模块：接收逻辑链生成模块提交的单一异常诊断逻辑链，对单一异常诊断逻辑链做序列化处理，根据序列化处理产生的逻辑块，为单一异常诊断逻辑链分配处理任务，并将处理结果存储到流处理状态存储模块中；还根据流处理状态存储模块中更新的各流处理工作节点的负载状态信息，均衡的向流处理工作节点分配处理任务；

流处理工作模块：运行单一异常诊断逻辑链中的各项处理任务，实时地将各流处理工作节点的负载状态信息存储到流处理状态存储模块中，完成对电能计量装置的单一异常诊断，实现多个流处理工作节点的并行处理；

异常关联诊断模块：在单一异常诊断结果的基础上，进行进一步的关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议，并发送给用电信息采集***。

所述计量异常分析数据获取模块，包括：

信息抽取子模块：从用电信息采集***中抽取出异常分析基础数据；

数据转换子模块：获取异常分析基础数据，处理由于通信原因造成的数据冗余及缺失，去除冗余数据，补召缺失数据，并根据计量单一异常诊断业务需求将抽取的计量异常分析数据进行合并、转化和分拆操作，形成异常分析所需的分析数据；

数据加载子模块：将异常分析所需的分析数据加载到计量异常分析数据库中。

异常分析基础数据包括：电能表开表盖事件、终端状态量变位记录等计量装置相关的事件信息，有功电能示值、功率曲线等电能计量装置采集到的数据，费控报文等采集***向电能计量装置下发的控制指令报文，用户合同容量、最大需量等计量装置档案等。

所述流处理工作模块，包括：

守护子模块：从流处理状态存储模块中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表以及流处理工作节点需处理的逻辑块，并分发给工作子模块；同时监控处理任务的心跳信息和流处理工作节点的负载状态情况，存储到流处理状态存储模块中；守护子模块采用轮询的方式查询流处理状态存储模块中是否有更新的信息，及时更新本地信息。

工作子模块：从守护子模块获取流处理工作节点需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块中包含的逻辑块运行的顺序关系建立逻辑块与其它工作模块的连接，完成电能计量装置的实时单一异常分析，生成单一异常诊断结果。

所述异常关联诊断模块，包括：

关联匹配子模块：从流处理工作模块获取单一异常诊断结果，并根据从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型进行规则匹配，匹配统计得到存在关联关系的主题及主题间关联度，进而得出电能计量装置的关联诊断结果；

关联分析子模块：从关联匹配子模块获取存在关联关系的主题及主题间关联度，从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型，通过关联分析算法实现多主题的异常关联分析，根据异常关联分析结果，判定电能计量装置所处的状态，进而采取相应的应对措施。

所述计量异常诊断规则库，用于集中存储从电能计量装置实际运维工作中提取出的电能计量装置异常诊断规则，包括进行电能计量设备单一异常分析的单一异常诊断规则，和在单一异常诊断规则基础上进行电能计量设备异常关联诊断的异常关联诊断模型两部分。

所述单一异常诊断规则中包含诊断方法、阈值等级、面向用户、所需的数据源和分析频度等信息；所述异常关联诊断模型中包含关联主题、关联度和现场运维建议等信息。

单一异常诊断规则和异常关联诊断模型均通过规则描述语言表示成产生式规则，生成的产生式规则表示为If(条件)Then(行为)的结构。采用产生式规则的形式进行存储，存储到计量异常诊断规则库中。

所述计量异常分析数据库，存储计量异常分析数据获取模块从用电信息采集***中抽取的各项数据及分析结果信息，向流处理工作模块提供分析数据基础。

所述流处理状态存储模块，至少包括3个存储节点，用于存储流处理控制模块和流处理工作模块的信息，流处理控制模块和流处理工作模块均从流处理状态存储模块交互信息，实现分布式协调，保证流处理集群的一致性。

所述计量异常分析数据获取模块配置待抽取的数据的抽取范围和抽取策略。

所述计量异常分析数据获取模块异常分析所需的数据包括电能计量装置的档案数据及实时业务数据。

所述逻辑链生成模块每个单一异常诊断逻辑链包括一个数据输入逻辑块和若干个数据处理逻辑块；

所述逻辑链生成模块每个单一异常诊断主题生成一个逻辑链；逻辑块中包含有处理代码和逻辑块运行的顺序关系。所述多种单一异常诊断逻辑链包括事件重复上报诊断逻辑链、电能表停走诊断逻辑链、电压断相诊断逻辑链、需量超容诊断逻辑链等。

