CN110445875B - 一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台 - Google Patents

一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台 Download PDF

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CN110445875B CN201910756308.1A CN201910756308A CN110445875B CN 110445875 B CN110445875 B CN 110445875B CN 201910756308 A CN201910756308 A CN 201910756308A CN 110445875 B CN110445875 B CN 110445875B
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Abstract

一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，包括：物联模块；通信模块；控制模块；各个子***，其包括：环境监控子***；智能图像监控及可视对讲子***；门禁控制子***；空调节能及设备控制子***；SF6监测报警子***；电缆温度监测报警子***；控制模块包括：规约配置模块，用于控制各个子***和模块的工作；联动配置模块，用于在各个子***之间进行联动操作；存储模块，用于压缩存储各个子***上传的数据，其包括：分块单元，用于将数据分块；去重单元，用于将重复的数据块删除。

Description

一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台
技术领域
本申请涉及下一代信息网络产业技术领域，尤其涉及一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台。
背景技术
辅助***是变电站的重要支撑***，承担着为变电站日常安全、可靠运维保驾护航的重任。辅助***主要包括视频监控、安全警卫、消防报警、环境监测、SF6气体泄漏监测、门禁、灯光、空调、风机、水泵等相关辅助子***。
与常规变电站相比，智能变电站对辅助***有着更高的要求。建设智能变电站辅助***的综合监控平台，可以实现辅助***各分散子***的综合监控，实现子***的整合和联动，实现向监控中心(主站)的远传，从而优化辅助***的整体管理，更好地发挥辅助***的作用。
由于辅助***数量多，监测上传的数据量非常巨大，当前的智能变电站辅助***的综合监控平台面临存储空间严重不足的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台。
根据本申请实施例，提供一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，包括：
物联模块，用于提供物联网连接；
通信模块，用于提供通信网连接；
控制模块，用于通过通信模块向主站***上传数据，并通过物联模块连接各个子***；
各个子***，其包括：
环境监控子***，用于监控变电站现场的工作环境；
智能图像监控及可视对讲子***，用于实时采集变电站现场的图像，并向用户提供对讲功能；
门禁控制子***，用于监控变电站现场的出入口；
空调节能及设备控制子***，用于监控变电站现场的空调及通风灯光和用水设备；
SF6监测报警子***，用于监控变电站现场的SF6气体；
电缆温度监测报警子***，用于监控变电站现场的电缆温度；
控制模块包括：
规约配置模块，用于控制各个子***和模块的工作；
联动配置模块，用于在各个子***之间进行联动操作；
存储模块，用于压缩存储各个子***上传的数据，其包括：分块单元，用于将数据分块；去重单元，用于将重复的数据块删除。
优选的，所述分块单元将数据分块包括：
用位操作创建模式指纹；
将模式指纹与数据进行匹配；
以匹配到的位置进行分块。
优选的，用位操作创建模式指纹包括：
构建模式字符串P＝[b1,b2,b3,…bm]，其中，bi(i从1到m)是模式字符串中每个字符的二进制串，二进制的位数为t；
设置数据指纹f(Si)为将b1,b2,b3,…bm的第i位组合得到，其中i取二进制串的第1-t位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的首位向右取m个字符；
步骤4：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤6：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤8：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的首位向右取r个字符，其中r远小于m；
步骤4：从取得的r个字符取第i位组成Xir，然后
步骤4.1：将f(Sir)的首位向右移取r位得到f(Sir)，将Xir与f(Sir)逐一比对，其中i从1到t；
步骤4.2：如果发生不相同，则执行SHL f(Sir),1，然后回到步骤4.1；
步骤4.3：如果回到步骤4.1达到m-r次，则回到步骤2；
步骤4.3：如果i从1到t，均满足Xtr＝f(Sir)，则进入步骤5。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤5：从数据中与P对齐后的首位向右取m个字符；
