CN112511655A - 一种融合物联网技术的智慧安全用电监控*** - Google Patents

一种融合物联网技术的智慧安全用电监控*** Download PDF

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Abstract

一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***包括智能主机模块、多业务网关模块以及物联网平台；智能主机模块与待监控设备连接，实时采集待监控设备的电气安全数据，并对异常信息进行报警；多业务网关模块与智能主机模块连接，对电器安全数据进行加密处理，通过协议转换加密的电气安全数据传送给物联网平台；物联网平台获取多业务网关模块中的信息，为上层业务的应用进行集成管控和数据支撑。本发明采用电力业务专网频率无线通信网为发电企业提供全网络覆盖，传输过程更加稳定、高效、安全；除此之外，物联网平台通过对数据的不间断存储、分析、挖掘、利用，实现从描述型—诊断型—预测型—指导型的全周期用电***，大大提高用电***的安全性。

Description

一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***
技术领域
本发明涉及用电安全领域，尤其涉及一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***。
背景技术
随着信息技术的高速发展，物联网已经在智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等诸多领域均已有广泛而成熟的应用，为智能用电的建设提供了宝贵的借鉴经验。
传统的用电***存在一定安全隐患，如因短路、过载、过压、欠压、漏电或线缆、箱体温度异常等问题引发的火灾，不仅给用户造成经济损失，更对人员的生命安全产生了威胁。同时，传统监管方式下消防设备出现故障不能立即发现，发现之后维护状态监督困难，消防设备种类数量繁多，人工巡检效率低下，为火灾的发生留下了较大的安全隐患。
传统的用电***仅利用有线网络或局部无线网络，存在延时大、安全性低等问题，同时增加了网络布线与管理的难度。这就进一步削弱了报警信息传播的时效性与有效性，可能出现报警信息发送不及时或本地工作人员因不在岗位而错失采取有效措施时机的现象。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***。
本发明具体采用以下技术方案：
一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***，所述***包括智能主机模块、多业务网关模块以及物联网平台，其特征在于：
智能主机模块与待监控的设备连接，能够实时采集待监控设备的电气安全数据，生成待监控设备的状态信息，并对于异常信息进行报警；其中，状态信息包括异常信息和正常信息；
多业务网关模块与智能主机模块连接，对电器安全数据和状态信息进行加密处理，并通过协议转换来将处理好的电气安全数据和状态信息传送给物联网平台；
物联网平台获取多业务网关模块中的信息，进行大数据计算并生成故障报告、为上层业务的应用进行集成管控和数据支撑；多业务网关模块中的信息指智能主机所采集电气安全数据和状态信息。
本发明还进一步采用以下优选技术方案：
电气安全数据包括电流数据、漏电数据以及待监控设备所处环境的温度数据；
异常信息是指采集到的电器安全数据超出设定值时的数据信息，否则为正常信息。
智能主机模块包括电流互感器、剩余电流互感器、温度传感器以及数据处理单元，
电流互感器，用于实时采集待监控设备线路中的电流信号；
剩余电流互感器，用于实时采集待监控设备线路中剩余电流信号；
温度传感器，用于实时监测待监控设备和/或线缆的温度；
数据处理单元分别与电流互感器、剩余电流互感器和温度传感器连接，整合电流互感器、剩余电流互感器以及温度传感器采集到的数据，判断待监控设备和/或待监控设备中线路是否存在异常，存在异常时发出警报。
数据处理单元包括监测子单元、显示器；
监测子单元对电流互感器、剩余电流互感器以及温度传感器采集的数据进行整合处理，生成待监控设备与待监控设备的线路状态信息，并发送给显示器显示待监控设备和/或线路的状态信息。
数据处理单元还包括异常响应子单元，
异常响应子单元根据监测子单元生成的异常信息在本地发出警报。
发出警报的方式包括声音警报以及开启警报灯中的至少一种。
多业务网关模块包括：第一数据接入单元、数据安全单元以及协议转换单元，
第一数据接入单元接入电气安全数据以及状态信息，并将接入的电气安全数据以及状态信息传送给数据安全单元；
数据安全单元对电气安全数据以及状态信息进行加密，并通过协议转换单元将已加密的电气安全数据以及状态信息传送给物联网平台；
协议转换单元能够进行多种通讯协议之间的转换。
物联网平台包括第二数据接入单元、存储计算单元、分析决策单元以及监测预警单元；
第二数据接入单元从多业务网关模块接收加密的电气安全数据以及状态信息，进行解密，并将解密后的电气安全数据以及状态信息分别接入到分析决策单元、存储计算单元；
存储计算单元对接入的电器安全数据和状态信息进行存储和计算，计算方式包括各项数据之间求和、求各项数据的平均、求最大值、最小值；
分析决策单元根据解密后的电气安全数据、状态信息以及存储计算单元的计算结果，基于大数据计算、深度挖掘算法和机器学习分析出故障原因；
监测预警单元对存储计算单元的计算结果进行存储，并根据该计算结果生成故障报告，故障报告中包含故障等级。
