CN116192601A - 一种基于电力物联网的云边端协同管控*** - Google Patents

一种基于电力物联网的云边端协同管控*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网云边端协同技术领域，公开了一种基于电力物联网的云边端协同管控***。本发明***包括采集层、网络层和应用层；采集层用于实时采集各边缘节点的相关电力数据；网络层包括MQTT协议模块以及公共信息模型管理模块；MQTT协议模块用于实现云平台和边缘节点之间的信息发布和订阅；公共信息模型管理模块用于通过基于CIM建模思想的规划数据库对相关电力数据进行管理；应用层包括云平台；云平台用于对相关电力数据进行实时在线监测并形成检测报告，且提供检测报告接口应用服务。本发明有效解决了目前基于电力物联网技术的电力管控***在数据实时采集和违章稽查监管方面存在的痛点。

Description

一种基于电力物联网的云边端协同管控***
技术领域
本发明涉及物联网云边端协同技术领域，尤其涉及一种基于电力物联网的云边端协同管控***。
背景技术
目前，电力物联网技术在电力管控***中的应用和发展虽然为各种电力业务的智能化提供了基本保障，但仍存在许多亟待解决的痛点。
一方面，尽管电力物联网技术的逐步发展与应用促使大量传感器被广泛部署到电力***的各个环节，但目前电网各部门的设备种类较多且相对独立，如何快速接入异构的电网设备以实现数据的实时采集，仍是需要解决的问题。
另一方面，随着电网快速发展，电力施工现场逐步增多，电力施工安全管控的压力剧增，传统的依靠人力的监察安全管控模式已不能适应和满足新要求。
发明内容
本发明提供了一种基于电力物联网的云边端协同管控***，解决了目前基于电力物联网技术的电力管控***在数据实时采集和违章稽查监管方面存在痛点的技术问题。
本发明提供一种基于电力物联网的云边端协同管控***，包括依次连接的采集层、网络层和应用层；
所述采集层用于实时采集各边缘节点的相关电力数据；
所述网络层用于实现所述相关电力数据的接入和传输；所述网络层包括MQTT协议模块以及公共信息模型管理模块；所述MQTT协议模块用于实现云平台和所述边缘节点之间的信息发布和订阅；所述公共信息模型管理模块用于通过基于CIM建模思想的规划数据库对所述相关电力数据进行管理；
所述应用层包括所述云平台；所述云平台用于对所述相关电力数据进行实时在线监测，根据得到的监测结果形成相应的检测报告，并提供检测报告接口应用服务。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述公共信息模型管理模块包括数据库单元、通用组件单元、业务服务单元和用户表现单元；
所述数据库单元作为整个数据管理和共享的基础，其包括基于CIM建模思想的规划数据库；
所述通用组件单元上构建有多个通用组件；
所述业务服务单元用于提供各类数据的发布展示、电源接入评估、负荷变化评估和规划评价；
所述用户表现单元用于为用户提供应用工作的平台；所述应用工作的平台的用户分为领导、***管理员和一般用户三类。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述规划数据库中的数据类型包括社会经济资源数据、基础地理数据、电网数据、运行数据、典型设备参数数据、工程数据和财务数据；
所述社会经济资源数据包括不同年份和地区的经济发展情况、能源资源情况以及电力资源整体状况数据；
所述基础地理数据包括构成地理、地貌要素以及各类站点及设备地理坐标；
所述电网数据包括线路数据、变电设备数据、电厂规模数据和可靠性指标数据；
所述运行数据包括负荷和电量数据；
所述典型设备参数数据包括预置典型设备的参数数据；
所述工程数据包括规划项目储备数据、电网规划到投资计划的过程数据；
所述财务数据包括投资分析、输电价计算和上网电价计算的基础参数数据。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述云平台在对所述相关电力数据进行实时在线监测时，具体用于根据电力设备标识和数据采集时间对所述相关电力数据进行搜索，综合查询所述相关电力数据中的设备台账数据、设备名称、运行时间、运行地点、监测数据、环境数据和地理信息数据，基于得到的查询结果将与待监测设备相关的多元数据进行融合关联，并进行特征提取。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述应用层还包括检测设备移动终端；
所述检测设备移动终端用于提供包括在所述采集层传来数据时进行提醒以及电力设备查询在内的功能；
所述检测设备移动终端设有移动服务端口以供查看相应电力设备的状态。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述检测设备移动终端与所述云平台连接；
所述检测设备移动终端还用于挖掘对应电力设备的位置信息、运行状态信息和视频流量信息，并将包括对应电力设备的使用状况和使用效率在内的挖掘分析结果传输至所述云平台；
所述云平台还用于将一次、二次设备现场数据的挖掘结果、检修辅助决策数据和现场安全辅助数据关联起来，建立违章行为的人工智能分析检测样本库。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述应用层还包括检测设备后台管控***；
