CN115940414A - 一种多源异构数据融合的智慧输电监测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多源异构数据融合的智慧输电监测***及方法，***包括包括多源异构融合网关、电源***、感知监测单元、智慧输电线路监测***，所述多源异构融合网关与电源电***电连接，所述多源异构融合网关与感知监测单元、智慧输电线路监测***通过有线或无线方式连接。本发明通过多源异构数据的汇聚、接入和管理，有效解决了感知监测层数据汇聚、处理、标准化问题和设备的通信及电源管理问题。
Description
技术领域
本发明涉及配电网控制技术领域，具体为一种多源异构数据融合的智慧输电监测***及方法。
背景技术
随着输电线路智慧化运维需求的快速发展，用于获取监测数据的感知层设备种类和数量越来越多，如何规范管理感知层设备和有效处理多源异构数据，制约着输电线路智慧化运维的快速发展，现有技术一般采用中间件的方式来试图改善上述问题。
如公开号为CN114996339A的专利文献公开了一种新型配电网的智能感知诊断平台接***互方法及装置，包括：基于数据接入层对应的数据传输接口和数据接入层对应的消息中间件，采集新型配电网对应的多源异构数据；根据新型配电网当前匹配的感知诊断业务类型，确定智能感知诊断平台中与多源异构数据相匹配的智能感知诊断模型；在业务及服务层中基于智能感知诊断模型分析多源异构数据，得到新型配电网对应的智能感知诊断数据。
但是该方案缺乏有效的通信接口，无法实现多源异构数据的汇聚、接入和管理并有效解决感知监测层数据汇聚、处理、标准化问题和设备的通信及电源管理问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多源异构数据融合的输电智慧监测***及方法，实现多源异构数据的汇聚、接入和管理，有效解决感知监测层数据汇聚、处理、标准化问题和设备的通信及电源管理问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：包括多源异构融合网关、电源***、感知监测单元、分布式故障监测单元、智慧输电线路监测***，所述多源异构融合网关与电源电***电连接，所述多源异构融合网关与感知监测单元、智慧输电线路监测***通过有线或无线方式连接。
优选的，所述感知监测单元包括杆塔振动感知监测单元、导线温度感知监测单元、导线风偏感知监测单元、导线弧垂感知监测单元、微气象感知监测单元及分布式故障监测单元。
优选的，所述微气象感知监测单元监测的项目包括风速、风向、温度、湿度、光辐射强度、雨量、大气压。
优选的，所述电源***包括风能发电机、太阳能光伏板、充电控制器和蓄电池，所述风能发电机和太阳能光伏板与充电控制器电连接，所述充电控制器与蓄电池电连接。
优选的，所述多源异构融合网关包括上行通信单元、硬件安全防护单元、CPU处理器单元、AI边缘计算单元、电源管理单元、下行通信单元，所述CPU处理器单元通过SPI总线与硬件安全防护单元电连接，所述CPU处理器单元通过网络与AI边缘计算单元电连接，所述CPU处理器单元通过串口与电源管理单元电连接，所述多源异构融合网关通过自身的上行通信单元与智慧输电线路监测***连接。
优选的，所述上行通信单元包括OPGW光通信单元、4G/5G通信单元、北斗3号短报文通信单元以及5.8G宽带自组网长距离通信单元，所述OPGW光通信单元通过网络与CPU处理器单元连接，所述4G/5G通信单元通过USB接口与CPU处理器单元连接，所述北斗3号短报文通信单元通过RS422接口与CPU处理器单元连接，所述5.8G宽带自组网长距离通信单元通过网络与CPU处理器单元连接。
优选的，所述下行通信单元包括RS485总线通信单元、RJ45网络通信单元、WIFI自组网通信单元以及窄带LORA无线通信单元。所述多源异构融合网关通过其中的RS485总线通信单元与微气象感知监测单元连接，通过窄带LORA无线通信单元与杆塔振动监测单元、导线温度监测单元、导线弧垂监测单元、导线风偏监测单元连接，通过WIFI自组网通信单元与分布式故障监测单元连接。
优选的，所述智慧输电线路监测***包括专家分析***、预警***及故障消缺***，所述专家分析***用于根据多源异构融合网关传入的数据分析监测区域风险隐患并评定风险等级信息，所述预警***用于将风险等级信息推送给运维人员，所述故障消缺***用于接受运维人员的指示完成故障消缺工作。
基于同一发明构思优选的，本发明还提供一种多源异构数据融合的智慧输电监测方法，其特征在于，其步骤包括：
根据架构输电线路监测场景需求部署多源异构融合网关及感知监测单元；
多源异构融合网关汇聚感知监测单元获取的多源在线监测数据；
多源异构融合网关就地标准化处理后通过内部的AI边缘计算单元就地构建多源异构检测数据预警模型并分析融合产生多源在线监测数据报警信息；
多源异构融合网关将报警信息实时发送到智慧输电线路监测***；
智慧输电线路监测***将上传的多源在线监测数据报警信息输入专家分析***结合数据预警模型分析监测区域风险隐患并评定风险等级信息；