监测预警单元根据生成的故障报告，通知相关人员及时处理故障，或对异常设备做出断电、停机等处理。
多业务网关模块与物联网平台之间通过电力业务专网频率无线通信网进行信息交互。
电力业务专网频率无线通信网为eLTE 1.8GHz专网，选用5G/2.4G Wi-Fi 进行无线覆盖。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用电力业务专网频率无线通信网为发电企业提供全网络覆盖，传输过程更加稳定、高效、安全；除此之外，物联网平台通过对数据进行不间断的存储、分析、挖掘、利用，实现从描述型——诊断型——预测型——指导型的全周期用电***，大大提高了用电***的安全性。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的融合物联网技术的智慧安全用电监控***的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中的实施例中智能主机模块的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例中的实施例中智能主机模块中的数据处理单元结构示意图；
图4为本发明的一个实施例中的实施例中多业务网关模块的结构示意图；
图5为本发明的一个实施例中的实施例中物联网平台的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***，***包括智能主机模块、多业务网关模块、电力业务专网频率无线通信网以及物联网平台。
智能主机模块与待监控的设备连接，能够实时采集待监控设备的电气安全数据，生成待监控设备和/或待监控设备线路的状态信息，并对于异常信息进行报警。其中，电气安全数据包括电流数据、漏电数据以及待监控设备所处环境的温度数据；异常信息是指采集到的电器安全数据超出预设范围值时的数据信息，否则为正常信息。
具体地，如图2所示，智能主机模块包括电流互感器、剩余电流互感器、温度传感器以及数据处理单元。其中，电流互感器实时采集待监控设备线路中的电流信号；剩余电流互感器实时采集待监控设备线路中剩余电流信号；温度传感器实时监测待监控设备和/或线缆的温度。在本发明的一个实施例中，智能主机包括1个电流互感器、3个剩余电流互感器和一个温度传感器。
如图3所示，数据处理单元分别与电流互感器、剩余电流互感器和温度传感器连接。其包括监测子单元、显示器以及异常响应子单元。
监测子单元对电流互感器、剩余电流互感器以及温度传感器采集的数据进行整合处理，生成待监控设备与待监控设备的线路状态信息，并分别发送给显示器和异常响应子单元。显示器显示待监控设备和/或线路的状态信息，状态信息包括正常信息和异常信息。
异常响应子单元根据异常信息在本地发出警报。发出警报的方式包括声音警报以及开启警报灯中的至少一种。优选地，在本发明中，异常响应子单元通过扬声器发出声音警报。
多业务网关模块与智能主机模块连接，接收智能主机模块所采集的电气安全数据以及生成的状态信息。具体地，如图4所示，多业务网关模块包括第一数据接入单元、数据安全单元以及协议转换单元。
第一数据接入单元接入电气安全数据以及状态信息，并将接入的电气安全数据以及状态信息传送给数据安全单元。
数据安全单元对电气安全数据以及状态信息进行加密，并通过协议转换单元将已加密的电气安全数据以及状态信息上传到电力业务专网频率无线通信网中。其中，加密方式可采用国密算法，具体采用对称加密、非对称加密中的任意一种。
协议转换单元能够进行多种通讯协议之间的转换，如将电力规约协议转换为ModbusTCP协议；将PLC协议转换为104规约协议。
物联网平台获取多业务网关模块中的信息，为上层业务的应用进行集成管控和数据支撑，多业务网关模块中的信息指智能主机所采集电气安全数据和异常信息。其中上层业务包括UWB定位、无线设备、档案馆***、热网监控、水务、环境监测、用电监测。
具体地，如图5所示，物联网平台包括第二数据接入单元、存储计算单元、分析决策单元以及监测预警单元。
第二数据接入单元从多业务网关模块接收加密的电气安全数据以及状态信息，进行解密，并将解密后的电气安全数据以及状态信息分别接入到分析决策单元、存储计算单元。其中，解密方式可采用国密算法中与上述加密方式相对应的解密算法。
存储计算单元对接入的数据进行存储和计算，用于生成报表、趋势曲线或供上层业务的应用按需调取。其中，计算方式包括各项数据之间求和、求各项数据的平均、求各项数据的最大值、最小值等。
分析决策单元根据解密后的电气安全数据、状态信息以及存储计算单元的计算结果，生成报表、趋势曲线为作出管理决策、优化管理流程、制定维修计划提供依据。并且，还能够进一步通过进行大数据计算、深度挖掘算法和机器学习对电气安全数据进行判断评估，进而获得具体的故障原因。
监测预警单元存储计算单元的计算结果，并根据计算结果中存在异常的信息生成故障报告，该故障报告中包含具体的故障等级。其中，具体的故障等级标准可基于行业内的惯例并结合现场实际情况，根据需求人为设定。
监测预警单元还可以根据生成的故障报告，以APP、短信报警、电话通知等方式通知相关人员及时处理故障，并在发生重大故障时对异常设备做出断电、停机等处理。
通过物联网平台对数据的积累及深度挖掘，从“描述出报警”到“确诊出原因”，建立起有效的预警机制，将电气隐患扼杀于未发生；提供故障原因分析报告，供管理层决策、优化管理流程及制定维修计划。