步骤6：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤8：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤9：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供了一种高效的大数据存储方案，解决了现有技术中基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台中存储空间不足的问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不只是所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征值“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台的框图。参照图1，智能变电站辅助***综合监控平台100包括：
物联模块110，用于提供物联网连接，以满足智能变电站子***通信硬件接口需要，具备对不同子***的采集、控制命令并发功能；
通信模块120，用于提供通信网连接；
控制模块130，用于通过通信模块120向主站***300上传数据，并通过物联模块110连接各个子***；
各个子***，其包括：
环境监控子***，用于监控变电站现场200的工作环境；环境监控子***主机安装在监控室，通过采集和传输技术的应用，利用我公司辅助控制主机，可以实时监测某些重要场所和设备的工作环境(如：电压、电流、温度、湿度、漏水、水位、有害气体、含氧量、风速风向、烟雾、明火等等)；当工作环境出现异常时，可及时显示、报警，并可通过通信IP网络将数据上传至市级和省级调度中心。本子***由设备终端和***平台两大部分组成，设备终端主要包含辅助控制主机和各种传感器。***平台主要是在电脑上可以直观的显示出被监测量的大小或状态，以及被监测量的实时值或各种故障发生的情况。
智能图像监控及可视对讲子***，用于实时采集变电站现场200的图像，并向用户提供对讲功能；变电站智能图像监控及可视对讲***基于数字硬盘录像机硬件设备，并以网络视频集中监控***管理软件为核心，执行强大的***功能。目前支持海康和大华的全系列数字监控以及网络摄像机设备。
门禁控制子***，用于监控变电站现场200的出入口；门禁***是指基于现代电子与信息技术，在变电站的出入口安装自动识别***，通过对人(或物)的进出实施放行、拒绝、记录等操作的智能化管理***。它是利用非接触式智能卡或指纹代替传统的人工查验证件放行、用钥匙开门的落后方式，***自动识别智能卡上的身份信息和门禁权限信息，持卡人只有在规定的时间和在有权限的门禁点刷卡后，门禁点才能自动开门放行允许出入，否则对非法入侵拒绝开门并输出报警信号。由于门禁权限可以随时更改，因此，无论人员怎样变化和流动，都可及时更新门禁权限，不存在钥匙开门方式时的盗用风险。同时，门禁出入记录被及时保存，可以为调查安全事件提供直接依据。
空调节能及设备控制子***，用于监控变电站现场200的空调及通风灯光和用水设备；***提供空调、风机、灯光以及水泵等设备的控制功能。***的自动联动功能全部在辅助控制主机上实现，在网络断线、服务器故障、软件关闭等情况下不影响***的报警、联动以及记录等功能。
SF6监测报警子***，用于监控变电站现场200的SF6气体；六氟化硫监控报警子***是根据电力***强调安全生产的形势，为在安装有SF6设备的配电装置室的工作人员提供人身健康安全保护而设计、开发的智能型在线监测预警***。***主要检测环境空气中SF6气体含量和氧气含量，当环境中SF6气体含量超标或缺氧，能实时进行报警，同时自动开启通风机进行通风，联动声光报警，提示人员禁止入内，并具有温湿度检测、工作状态提示、远传报警、历史报警数据查询等诸多丰富功能。***独有的微量SF6气体检测技术，能检测到1000ppm浓度的SF6气体，不仅可以达到保障人身安全的目的，而且还能确保设备正常运行；进口高稳定的氧传感器，可以为现场工作人员提供更多一层可靠保护。本子***主要应用在变电站内35KVSF6开关室及500KV、220KV、110KVGIS室。
电缆温度监测报警子***，用于监控变电站现场200的电缆温度；变电站电缆温度监测预警***采取接触式测量原理，实时监测电缆的运行温度。本***在主站上通过数值、曲线、棒图、模拟图等形式显示温度的测量值及变化趋势，为故障的判断提供依据。
控制模块130包括：
规约配置模块134，用于控制各个子***和模块的工作；
联动配置模块132，用于在各个子***之间进行联动操作；
存储模块136，用于压缩存储各个子***上传的数据，其包括：分块单元，用于将数据分块；去重单元，用于将重复的数据块删除。
在基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台，各个子***在各个时间段上传的数据均形成了一个文件，从文件整体来看，每个文件都略有不同。但是发明人发现，如果将每个文件适当地分成多个数据块，除了极个别数据块不相同，绝大部分的数据块是完全相同的。
例如各个时间段的视频监控文件，一般除了记录时间的文件头部分的数据块不相同，以及个别记录到了有人员活动时间段的数据块不相同，其他部分的数据块都相同。