所述检测设备后台管控***用于针对具体设备的类型进行信息管理、业务管理、统计查询和信息提醒，将电力设备的状态数据进行统计分析，得到相应的满足运行检修人员要求的成熟数据。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述检测设备后台管控***设有***服务端口以供查看实时现场工作视频。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述检测设备后台管控***与所述云平台连接；
所述检测设备后台管控***还用于将现场工作视频的历史录像数据安全接入至所述云平台，以由所述云平台进行视频信息稽查。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述***还包括展示层；
所述展示层用于利用可视化技术、计算机图形学和图像处理技术，将所述相关电力数据转化成相应的图形或图像数据，并实现所述图形或图像数据在监控展示大屏和预置智能终端设备上的展示。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的***包括依次连接的采集层、网络层和应用层；采集层用于实时采集各边缘节点的相关电力数据；网络层用于实现所述相关电力数据的接入和传输；网络层包括MQTT协议模块以及公共信息模型管理模块；所述MQTT协议模块用于实现云平台和所述边缘节点之间的信息发布和订阅；所述公共信息模型管理模块用于通过基于CIM建模思想的规划数据库对所述相关电力数据进行管理；应用层包括云平台；云平台用于对所述相关电力数据进行实时在线监测，根据得到的监测结果形成相应的检测报告，并提供检测报告接口应用服务；本发明基于电力***“云-边-端”协同的多种动态场景，利用MQTT协议模块以及公共信息模型管理模块实现对云边信息交互，通过协议与模型的映射，实现边缘终端设备数据的统一表达和对边缘终端设备数据的完整表征，此外通过云平台对相关电力数据的实时在线监测实现实时违章稽查监管，有效解决了目前基于电力物联网技术的电力管控***在数据实时采集和违章稽查监管方面存在的痛点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种基于电力物联网的云边端协同管控***的结构连接框图；
图2为本发明一个可选实施例提供的公共信息模型管理模块的结构连接框图；
图3为本发明一个可选实施例提供的应用层的结构连接框图；
图4为本发明另一个可选实施例提供的一种基于电力物联网的云边端协同管控***的结构连接框图。
附图标记：
1-采集层；2-网络层；3-应用层；4-展示层；21-MQTT协议模块；22-公共信息模型管理模块；31-云平台；32-检测设备移动终端；33-检测设备后台管控***；221-数据库单元；222-通用组件单元；223-业务服务单元；224-用户表现单元。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于电力物联网的云边端协同管控***，用于解决目前基于电力物联网技术的电力管控***在数据实时采集和违章稽查监管方面存在痛点的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于电力物联网的云边端协同管控***。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种基于电力物联网的云边端协同管控***的结构连接框图。
本发明实施例提供的一种基于电力物联网的云边端协同管控***，包括依次连接的采集层1、网络层2和应用层3；
所述采集层1用于实时采集各边缘节点的相关电力数据；
所述网络层2用于实现所述相关电力数据的接入和传输；所述网络层2包括MQTT协议模块21以及公共信息模型管理模块22；所述MQTT协议模块21用于实现云平台31和所述边缘节点之间的信息发布和订阅；所述公共信息模型管理模块22用于通过基于CIM建模思想的规划数据库对所述相关电力数据进行管理；
所述应用层3包括所述云平台31；所述云平台31用于对所述相关电力数据进行实时在线监测，根据得到的监测结果形成相应的检测报告，并提供检测报告接口应用服务。
本实施例中，所述采集层1能够实现与物理设备进行接口的作用。其中，采集层1可以通过与被测电力设备连接或者安装的传感器，来完成所述电力相关数据的采集。
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅模式的“轻量级”通讯协议，其最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为远程连接设备提过实时可靠的消息服务。公共信息模型（CIM）是一个抽象模型，描述电力企业的所有主要对象，特别是与电力运行有关的对象。本实施例中，设置网络层2包括MQTT协议模块21以及公共信息模型管理模块22，通过协议与模型的映射，实现了边缘终端设备数据的统一表达和对终端设备数据信息的完整表征。
其中，网络层2可以根据上层的应用需求，将相应的数据通过不同的通信网络进行传输。作为具体的实施方式，网络层2根据应用层3下发的云边交互数据需求，通过MQTT协议模块21来实现云平台31和边缘节点之间的信息发布和订阅。
