CN117477774A - 用于多功能配电柜的智能预警***及预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电柜安全监测技术领域，尤指一种用于多功能配电柜的智能预警***及预警方法。***由五大模块组成：配电柜数据、数据分析、故障诊断、实时警报和***管理。配电柜数据模块负责采集和传输运行数据；数据分析模块进行运行数据解析；故障诊断模块根据预设阈值检测异常，并将故障信息发送给警报模块；实时警报模块在收到故障时生成警报通知相关人员。***管理模块控制整体运行，包括用户权限、配置和维护。***管理员与各模块交互，确保***高效运行。本发明能够提高多功能配电柜的可靠性和安全性，减少故障和停机时间，提高工作效率，同时也提供了对***运行状态的实时监测和管理能力，从而为用户提供了更好的使用体验和维护便利。
Description
技术领域
本发明涉及配电柜安全监测技术领域，尤指一种用于多功能配电柜的智能预警***及预警方法。
背景技术
由于电力***的复杂性和电气故障的难以预测性质，多功能配电柜的正常运行和维护经常面临挑战。在传统的多功能配电柜中，通常仅通过手动巡检和周期性维护来监测电气***的运行状态，这种方式存在以下问题：传统维护方式通常是定期计划性的，难以应对突发性问题，这可能导致未能及时发现潜在故障，从而引发电力中断和设备损坏；一旦发生电气故障，诊断和定位问题可能需要较长时间，延迟了修复的时间，进一步增加了停机时间和损失；传统手动巡检难以捕捉电气***的长期趋势和性能变化，这可能导致对***未来状态的误判。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于多功能配电柜的智能预警***及预警方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于多功能配电柜的智能预警***，包含：配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块，所述***管理模块与所述配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块和实时警报模块通信连接；
所述配电柜数据模块用于对配电柜进行数据采集，获取配电柜的运行数据并对其进行传输；
所述数据分析模块用于对所述运行数据进行数据分析；
所述故障诊断模块用于对通过所述数据分析的异常数据根据预设阈值方案进行故障诊断，并将故障信息传输到所述警报模块；
所述实时警报模块用于当检测到所述故障信息时，***实时生成警报通知相关人员或***管理员；
所述***管理模块用于管理多功能配电柜的智能预警***的整体运行，包括用户权限管理、***配置、日志记录和***维护；
其中，所述***管理员与所述数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块进行人机交互；
所述配电柜数据模块与数据分析模块、故障诊断模块进行数据交互。
进一步的，所述数据分析模块还用于采用自适应预警算法，对不同环境情况下的故障进行预测和预警。
更进一步的，所述自适应预警算法包括如下步骤：
获取所述配电柜的运行数据；
对采集到的数据进行预处理，从预处理后的数据中提取特征，所述特征包括统计指标、频域特征和时间序列特征；
根据神经网络算法使用训练集对模型进行训练，并采用验证集评估模型的性能；
引入自适应机制来监测模型性能和数据分布的变化；
在实时或周期性基础上，使用训练好的模型对新的运行数据进行预测；
模型检测到异常或预测到潜在故障时，触发警报通知相关人员或***管理员。
更进一步的，所述自适应机制包括以下步骤：
引入时间窗口来限制用于模型训练的历史数据的范围；
实时的添加新的数据点到时间窗口中；
引入遗忘因子，降低窗口外的历史数据的权重；
定期监测模型的性能；
根据性能监测的结果，自动调整警报阈值或模型参数，并通知相关人员或***管理员。
进一步的，与***管理员进行人机交互包括以下步骤：
***管理员通过安全的身份验证方式登录到智能预警***；
***管理员查看配电柜的运行数据和分析结果；
当***生成警报时，***管理员查看和处理所述警报；