所述流处理控制模块为数据输入逻辑块和数据处理逻辑块分别配置处理任务。

所述流处理控制模块计量单一异常诊断任务的分配和监听流处理工作模块，对计量单一异常诊断的分布式流处理过程进行统一管控；

所述流处理控制模块建立单一异常诊断逻辑链的心跳目录，保存该单一异常诊断逻辑链中所有处理任务的心跳信息，将单一异常诊断逻辑链、数据输入逻辑块和若干个数据处理逻辑块与处理任务的映射关系、心跳目录存储到流处理状态存储模块中。

所述流处理工作模块的每个流处理工作节点包括一个守护模块和若干个工作模块。

各流处理工作节点中的守护模块实时监控其工作模块中运行的处理任务的心跳信息，包括心跳时间、任务运行时间及统计信息等，用于监测处理任务运行情况，同时获取各流处理工作节点的负载状态信息，均存储到流处理状态存储模块的心跳目录中。

流处理控制模块从流处理状态存储模块中获取各处理任务的心跳信息及流处理工作节点的负载状态信息，据此均衡的向流处理工作节点分配处理任务，形成反映处理任务与工作节点对应关系的任务分配表，并将生成的任务分配表写入流处理状态存储模块，若有新的处理任务或者处理任务超时则更新任务分配表。

各流处理工作节点中的守护模块从流处理状态存储模块中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表，统计任务分配表中分配到本节点中每个工作模块的处理任务，根据逻辑块和处理任务映射关系，再从流处理状态存储模块中获取相应的逻辑块，并分发给工作模块。守护模块采用轮询的方式查询流处理状态存储模块中是否有更新的信息，及时更新本地信息。

工作模块接收到守护模块的命令启动后，从守护模块获取需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块运行的顺序关系建立与其它工作模块的连接，其中数据输入逻辑块从计量异常分析数据库不断获取分析数据，数据处理逻辑块按照代码处理流入的数据，向后输出处理结果，最终完成实时单一异常诊断，生成单一异常诊断结果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明应用于电能计量装置监测，将流处理思想引入到电能计量装置的实时在线异常诊断，提高了计量在线监测的实时性，降低人力成本；

(2)本发明将电能计量装置异常诊断规则与诊断装置***代码分离，可实现计量异常分析、诊断规则的灵活制定及更改，提升***灵活性、可扩展性及可维护性。

(3)流处理模式在面向动态数据的处理领域具有极大的优势，分布式流处理具有伸缩性、实时性等特征，是应对这种实时性高、逻辑性强的业务处理需求的一种良好工具。因此，本发明在用电信息采集***的基础上，对其业务数据进行分析，采用分布式流处理思想，设计一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***和方法，以支撑计量装置监测业务。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1，是基于本发明实现的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，该***包括计量异常诊断规则库1、计量异常分析数据获取模块2、计量异常分析数据库3、逻辑链生成模块4、流处理控制模块5、流处理状态存储模块6、流处理工作模块7、异常关联诊断模块8；所述计量异常分析数据获取模块2包括信息抽取模块201、数据转换模块202、数据加载模块203；所述流处理状态存储模块6至少要包含3个以上存储节点；所述流处理工作模块7包含n个流处理工作节点，每个节点包括守护模块701和多个工作模块702；所述异常关联诊断模块8包括关联匹配模块801和关联分析模块802。

计量异常诊断规则库1，用于集中存储由领域专家从电能计量装置实际运维经验中提取出的电能计量装置异常诊断知识，包括进行电能计量设备单一异常分析的单一异常诊断知识，和在前者基础上进行电能计量设备异常关联诊断的异常关联诊断知识两部分，单一异常诊断知识中包含诊断方法、阈值等级、面向用户、所需的数据源和分析频度等信息，异常关联诊断知识中包含关联主题、关联度和现场运维建议等信息。并通过规则描述语言表示成一系列产生式规则，生成的产生式规则表示为If(条件)Then(行为)的结构。