本实施例通过分块去重的方式来存储各个子***上传的数据，从而当收到新文件时，首先将新文件分成多个数据块，将这些数据块与***中的各个数据块进行查重比对，如果发行数据块完全相同，则新文件的该相同的数据块不再重复保存，而只保留一个指针指向该重复的数据块。这一高效的存储方式解决了现有技术中基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台中存储空间不足的问题。
优选的，所述分块单元将数据分块包括：
用位操作创建模式指纹；
将模式指纹与数据进行匹配；
以匹配到的位置进行分块。
计算机CPU的特点是执行位操作效率特别高，***开销很小。本优选实施例采用位操作来创建模式指纹，从而提高了比对效率，有利于处理数据量极其庞大的变电站辅助***监控数据。
优选的，用位操作创建模式指纹包括：
构建模式字符串P＝[b1,b2,b3,…bm]，其中，bi(i从1到m)是模式字符串中每个字符的二进制串，二进制的位数为t；
设置数据指纹f(Si)为将b1,b2,b3,…bm的第i位组合得到，其中i取二进制串的第1-t位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的末位向左取m个字符；
步骤4：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
步骤6：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
步骤7：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤8：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
在上述比对方法中，实现了基于模式字符串P的比对，能够非常高效率地完成文件的数据分块，尤其适合于采用CPU来执行本优选实施例。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的首位向右取r个字符，其中r远小于m；
步骤4：从取得的r个字符取第i位组成Xir，然后
步骤4.1：将f(Sir)的首位向右移取r位得到f(Sir)，将Xir与f(Sir)逐一比对，其中i从1到t；
步骤4.2：如果发生不相同，则执行SHL f(Sir),1，然后回到步骤4.1；
步骤4.3：如果回到步骤4.1达到m-r次，则回到步骤2；
步骤4.3：如果i从1到t，均满足Xtr＝f(Sir)，则进入步骤5。
步骤5：从数据中与P对齐后的末位向左取m个字符；
步骤6：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
步骤7：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
步骤8：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤9：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
在上述比对方法中，先只拿r远小于m的数据量来进行指纹比对，使得比对量进一步明显减少，能够非常高效率地完成文件的数据分块，尤其适合于智能变电站辅助***极其巨大的数据量。
以上的优选实施例都是从左往右进行比对，保证数据块的大小不小于k个字符，不大于L×k个字符。数据块的大小划分有一定的灵活性，主要是控制上限，数据块划分偏小，适合于数据量极其巨大，存储空间偏小的场景。
申请人还设计了多个优选实施例是从右往左比对，保证数据块的大小不小于L×k个字符，不大于2L×(k+1)个字符。数据块的大小划分有一定的灵活性，主要是控制下限，数据块划分偏大，适合于数据量较小，存储空间较大的场景。下面具体描述从右往左比对的优选实施例
优选的，用位操作创建模式指纹包括：
构建模式字符串P＝[b1,b2,b3,…bm]，其中，bi(i从1到m)是模式字符串中每个字符的二进制串，二进制的位数为t；
设置数据指纹f(Si)为将b1,b2,b3,…bm的第i位组合得到，其中i取二进制串的第t-1位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳2L×(k+1)个字符；
步骤2：将当前位与P右对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的末位向左取m个字符；
步骤4：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤6：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果发生不相同，则继续向左跳k个字符，并回到步骤2；
步骤8：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳2L×(k+1)个字符；
步骤2：将当前位与P右对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的末位向左取r个字符，其中r远小于m；
步骤4：从取得的r个字符取第i位组成Xir，然后
步骤4.1：将f(Sir)的末位向左移取r位得到f(Sir)，将Xir与f(Sir)逐一比对，其中i从1到t；
步骤4.2：如果发生不相同，则执行SHR f(Sir),1，然后回到步骤4.1；
步骤4.3：如果回到步骤4.1达到m-r次，则回到步骤2；
步骤4.3：如果i从1到t，均满足Xtr＝f(Sir)，则进入步骤5。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤5：从数据中与P对齐后的末位向左取m个字符；