***管理员通过查看警报的详细信息，确定其严重性，并采取行动，所述行动包括通知维护人员或采取远程控制措施；
***管理员访问权限管理功能和查看日志记录，执行***维护任务，所述***维护任务包括更新软件、备份数据和检查传感器状态。
进一步的，所述故障诊断模块包括以下步骤：
获取所述数据分析模块的数据；
根据预设的阈值方案，将异常数据与阈值进行比较；
识别出的异常数据根据其类型进行分类；
基于异常数据和分类，故障诊断模块使用专业知识、规则引擎或机器学习算法来诊断异常的根本原因；
故障诊断完成，将故障信息传输到所述实时警报模块。
更进一步的，所述阈值方案的优先级设定按照以下从高到低进行排序：安全优先级、电源供应优先级、性能优先级、环境监测优先级和通信与远程监控优先级。
进一步的，所述实时警报模块包括数据接收器、警报生成器和通知管理器，所述数据接收器、警报生成器和通知管理器通信连接；
所述数据接收器用于从故障诊断模块接收异常或故障信息；
所述警报生成器用于根据接收到的异常或故障信息生成警报；
所述通知管理器用于管理和记录发送给相关人员或***管理员的警报通知。
进一步的，还包括传感器网络、云端服务器和显示终端，所述云端服务器与所述传感器网络、显示终端无线通信连接；
所述传感器网络包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、湿度传感器、火焰传感器和烟雾传感器；
所述数据分析模块、故障诊断模块设置在所述云端服务器上；
所述实时警报模块和***管理模块设置在所述显示终端上，所述显示终端包括固定客户端和手机移动端。
另一方面，一种用于多功能配电柜的智能预警方法，包括以下步骤：
采集多功能配电柜的运行数据；
预处理运行数据，提取统计指标、频域特征和时间序列特征；
训练自适应预警算法模型，用验证集评估性能；
引入自适应机制监测模型性能和数据分布变化；
实时或定期使用模型对新运行数据进行故障预测；
发现异常或潜在故障，触发实时警报通知相关人员或管理员；
***管理员管理***的整体运行，包括用户权限、配置、日志记录和维护。
本发明的有益效果在于：
本发明中配电柜数据模块负责实时监测和采集配电柜的运行数据，包括电流、电压、温度等参数。这有助于确保对配电柜性能的实时了解。数据分析模块对采集的运行数据进行分析，识别出异常数据。这可以帮助***快速发现潜在的问题或故障。
本发明通过早期故障检测和警报通知，***有助于提高多功能配电柜的安全性和可靠性。这对于关键电力设备的正常运行至关重要，有助于避免潜在的事故和损失。预测性维护和及时的故障警报可以降低维护成本，因为问题可以在更小的阶段解决，避免了昂贵的紧急维修。
本发明中***管理员可以与数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块进行人机交互，以查看运行状态、处理警报和进行***管理操作，从而提高***的可操作性和响应能力。
附图说明
图1是本发明一种用于多功能配电柜的智能预警***的结构框图。
图2是本发明一种用于多功能配电柜的智能预警方法的流程示意图。
图3是本发明中自适应机制的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1-3所示，本发明关于用于多功能配电柜的智能预警***及预警方法。
实施例1
一种用于多功能配电柜的智能预警***，包含：配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块，所述***管理模块与所述配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块和实时警报模块通信连接；
所述配电柜数据模块用于对配电柜进行数据采集，获取配电柜的运行数据并对其进行传输；
所述数据分析模块用于对所述运行数据进行数据分析；
所述故障诊断模块用于对通过所述数据分析的异常数据根据预设阈值方案进行故障诊断，并将故障信息传输到所述警报模块；
所述实时警报模块用于当检测到所述故障信息时，***实时生成警报通知相关人员或***管理员；
所述***管理模块用于管理多功能配电柜的智能预警***的整体运行，包括用户权限管理、***配置、日志记录和***维护；
其中，所述***管理员与所述数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块进行人机交互；