计量异常分析数据获取模块2，用于通过接口与用电信息采集***交互，根据单一异常诊断规则配置数据抽取范围和策略，从用电信息采集***数据库中获取所需的电能计量装置的档案数据及实时业务数据，并将这些业务数据转换为异常分析所需的分析数据，存入计量异常分析数据库3。

所述计量异常分析数据获取模块2还包括以下模块：信息抽取模块201，用于基于配置的抽取信息，通过WebService接口、中间件等多种方式从用电信息采集***中抽取出分析数据基础，包括电能表开表盖事件、终端状态量变位记录等计量装置相关的事件信息，有功电能示值、功率曲线等电能计量装置采集到的数据，费控报文等采集***向电能计量装置下发的控制指令报文，用户合同容量、最大需量等计量装置档案等。

数据转换模块202，用于从信息抽取模块201获取计量异常分析原始数据，处理由于通信原因造成的数据冗余及缺失，去除冗余数据，补召缺失数据，并根据计量单一异常诊断业务需求将抽取的计量异常分析数据进行合并、转化和分拆等转换操作，形成异常分析所需的分析数据。

数据加载模块203，用于将数据转换模块202处理完成的数据加载到计量异常分析数据库3中。

计量异常分析数据库3，用于存储计量异常分析数据获取模块2从用电信息采集***中抽取的各项数据及分析结果信息，向流处理工作模块7提供分析数据基础，采用关系型数据库进行存储。

逻辑链生成模块4，用于根据单一异常诊断规则生成多种单一异常诊断逻辑链，每个单一异常诊断主题生成一个逻辑链，如事件重复上报诊断逻辑链、电能表示值不平诊断逻辑链、电压断相诊断逻辑链、需量超容诊断逻辑链等。每个逻辑链可包括一个数据输入逻辑块和多个数据处理逻辑块，逻辑块中包含有处理代码和逻辑块运行的顺序关系。

流处理控制模块5，用于计量单一异常诊断任务的分配和流处理工作模块7的监听，对计量单一异常诊断的分布式流处理过程进行统一管控。流处理控制模块接收逻辑链生成模块提交的单一异常诊断逻辑链，对逻辑链做序列化，为其包含的数据输入逻辑块和数据处理逻辑块分别配置一个或多个处理任务，并建立单一异常诊断逻辑链的心跳目录，保存该逻辑链中所有处理任务的心跳信息，将单一异常诊断逻辑链、逻辑块与处理任务的映射关系、心跳目录等存储到流处理状态存储模块6中。从流处理状态存储模块6中获取各处理任务的心跳信息，以及流处理工作模块7中各流处理工作节点的负载状态信息，在此基础上均衡的向流处理工作节点分配处理任务，并将生成的任务分配表写入流处理状态存储模块6。

流处理状态存储模块6，至少包括3个存储节点保证本模块的高可用性，用于存储流处理控制模块5和流处理工作模块7的状态信息和配置信息，如逻辑块、逻辑块和处理任务的映射关系、任务分配表、心跳信息、流处理工作节点的状态等，流处理控制模块5和流处理工作模块7均与本模块6通信获取信息，实现分布式协调，保证流处理集群的一致性。

流处理工作模块7，用于运行单一异常诊断逻辑链中的各项处理任务以完成对电能计量装置的单一异常诊断，可实现多个流处理工作节点的并行处理，每个流处理工作节点包括一个守护模块701和多个工作模块702。

所述流处理工作模块7还包括以下模块：

守护模块701，用于管理本流处理工作节点上的工作模块，从流处理状态存储模块6中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表以及本节点需处理的逻辑块，并分发给工作模块702。同时监控处理任务的心跳信息和本节点的负载状态情况，存储到流处理状态存储模块6中。守护模块701采用轮询的方式查询流处理状态存储模块6中是否有更新的信息，及时更新本地信息。

工作模块702，用于从守护模块701获取需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块运行的顺序关系(逻辑块可以理解为一个代码模块，众多逻辑块运行时，是有先后顺序的，这里要描述的就是根据逻辑块的顺序关系将所有逻辑块连接起来，组成一个完整的处理流程)建立与其它工作模块的连接，完成电能计量装置的实时单一异常分析，生成单一异常诊断结果。