本发明上述实施例中，基于电力***“云-边-端”协同的多种动态场景，利用MQTT协议模块21以及公共信息模型管理模块22实现对云边信息交互，通过协议与模型的映射，实现边缘终端设备数据的统一表达和对边缘终端设备数据的完整表征，此外通过云平台31对相关电力数据的实时在线监测实现实时违章稽查监管，有效解决了目前基于电力物联网技术的电力管控***在数据实时采集和违章稽查监管方面存在的痛点。
其中，MQTT协议模块21的数据包格式内容包括固定头、可变头和消息体，所述固定头存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识，如连接，发布，订阅或心跳；所述可变头存在于部分MQTT数据包中，属于可选的内容；所述消息体也存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容。
在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述公共信息模型管理模块22包括数据库单元221、通用组件单元222、业务服务单元223和用户表现单元224；
所述数据库单元221作为整个数据管理和共享的基础，其包括基于CIM建模思想的规划数据库；
所述通用组件单元222上构建有多个通用组件；
所述业务服务单元223用于提供各类数据的发布展示、电源接入评估、负荷变化评估和规划评价；
所述用户表现单元224用于为用户提供应用工作的平台；所述应用工作的平台的用户分为领导、***管理员和一般用户三类。
其中，通用组件单元222为业务服务单元223的基础，可以在各功能模块基础上通过抽取类似功能来构建通用组件。
在一种能够实现的方式中，所述规划数据库中的数据类型包括社会经济资源数据、基础地理数据、电网数据、运行数据、典型设备参数数据、工程数据和财务数据；
所述社会经济资源数据包括不同年份和地区的经济发展情况、能源资源情况以及电力资源整体状况数据；
所述基础地理数据包括构成地理、地貌要素以及各类站点及设备地理坐标；
所述电网数据包括线路数据、变电设备数据、电厂规模数据和可靠性指标数据；
所述运行数据包括负荷和电量数据；
所述典型设备参数数据包括预置典型设备的参数数据；
所述工程数据包括规划项目储备数据、电网规划到投资计划的过程数据；
所述财务数据包括投资分析、输电价计算和上网电价计算的基础参数数据。
其中，所述负荷和电量数据具体包括用电量、用电构成、最大负荷以及年/日负荷曲线。
在一种能够实现的方式中，所述云平台31在对所述相关电力数据进行实时在线监测时，具体用于根据电力设备标识和数据采集时间对所述相关电力数据进行搜索，综合查询所述相关电力数据中的设备台账数据、设备名称、运行时间、运行地点、监测数据、环境数据和地理信息数据，基于得到的查询结果将与待监测设备相关的多元数据进行融合关联，并进行特征提取。
本实施例中，通过云平台31对在电力***监测过程中采集的多源异构的相关电力数据进行融合和特征提取，有利于提高监测效率。
在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述应用层3还包括检测设备移动终端32；
所述检测设备移动终端32用于提供包括在所述采集层1传来数据时进行提醒以及电力设备查询在内的功能；
所述检测设备移动终端32设有移动服务端口，能够进行人员登录和设备定位，相关人员可以通过该移动服务端口查看相应电力设备的状态。
本实施例中，检测设备移动终端32的设置，能够便于相关电力运维人员实时确定电力设备的状态，从而在相应电力设备发生故障时能够及时进行检修，实现了对电力设备的智能管控。
在一种能够实现的方式中，所述检测设备移动终端32与所述云平台31连接；
所述检测设备移动终端32还用于挖掘对应电力设备的位置信息、运行状态信息和视频流量信息，并将包括对应电力设备的使用状况和使用效率在内的挖掘分析结果传输至所述云平台31；
所述云平台31还用于将一次、二次设备现场数据的挖掘结果、检修辅助决策数据和现场安全辅助数据关联起来，建立违章行为的人工智能分析检测样本库。
需要说明的是，检测设备移动终端32具体使用的数据挖掘算法可以参照现有技术，本实施例中，对此不做限定。
本实施例中，通过建立违章行为的人工智能分析检测样本库，能够为违章行为的智能稽查管控奠定良好的数据基础。
在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述应用层3还包括检测设备后台管控***33；
所述检测设备后台管控***33用于针对具体设备的类型进行信息管理、业务管理、统计查询和信息提醒，将电力设备的状态数据进行统计分析，得到相应的满足运行检修人员要求的成熟数据。
在一种能够实现的方式中，所述检测设备后台管控***33设有***服务端口以供查看实时现场工作视频。
在一种能够实现的方式中，所述检测设备后台管控***33与所述云平台31连接；
所述检测设备后台管控***33还用于将现场工作视频的历史录像数据安全接入至所述云平台31，以由所述云平台31进行视频信息稽查。
本实施例中，通过视频信息的监视，能够实现实时违章稽查监管，通过云平台31进行视频信息稽查，能够有效解决稽查人力不足、无法现场全覆盖的问题。
需要说明的是，云平台31进行视频信息稽查的具体数据分析算法可以参照现有技术，本实施例中，对此不做限定。
在一种能够实现的方式中，如图4所示，在图1所示***的基础上，所述***还包括展示层4；