多业务网关模块与物联网平台之间通过电力业务专网频率无线通信网进行信息交互。其中，电力业务专网频率无线通信网优选为eLTE 1.8GHz专网，选用5G/2.4G Wi-Fi进行无线覆盖。电力业务专网频率无线通信网具备较强的集群能力、视频能力、语音能力、数据能力、短消息能力等，改变传统无线网络AC+AP的模式，满足发电企业在监控数据采集、关键数据传送、视频语音通话、应急通信指挥等方面较高的业务需求。
本发明采用电力业务专网频率无线通信网为发电企业提供全网络覆盖，传输过程更加稳定、高效、安全；除此之外，物联网平台通过对数据进行不间断的存储、分析、挖掘、利用，实现从描述型——诊断型——预测型——指导型的全周期用电***，大大提高了用电***的安全性。
以上实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种融合物联网技术的智慧安全用电监控***，所述***包括智能主机模块、多业务网关模块以及物联网平台，其特征在于：
智能主机模块与待监控的设备连接，能够实时采集待监控设备的电气安全数据，生成待监控设备和/或待监控设备线路的状态信息，并对于异常信息进行报警；其中，状态信息包括异常信息和正常信息；
多业务网关模块与智能主机模块连接，对电器安全数据和状态信息进行加密处理，并通过协议转换来将处理好的电气安全数据和状态信息传送给物联网平台；
物联网平台获取多业务网关模块中的信息，进行大数据计算并生成故障报告、为上层业务的应用进行集成管控和数据支撑；多业务网关模块中的信息指智能主机所采集电气安全数据和状态信息。
2.根据权利要求1所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
电气安全数据包括电流数据、漏电数据以及待监控设备所处环境的温度数据；
异常信息是指采集到的电器安全数据超出设定值时的数据信息，否则为正常信息。
3.根据权利要求1所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
智能主机模块包括电流互感器、剩余电流互感器、温度传感器以及数据处理单元，
电流互感器，用于实时采集待监控设备线路中的电流信号；
剩余电流互感器，用于实时采集待监控设备线路中剩余电流信号；
温度传感器，用于实时监测待监控设备和/或线缆的温度；
数据处理单元分别与电流互感器、剩余电流互感器和温度传感器连接，整合电流互感器、剩余电流互感器以及温度传感器采集到的数据，判断待监控设备和/或待监控设备中线路是否存在异常，存在异常时发出警报。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
数据处理单元包括监测子单元、显示器；
监测子单元对电流互感器、剩余电流互感器以及温度传感器采集的数据进行整合处理，生成待监控设备与待监控设备的线路状态信息，并发送给显示器显示待监控设备和/或线路的状态信息。
5.根据权利要求4所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
数据处理单元还包括异常响应子单元，
异常响应子单元根据监测子单元生成的异常信息在本地发出警报。
6.根据权利要求5所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
发出警报的方式包括声音警报以及开启警报灯中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
多业务网关模块包括：第一数据接入单元、数据安全单元以及协议转换单元，
第一数据接入单元接入电气安全数据以及状态信息，并将接入的电气安全数据以及状态信息传送给数据安全单元；
数据安全单元对电气安全数据以及状态信息进行加密，并通过协议转换单元将已加密的电气安全数据以及状态信息传送给物联网平台；
协议转换单元能够进行多种通讯协议之间的转换。
8.根据权利要求7所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
物联网平台包括第二数据接入单元、存储计算单元、分析决策单元以及监测预警单元；
第二数据接入单元从多业务网关模块接收加密的电气安全数据以及状态信息，进行解密，并将解密后的电气安全数据以及状态信息分别接入到分析决策单元、存储计算单元；
存储计算单元对接入的电器安全数据和状态信息进行存储和计算，计算方式包括各项数据之间求和、求各项数据的平均、求最大值、最小值；
分析决策单元根据解密后的电气安全数据、状态信息以及存储计算单元的计算结果，基于大数据计算、深度挖掘算法和机器学习分析出故障原因；
监测预警单元对存储计算单元的计算结果进行存储，并根据该计算结果生成故障报告，故障报告中包含故障等级。
9.根据权利要求8所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
监测预警单元根据生成的故障报告，通知相关人员及时处理故障，或对异常设备做出断电、停机等处理。
10.根据权利要7-9任意一项所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
多业务网关模块与物联网平台之间通过电力业务专网频率无线通信网进行信息交互。
11.根据权利要10所述的融合物联网技术的智慧安全用电监控***，其特征在于：
电力业务专网频率无线通信网为eLTE 1.8GHz专网，选用5G/2.4G Wi-Fi 进行无线覆盖。
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