异常关联诊断模块8，用于在单一异常诊断结果的基础上，进行进一步的关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议并发送给用电信息采集***。

所述异常关联诊断模块8还包括以下模块：

关联匹配模块801，用于从流处理工作模块7获取单一异常诊断结果，统计某日某一电能计量装置的单一异常诊断结果，并根据从计量异常诊断规则库1中获取的异常关联诊断模型进行规则匹配，匹配统计可将哪些主题关联及主题间关联度，得出该日该电能计量装置的关联诊断结果，如出现疑似窃电、设备故障等，以及相应的运维建议。

关联分析模块802，用于从关联匹配模块801获取汇总后的关联主题及关联度，从计量异常诊断规则库1中获取异常关联诊断模型，通过关联分析算法实现多主题的异常关联分析，根据结果判定该电能计量装置处于未出现异常、需持续关注、需辅助判定和异常确诊四种状态中的哪种状态，并采取相应的应对措施，其中对于需辅助判定和异常确诊两种状态的电能计量装置，将关联分析模块801中得到的该电能计量装置的关联诊断结果及运维建议进行封装，形成本日所有电能计量装置的计量异常诊断结果及运维建议，将诊断结果和运维建议发送给用电信息采集***。

以电能表停走这一异常诊断主题为例，本发明工作过程介绍如下：

步骤A：领域专家为电能表停走这一单一异常制定诊断规则，其面向用户为所有用户，数据源为日冻结正/反向有功电能示值和三相电流日曲线，分析频度为一天，诊断方法为：电能表2天内日正/反向有功总电能示值的差值等于0，且该时段内监测到三相电流I_A，I_B，I_C任意相有3个点大于0.1A。则电能表停走诊断规则表示为：

将上述抽象出的单一异常诊断规则存入计量异常诊断规则库1中。

而进行多主题的异常关联分析时，采用的异常关联诊断模型包括关联主题模型、主题权值模型、关联分析算法、结果判定区间等部分。

如电能表停走这一主题相关的关联主题模型定义如下：

可表示为：

可定义所有异常主题权值模型如下：

在关联主题模型和异常主题权值模型的基础上定义关联分析算法进行多主题的异常关联分析，可采用如下算法：

$E=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i+\frac{1}{2}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{R}_{jk}$

其中n为同时发生的异常主题数量，P_i为第i个主题的权值，P_jk为第j个主题和第k个主题的关联度。

根据经验设置结果判定区间，可定义如下：

将上述抽象出的关联主题模型、主题权值模型、关联分析算法、结果判定区间等作为异常关联诊断模型存入计量异常诊断规则库1中。

步骤B：根据步骤A生成的所有单一异常诊断规则的数据源及频度要求，配置计量异常分析数据获取模块2中的信息抽取模块201，周期性的从用电信息采集***中抽取所需单一异常诊断业务数据。为分析是否存在电能表停走，配置并通过中间件从用电信息采集***中获取所有需监测电能计量装置的日冻结正/反向有功电能示值和三相电流日曲线数据，周期为每天一次，存储到计量异常分析数据库3中。

步骤C：根据步骤A生成的电能表停走诊断规则，制定电能表停走诊断逻辑链，将其切分为1个数据输入逻辑块和2个数据处理逻辑块：

数据输入逻辑块包含的实现逻辑为从计量异常分析数据库3中不断读取日冻结正/反向有功电能示值和三相电流日曲线，并据按电能计量装置将其当日和2日前的日冻结正/反向有功电能示值、当日和前一日的三相电流日曲线数封装为数据块，发送给数据处理逻辑块1；

数据处理逻辑块1包含的实现逻辑为接收数据输入逻辑块发送的数据块，判断其中的三相电流共576个采集点中是否至少有3个点大于0.1A，将满足条件的电能计量装置的当日和2日前的日冻结正/反向有功电能示值封装为新数据块，发送给数据处理逻辑块2；

数据处理逻辑块2包含的实现逻辑为接收数据处理逻辑块1发送的数据块，计算这一计量装置的该日电能示值和2日前电能示值的差，若为0则判断这一计量装置出现电能表停走异常。