智慧输电线路监测***将风险等级信息输入预警***及时推送给运维人员；
故障消缺***接受运维人员的指示完成故障消缺工作。。
优选的，所述多源异构检测数据预警模型包括杆塔振动分析模型、导线温度分析模型、导线弧垂分析模型、导线风偏分析模型及分布式故障定位及故障类别分析模型。
本发明相对于现有技术，有益效果在于：通过多源异构融合网关的导入及多源异构融合网关具备的丰富的上下行通信接口实现了多源异构数据的汇聚、接入和管理，实现了感知监测层数据汇聚、处理、标准化问题和设备的通信及电源管理问题，有限解决了多种感知层设备难以规范管理及有效处理的问题，提高了输电线路智慧化运维的水平。
附图说明
图1为本发明各组成部分连接示意框图；
图2为本发明方法的流程图。
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。
本实施例提供了一种技术方案：本发明的一种多源异构数据融合的智慧输电监测***，基于硬件平台化的设计思路解决多种类感知探测单元数据汇聚、接入和处理问题，实现统一汇聚处理和标准化。包括多源异构融合网关、电源***、感知监测单元、智慧输电线路监测***，所述多源异构融合网关与电源电***电连接，所述多源异构融合网关与感知监测单元、智慧输电线路监测***通过有线或无线方式连接。
所述电源***包括风能发电机、太阳能光伏板、充电控制器和蓄电池，所述风能发电机和太阳能光伏板与充电控制器电连接，所述充电控制器与蓄电池连接。所述充电控制器用于蓄电池的智能充放电管理及太阳能充电的最大功率点跟踪功能，以实现电源***的智能管理，为***提供可靠电源。
所述多源异构融合网关包括上行通信单元、硬件安全防护单元、CPU处理器单元、AI边缘计算单元、电源管理单元、下行通信单元。其中上行通信单元包括OPGW光通信单元、4G/5G通信单元、北斗3号短报文通信单元以及5.8G宽带自组网长距离通信单元，下行通信单元包括RS485总线通信单元、RJ45网络通信单元、WIFI自组网通信单元以及窄带LORA通信单元。所述CPU处理器单元通过SPI总线与硬件安全防护单元电连接，所述CPU处理器单元通过网络与AI边缘计算单元电连接，所述CPU处理器单元通过串口与电源管理单元电连接，所述多源异构融合网关通过自身的上行通信单元与智慧输电线路监测***连接。所述多源异构融合网关通过其中的RS485总线通信单元与微气象感知监测单元连接，通过窄带LORA无线通信单元与杆塔振动监测单元、导线温度监测单元、导线弧垂监测单元、导线风偏监测单元连接，LORA具有超低功耗远距离传输能力，通过WIFI自组网通信单元与分布式故障监测单元连接，可以实现局域组网和数据可靠回传，在有条件的地方也可以通过RJ45网络通信单元获得更可靠的传输。
所述多源异构融合网关通过5.8G无线自组网单元、4G/5G通信单元、OPGW光纤通信单元、北斗短报文通信单元与智慧输电线路监测***连接，可以根据使用场景选择通信模式，灵活配置，并支持多通道通信链路嗅探和自动切换功能。比如在无运营商网络覆盖或弱信号地区，多源异构融合网关支持通过5.8G无线自组网通信单元完成数据的中继上传，在有OPGW光纤通信资源的地方，选择通过光纤实现数据的可靠上传。也可通过北斗短报文通信单元，通过卫星通信实现数据的上传，所述多源异构融合网关具备网络自诊断和自动切换功能。
所述感知监测单元包括杆塔振动感知监测单元、导线温度感知监测单元、导线风偏感知监测单元、导线弧垂感知监测单元、微气象感知监测单元及分布式故障监测单元。所述微气象感知监测单元监测的项目包括风速、风向、温度、湿度、光辐射强度、雨量、大气压。所述分布式故障监测单元基于双端定位行波测距原理用于实现故障的精确定位并基于行波波形分析实现故障类别的准确辨识。
多源异构网关硬件上具备丰富的上行和下行通信接口，包括有线RS485总线接口、RJ45网络接口，无线WIFI和LORA通信接口，支持使用这些硬件接口协议的感知探测单元数据接入，软件上采用灵活的分层和模块化设计思想，支持灵活动态扩展软件通信数据传输协议，支持各类型的通信协议接入，多源异构网关硬件上具备强大的边缘计算单元和支持动态下发边缘计算模型，从而实现各类型数据的处理分析计算，包括杆塔振动模块、导线温度模块、微气象模型、导线弧垂及风偏模型，输出杆塔振动特征量、导线温度特征量、微气象特征量、导线弧垂特征量、导线风偏特征量。
所述硬件安全防护模块支持软硬件加密功能，保证数据安全和传输安全。
本发明一实施例还提供一种多源异构数据融合的智慧输电监测方法，其步骤包括：
根据架构输电线路监测场景需求部署多源异构融合网关及感知监测单元；
多源异构融合网关汇聚感知监测单元获取的多源在线监测数据；
多源异构融合网关就地标准化处理后通过内部的AI边缘计算单元就地构建多源异构检测数据预警模型并分析融合产生多源在线监测数据报警信息；
多源异构融合网关将报警信息实时发送到智慧输电线路监测***；
智慧输电线路监测***将上传的多源在线监测数据报警信息输入专家分析***结合数据预警模型分析监测区域风险隐患并评定风险等级信息；