所述展示层4用于利用可视化技术、计算机图形学和图像处理技术，将所述相关电力数据转化成相应的图形或图像数据，并实现所述图形或图像数据在监控展示大屏和预置智能终端设备上的展示。
本实施例中，利用展示层4针对电力设备运行状态实时变化进行展示和分类，能够便于相关管控人员快速了解电力设备运行状况。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，包括依次连接的采集层、网络层和应用层；
所述采集层用于实时采集各边缘节点的相关电力数据；
所述网络层用于实现所述相关电力数据的接入和传输；所述网络层包括MQTT协议模块以及公共信息模型管理模块；所述MQTT协议模块用于实现云平台和所述边缘节点之间的信息发布和订阅；所述公共信息模型管理模块用于通过基于CIM建模思想的规划数据库对所述相关电力数据进行管理；
所述应用层包括所述云平台；所述云平台用于对所述相关电力数据进行实时在线监测，根据得到的监测结果形成相应的检测报告，并提供检测报告接口应用服务。
2.根据权利要求1所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述公共信息模型管理模块包括数据库单元、通用组件单元、业务服务单元和用户表现单元；
所述数据库单元作为整个数据管理和共享的基础，其包括基于CIM建模思想的规划数据库；
所述通用组件单元上构建有多个通用组件；
所述业务服务单元用于提供各类数据的发布展示、电源接入评估、负荷变化评估和规划评价；
所述用户表现单元用于为用户提供应用工作的平台；所述应用工作的平台的用户分为领导、***管理员和一般用户三类。
3.根据权利要求2所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述规划数据库中的数据类型包括社会经济资源数据、基础地理数据、电网数据、运行数据、典型设备参数数据、工程数据和财务数据；
所述社会经济资源数据包括不同年份和地区的经济发展情况、能源资源情况以及电力资源整体状况数据；
所述基础地理数据包括构成地理、地貌要素以及各类站点及设备地理坐标；
所述电网数据包括线路数据、变电设备数据、电厂规模数据和可靠性指标数据；
所述运行数据包括负荷和电量数据；
所述典型设备参数数据包括预置典型设备的参数数据；
所述工程数据包括规划项目储备数据、电网规划到投资计划的过程数据；
所述财务数据包括投资分析、输电价计算和上网电价计算的基础参数数据。
4.根据权利要求1所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述云平台在对所述相关电力数据进行实时在线监测时，具体用于根据电力设备标识和数据采集时间对所述相关电力数据进行搜索，综合查询所述相关电力数据中的设备台账数据、设备名称、运行时间、运行地点、监测数据、环境数据和地理信息数据，基于得到的查询结果将与待监测设备相关的多元数据进行融合关联，并进行特征提取。
5.根据权利要求1所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述应用层还包括检测设备移动终端；
所述检测设备移动终端用于提供包括在所述采集层传来数据时进行提醒以及电力设备查询在内的功能；
所述检测设备移动终端设有移动服务端口以供查看相应电力设备的状态。
6.根据权利要求5所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述检测设备移动终端与所述云平台连接；
所述检测设备移动终端还用于挖掘对应电力设备的位置信息、运行状态信息和视频流量信息，并将包括对应电力设备的使用状况和使用效率在内的挖掘分析结果传输至所述云平台；
所述云平台还用于将一次、二次设备现场数据的挖掘结果、检修辅助决策数据和现场安全辅助数据关联起来，建立违章行为的人工智能分析检测样本库。
7.根据权利要求1所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述应用层还包括检测设备后台管控***；
所述检测设备后台管控***用于针对具体设备的类型进行信息管理、业务管理、统计查询和信息提醒，将电力设备的状态数据进行统计分析，得到相应的满足运行检修人员要求的成熟数据。
8.根据权利要求7所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述检测设备后台管控***设有***服务端口以供查看实时现场工作视频。
9.根据权利要求7所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述检测设备后台管控***与所述云平台连接；
所述检测设备后台管控***还用于将现场工作视频的历史录像数据安全接入至所述云平台，以由所述云平台进行视频信息稽查。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于电力物联网的云边端协同管控***，其特征在于，所述***还包括展示层；
所述展示层用于利用可视化技术、计算机图形学和图像处理技术，将所述相关电力数据转化成相应的图形或图像数据，并实现所述图形或图像数据在监控展示大屏和预置智能终端设备上的展示。
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