在此基础上，编写相应的代码封装入数据输入逻辑块和数据处理逻辑块，形成电能表停走诊断逻辑链。

步骤D：将电能表停走诊断逻辑链提交给流处理控制模块5，流处理控制模块5接收并对电能表停走诊断逻辑链进行必要的校验，如该逻辑链是否已存在、是否可用等。

校验无误后，对其包含的数据输入逻辑块和数据处理逻辑块进行分析，为这3个逻辑块分别配置处理任务，如下表所示，生成逻辑块与处理任务的映射关系。处理任务的配置不仅考虑所有计量异常分析逻辑链的处理任务的复杂程度，还考虑流处理工作节点中工作模块702的个数。

电能表停走诊断逻辑块	电能表停走诊断处理任务
		数据输入逻辑块	Task1，Task2，Task3
数据处理逻辑块1	Task4，Task5，Task6，Task7
		数据处理逻辑块2	Task8，Task9

同时，为电能表停走诊断逻辑链建立心跳目录，用于保存该逻辑链中所有处理任务的心跳信息，将3个逻辑块内容、逻辑块与处理任务的映射关系、心跳目录等存储到流处理状态存储模块6中。

步骤E：各流处理工作节点中的守护模块701实时监控其工作模块702中运行的处理任务的心跳信息，包括心跳时间、任务运行时间及统计信息等，同时获取各流处理工作节点的负载状态信息，存储到流处理状态存储模块6的心跳目录中。

步骤F：流处理控制模块5从流处理状态存储模块6中获取各处理任务的心跳信息及流处理工作模块7各节点的负载状态信息，据此均衡的向流处理工作节点分配电能表停走诊断处理任务，形成反映处理任务与工作模块702对应关系的任务分配表，如下表所示，并将生成的任务分配表写入流处理状态存储模块6，若有新的处理任务或者处理任务超时则更新任务分配表。

电能表停走诊断处理任务	工作模块
		Task1	流处理工作节点1工作模块3
Task2	流处理工作节点3工作模块1
		Task3	流处理工作节点2工作模块4
……	……

步骤G：各流处理工作节点中的守护模块701从流处理状态存储模块6中获取电能表停走诊断的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表，统计任务分配表中分配到本节点中每个工作模块702的处理任务，根据逻辑块和处理任务映射关系，再从流处理状态存储模块6中获取相应的逻辑块，并分发给工作模块702。守护模块701采用轮询的方式查询流处理状态存储模块6中是否有更新的信息，及时更新本地信息。

步骤H：工作模块702接收到守护模块701的命令启动后，从守护模块701获取需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块运行的顺序关系建立与其它工作模块的连接。

其中，处理数据输入逻辑块的工作模块从计量异常分析数据库不断读取日冻结正/反向有功电能示值和三相电流日曲线，并据按电能计量装置将其当日和2日前的日冻结正/反向有功电能示值、当日和前一日的三相电流日曲线数封装为电能计量装置当日的电能表停走诊断数据块，根据逻辑块运行的顺序关系查找到处理数据处理逻辑块1的工作模块，建立数据连接；

处理数据处理逻辑块1的工作模块与处理数据输入逻辑块的工作模块建立连接后，获取封装好的数据块，判断其中的三相电流576个采集点中是否至少有3个点大于0.1A，将满足条件的电能计量装置的当日和2日前的日冻结正/反向有功电能示值封装为新数据块，查找到处理数据处理逻辑块2的工作模块，建立数据连接；

处理数据处理逻辑块2的工作模块接收处理数据处理逻辑块1的工作模块发送的包含电能示值的数据块，计算这一计量装置的该日电能示值和2日前电能示值的差，若为0则判断这一计量装置出现电能表停走异常。

步骤I：关联匹配模块801从流处理工作模块7获取产生的单一异常诊断结果，统计该电能计量装置当日出现的所有单一异常，假设同时出现了电能表开盖异常和电能表停走异常，则根据异常关联诊断模型，判断出该电能表发生疑似窃电的概率为1.0，现场运维建议为检查表盖和端钮盖、读取电能表示值。