步骤6：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果i从1到t，均满足Xt＝f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
优选的，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤8：如果发生不相同，则继续向左跳k个字符，并回到步骤2；
步骤9：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
上述的优选实施例实现了从右向左的比对。
优选的L＝k＝2048，该数据量的大小是申请人根据经验设置，空间和效率能够取得较好的平衡。
优选的，所述物联网采用PLC(PowerLineCarrier，电力线载波通信)、FSK(微功率无线通信)、RS485、M-BUS(Meter-Bus)、zigbee(紫蜂)、LoRa和NB-IoT中的至少一种。
本优选实施例支持现在市场上主流的物联网，从而使得本技术方案得到尽可能的推广应用。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种基于物联网架构的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，包括：
物联模块，用于提供物联网连接；
通信模块，用于提供通信网连接；
控制模块，用于通过通信模块向主站***上传数据，并通过物联模块连接各个子***；
各个子***，其包括：
环境监控子***，用于监控变电站现场的工作环境；
智能图像监控及可视对讲子***，用于实时采集变电站现场的图像，并向用户提供对讲功能；
门禁控制子***，用于监控变电站现场的出入口；
空调节能及设备控制子***，用于监控变电站现场的空调及通风灯光和用水设备；
SF6监测报警子***，用于监控变电站现场的SF6气体；
电缆温度监测报警子***，用于监控变电站现场的电缆温度；
控制模块包括：
规约配置模块，用于控制各个子***和模块的工作；
联动配置模块，用于在各个子***之间进行联动操作；
存储模块，用于压缩存储各个子***上传的数据，其包括：分块单元，用于将数据分块；去重单元，用于将重复的数据块删除；
其中，所述分块单元将数据分块包括：
用位操作创建模式指纹；
将模式指纹与数据进行匹配；
以匹配到的位置进行分块；
其中，用位操作创建模式指纹包括：
构建模式字符串P=[b1,b2,b3,… bm]，其中，bi（i从1到m）是模式字符串中每个字符的二进制串，二进制的位数为t；
设置数据指纹f(Si)为将b1,b2,b3,… bm的第i位组合得到，其中i取二进制串的第1-t位。
2.根据权利要求1所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的首位向右取m个字符；
步骤4：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
3.根据权利要求2所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤6：如果i从1到t，均满足Xt=f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
4.根据权利要求3所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤8：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
5.根据权利要求1所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配包括：
进入数据的第j个数据块Mj的划分；
步骤1：从Mj-1结束标记向右跳k个字符；
步骤2：将当前位与P左对齐；
步骤3：从数据中与P对齐后的首位向右取r个字符，其中r远小于m；
步骤4：从取得的r个字符取第i位组成Xir，然后
步骤4.1：将f(Sir)的首位向右移取r位得到f(Sir)，将Xir与f(Sir)逐一比对，其中i从1到t；
步骤4.2：如果发生不相同，则执行SHLf(Sir), 1，然后回到步骤4.1；
步骤4.3：如果回到步骤4.1达到m-r次，则回到步骤2；
步骤4.3：如果i从1到t，均满足Xtr=f(Sir)，则进入步骤5。
6.根据权利要求5所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤5：从数据中与P对齐后的首位向右取m个字符；
步骤6：从取得的m个字符取第i位组成Xt，将Xt与f(Si)逐一比对，其中i从1到t。
7.根据权利要求6所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤7：如果i从1到t，均满足Xt=f(Si)，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
8.根据权利要求7所述的智能变电站辅助***综合监控平台，其特征在于，将模式指纹与数据进行匹配还包括：
步骤8：如果发生不相同，则继续向右跳k个字符，并回到步骤2；
步骤9：回到步骤2达到L次，则将数据中当前与P对齐的末位标记为Mj的结束位。
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