所述多源异构检测数据预警模型包括杆塔振动分析模型、导线温度分析模型、导线弧垂分析模型、导线风偏分析模型及分布式故障定位及故障类别分析模型。后台结合多源异构融合网关上传的多元异构数据，结合杆塔振动、导线温度、导线弧垂、导线风偏和微气象数据、故障定位数据和故障类别，进一步分析风险隐患，将杆塔振动、导线温度、导线弧垂、导线风偏、微气象等参量带入风险隐患模型，进一步输出风险隐患等级。
智慧输电线路监测***将风险等级信息输入预警***及时推送给运维人员，推送方式不限于短信、APP等方式完成。
故障消缺***接受运维人员的指示完成故障消缺工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：包括多源异构融合网关、电源***、感知监测单元、智慧输电线路监测***，所述多源异构融合网关与电源电***电连接，所述多源异构融合网关与感知监测单元、智慧输电线路监测***通过有线或无线方式连接。
2.根据权利要求1所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述感知监测单元包括杆塔振动感知监测单元、导线温度感知监测单元、导线风偏感知监测单元、导线弧垂感知监测单元、微气象感知监测单元及分布式故障监测单元。
3.根据权利要求2所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述微气象感知监测单元监测的项目包括风速、风向、温度、湿度、光辐射强度、雨量、大气压。
4.根据权利要求1所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述电源***包括风能发电机、太阳能光伏板、充电控制器和蓄电池，所述风能发电机和太阳能光伏板与充电控制器电连接，所述充电控制器与蓄电池电连接。
5.根据权利要求1所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述多源异构融合网关包括上行通信单元、硬件安全防护单元、CPU处理器单元、AI边缘计算单元、电源管理单元、下行通信单元，所述CPU处理器单元通过SPI总线与硬件安全防护单元电连接，所述CPU处理器单元通过网络与AI边缘计算单元电连接，所述CPU处理器单元通过串口与电源管理单元电连接，所述多源异构融合网关通过自身的上行通信单元与智慧输电线路监测***连接。
6.根据权利要求4所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述上行通信单元包括OPGW光通信单元、4G/5G通信单元、北斗3号短报文通信单元以及5.8G宽带自组网长距离通信单元，所述OPGW光通信单元通过网络与CPU处理器单元连接，所述4G/5G通信单元通过USB接口与CPU处理器单元连接，所述北斗3号短报文通信单元通过RS422接口与CPU处理器单元连接，所述5.8G宽带自组网长距离通信单元通过网络与CPU处理器单元连接。
7.根据权利要求4所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述下行通信单元包括RS485总线通信单元、RJ45网络通信单元、WIFI自组网通信单元以及窄带LORA无线通信单元。所述多源异构融合网关通过其中的RS485总线通信单元与微气象感知监测单元连接，通过窄带LORA无线通信单元与杆塔振动监测单元、导线温度监测单元、导线弧垂监测单元、导线风偏监测单元连接，通过WIFI自组网通信单元与分布式故障监测单元连接。
8.根据权利要求1-7之一所述的多源异构数据融合的智慧输电监测***，其特征在于：所述智慧输电线路监测***包括专家分析***、预警***及故障消缺***，所述专家分析***用于根据多源异构融合网关传入的数据分析监测区域风险隐患并评定风险等级信息，所述预警***用于将风险等级信息推送给运维人员，所述故障消缺***用于接受运维人员的指示完成故障消缺工作。
9.一种多源异构数据融合的智慧输电监测方法，其特征在于，其步骤包括：
根据架构输电线路监测场景需求部署多源异构融合网关及感知监测单元；
多源异构融合网关汇聚感知监测单元获取的多源在线监测数据；
多源异构融合网关就地标准化处理后通过内部的AI边缘计算单元就地构建多源异构检测数据预警模型并分析融合产生多源在线监测数据报警信息；
多源异构融合网关将报警信息实时发送到智慧输电线路监测***；
智慧输电线路监测***将上传的多源在线监测数据报警信息输入专家分析***结合数据预警模型分析监测区域风险隐患并评定风险等级信息；
智慧输电线路监测***将风险等级信息输入预警***及时推送给运维人员；
故障消缺***接受运维人员的指示完成故障消缺工作。
10.根据权利要求9所述的多源异构数据融合的智慧输电监测方法，其特征在于：所述多源异构检测数据预警模型包括杆塔振动分析模型、导线温度分析模型、导线弧垂分析模型、导线风偏分析模型及分布式故障定位及故障类别分析模型。
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