步骤J：关联分析模块802从关联匹配模块801获知当日该电能计量装置出现了电能表开盖和电能表停走2种异常，诊断可能发生疑似窃电，通过关联分析算法计算得到该电能计量装置当日发生疑似窃电的E为

$E=0.9+0.4+\frac{1}{2}\×1.0=1.8$

根据结果判定该电能计量装置处于需辅助判定状态，需以曲线数据等辅助判定，对确认的异常向用电信息采集***告警，并将关联分析模块中得到的该电能计量装置的关联诊断结果及运维建议进行封装，形成本日所有电能计量装置的计量异常诊断结果及运维建议，发送给用电信息采集***。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤(1)：计量异常分析数据获取步骤：根据从计量异常诊断规则库中获取的单一异常诊断规则对用电信息采集***中待抽取的数据进行配置，从用电信息采集***的数据库中获取异常分析所需的数据，存入计量异常分析数据库；

步骤(2)：逻辑链生成步骤：根据单一异常诊断规则生成多种单一异常诊断逻辑链；

步骤(3)：流处理控制步骤：接收逻辑链生成步骤提交的单一异常诊断逻辑链，对单一异常诊断逻辑链做序列化处理，根据序列化处理产生的逻辑块，为单一异常诊断逻辑链分配处理任务，并将处理结果存储到流处理状态存储模块中；还根据流处理状态存储模块中更新的各流处理工作节点的负载状态信息，均衡的向流处理工作节点分配处理任务；

步骤(4)：流处理工作步骤：运行单一异常诊断逻辑链中的各项处理任务，实时地将各流处理工作节点的负载状态信息存储到流处理状态存储模块中，完成对电能计量装置的单一异常诊断，实现多个流处理工作节点的并行处理；

步骤(5)：异常关联诊断步骤：在单一异常诊断结果的基础上，进行进一步的关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议，并发送给用电信息采集***。

2.如权利要求1所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，其特征是，

所述计量异常分析数据获取步骤，包括：

信息抽取子步骤：从用电信息采集***中抽取出异常分析基础数据；

数据转换子步骤：获取异常分析基础数据，处理由于通信原因造成的数据冗余及缺失，去除冗余数据，补召缺失数据，并根据计量单一异常诊断业务需求将抽取的计量异常分析数据进行合并、转化和分拆操作，形成异常分析所需的分析数据；

数据加载子步骤：将异常分析所需的分析数据加载到计量异常分析数据库中。

3.如权利要求1所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，其特征是，

所述流处理工作步骤，包括：

守护子步骤：从流处理状态存储模块中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表以及流处理工作节点需处理的逻辑块，并分发给工作子步骤；同时监控处理任务的心跳信息和流处理工作节点的负载状态情况，存储到流处理状态存储模块中；守护子步骤采用轮询的方式查询流处理状态存储模块中是否有更新的信息，及时更新本地信息；

工作子步骤：从守护子步骤获取流处理工作节点需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块运行的顺序关系建立逻辑块与其它工作模块的连接，完成电能计量装置的实时单一异常分析，生成单一异常诊断结果。

4.如权利要求1所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，其特征是，

所述异常关联诊断步骤，包括：

关联匹配子步骤：从流处理工作步骤获取单一异常诊断结果，并根据从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型进行规则匹配，匹配统计得到存在关联关系的主题及主题间关联度，进而得出电能计量装置的关联诊断结果；

关联分析子步骤：从关联匹配子步骤获取存在关联关系的主题及主题间关联度，从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型，通过关联分析算法实现多主题的异常关联分析，根据异常关联分析结果，判定电能计量装置所处的状态，进而采取相应的应对措施。

5.如权利要求1所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断方法，其特征是，

所述计量异常诊断规则库，用于集中存储从电能计量装置实际运维工作中提取出的电能计量装置异常诊断规则，包括进行电能计量设备单一异常分析的单一异常诊断规则，和在单一异常诊断规则基础上进行电能计量设备异常关联诊断的异常关联诊断模型两部分；

所述计量异常分析数据库，存储计量异常分析数据获取步骤从用电信息采集***中抽取的各项数据及分析结果信息，向流处理工作步骤提供分析数据基础；

所述流处理状态存储模块，至少包括3个存储节点，用于存储流处理控制步骤和流处理工作步骤的信息，流处理控制步骤和流处理工作步骤均从流处理状态存储模块交互信息，实现分布式协调，保证流处理集群的一致性。

6.一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，其特征是，包括：

计量异常分析数据获取模块：根据从计量异常诊断规则库中获取的单一异常诊断规则对用电信息采集***中待抽取的数据进行配置，从用电信息采集***的数据库中获取异常分析所需的数据，存入计量异常分析数据库；

逻辑链生成模块：根据单一异常诊断规则生成多种单一异常诊断逻辑链；

流处理控制模块：接收逻辑链生成模块提交的单一异常诊断逻辑链，对单一异常诊断逻辑链做序列化处理，根据序列化处理产生的逻辑块，为单一异常诊断逻辑链分配处理任务，并将处理结果存储到流处理状态存储模块中；还根据流处理状态存储模块中更新的各流处理工作节点的负载状态信息，均衡的向流处理工作节点分配处理任务；

流处理工作模块：运行单一异常诊断逻辑链中的各项处理任务，实时地将各流处理工作节点的负载状态信息存储到流处理状态存储模块中，完成对电能计量装置的单一异常诊断，实现多个流处理工作节点的并行处理；

异常关联诊断模块：在单一异常诊断结果的基础上，进行进一步的关联诊断，生成计量异常诊断结果和运维建议，并发送给用电信息采集***。

7.如权利要求6所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，其特征是，

所述计量异常分析数据获取模块，包括：

信息抽取子模块：从用电信息采集***中抽取出异常分析基础数据；

数据转换子模块：获取异常分析基础数据，处理由于通信原因造成的数据冗余及缺失，去除冗余数据，补召缺失数据，并根据计量单一异常诊断业务需求将抽取的计量异常分析数据进行合并、转化和分拆操作，形成异常分析所需的分析数据；

数据加载子模块：将异常分析所需的分析数据加载到计量异常分析数据库中。

8.如权利要求6所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，其特征是，

所述流处理工作模块，包括：

守护子模块：从流处理状态存储模块中获取所有的逻辑块和处理任务映射关系、任务分配表以及流处理工作节点需处理的逻辑块，并分发给工作子模块；同时监控处理任务的心跳信息和流处理工作节点的负载状态情况，存储到流处理状态存储模块中；守护子模块采用轮询的方式查询流处理状态存储模块中是否有更新的信息，及时更新本地信息；

工作子模块：从守护子模块获取流处理工作节点需处理的逻辑块，运行逻辑块中的处理代码，并根据逻辑块中包含的逻辑块运行的顺序关系建立逻辑块与其它工作模块的连接，完成电能计量装置的实时单一异常分析，生成单一异常诊断结果。

9.如权利要求6所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，其特征是，

所述异常关联诊断模块，包括：

关联匹配子模块：从流处理工作模块获取单一异常诊断结果，并根据从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型进行规则匹配，匹配统计得到存在关联关系的主题及主题间关联度，进而得出电能计量装置的关联诊断结果；

关联分析子模块：从关联匹配子模块获取存在关联关系的主题及主题间关联度，从计量异常诊断规则库中获取异常关联诊断模型，通过关联分析算法实现多主题的异常关联分析，根据异常关联分析结果，判定电能计量装置所处的状态，进而采取相应的应对措施。

10.如权利要求6所述的一种基于流处理的电能计量装置在线异常诊断***，其特征是，

所述计量异常诊断规则库，用于集中存储从电能计量装置实际运维工作中提取出的电能计量装置异常诊断规则，包括进行电能计量设备单一异常分析的单一异常诊断规则，和在单一异常诊断规则基础上进行电能计量设备异常关联诊断的异常关联诊断模型两部分；

所述计量异常分析数据库，存储计量异常分析数据获取模块从用电信息采集***中抽取的各项数据及分析结果信息，向流处理工作模块提供分析数据基础；

所述流处理状态存储模块，至少包括3个存储节点，用于存储流处理控制模块和流处理工作模块的信息，流处理控制模块和流处理工作模块均从流处理状态存储模块交互信息，实现分布式协调，保证流处理集群的一致性。