所述配电柜数据模块与数据分析模块、故障诊断模块进行数据交互。
在本实施例中，配电柜数据模块实时监测配电柜的运行状态，并采集各种参数数据，如电流、电压、温度等。这能实时了解配电柜的工作情况。数据分析模块对采集的数据进行深入分析，识别异常或潜在问题。通过数据分析，***能够预测潜在故障，并提供早期警告，有助于防止严重故障的发生。通过早期故障检测和警报通知，***有助于提高多功能配电柜的安全性和可靠性。这对于关键电力设备的正常运行至关重要，有助于避免潜在的事故和损失。***管理模块负责整体运行的管理，这有助于确保***的稳定性和可维护性，使得管理员能够更好地监控和控制***的运行。***的自动化功能和实时警报有助于提高多功能配电柜的效率和可靠性。它可以预防潜在的故障，减少了生产中断和设备维修的成本。
实施例2
根据实施例1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其中，所述数据分析模块还用于采用自适应预警算法，对不同环境情况下的故障进行预测和预警；
所述自适应预警算法包括如下步骤：
获取所述配电柜的运行数据；
对采集到的数据进行预处理，从预处理后的数据中提取特征，所述特征包括统计指标、频域特征和时间序列特征；
根据神经网络算法使用训练集对模型进行训练，并采用验证集评估模型的性能；
引入自适应机制来监测模型性能和数据分布的变化；
在实时或周期性基础上，使用训练好的模型对新的运行数据进行预测；
模型检测到异常或预测到潜在故障时，触发警报通知相关人员或***管理员；
所述自适应机制包括以下步骤：
引入时间窗口来限制用于模型训练的历史数据的范围，这个窗口可以是固定大小的，例如最近24小时的数据，或者可以根据需求动态调整；
实时的添加新的数据点到时间窗口中，以反映最新的运行情况。这确保了模型使用最新的数据进行训练；
引入遗忘因子，降低窗口外的历史数据的权重，这意味着越旧的数据对模型的影响越小，使模型更关注最近的数据；
定期监测模型的性能；
根据性能监测的结果，自动调整警报阈值或模型参数，并通知相关人员或***管理员。
在本实施例中，自适应预警算法结合了神经网络和特征工程，可以在不同环境情况下精确地预测和预警故障。通过使用有用的特征和深度学习模型，***能够更好地捕捉潜在故障的迹象。引入自适应机制，使***能够实时监测模型性能和数据分布的变化。通过动态调整时间窗口和遗忘因子，***可以反映最新的运行情况，确保模型的准确性。自适应机制定期监测模型性能，可以及时发现模型性能下降或数据分布发生变化的情况。这有助于减少误报，仅在真正需要时触发警报，避免了不必要的干扰。***自动调整警报阈值或模型参数，无需人工干预。这降低了管理和维护***的工作量，同时确保了***的性能和效率。通过监测模型性能并自动调整，***不断改进自身的预测能力。这意味着***可以适应不断变化的工作环境和数据分布，保持高度可靠性。由于***可以更准确地预测故障，减少了紧急维修和停机时间，从而节约了资源和成本。
实施例3
根据实施例2所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其中，所述故障诊断模块包括以下步骤：
获取所述数据分析模块的数据；
根据预设的阈值方案，将异常数据与阈值进行比较；
识别出的异常数据根据其类型进行分类；
基于异常数据和分类，故障诊断模块使用专业知识、规则引擎或机器学习算法来诊断异常的根本原因；
故障诊断完成，将故障信息传输到所述实时警报模块；
所述阈值方案的优先级设定按照以下从高到低进行排序：安全优先级、电源供应优先级、性能优先级、环境监测优先级和通信与远程监控优先级；
安全优先级：
过载保护：电流超过额定值的120％时，立即触发警报。
短路保护：短路电流立即触发警报。
温度过高：温度超过允许的上限值时，立即触发警报。
电源供应优先级：
电源失效：主电源失效后立即切换到备用电源，并触发警报。
电池电量低：备用电池电量低于20％时触发警报。
性能优先级：
设备故障：如果柜内任何关键设备出现故障，立即触发警报。
运行状态异常：例如，频繁的开关机、电流波动或电压不稳定情况，应当触发警报。
环境监测优先级：
环境温度：如果温度接近极限值，但还在正常范围内，触发温度警告，但不是紧急警报。
湿度：湿度在设定范围外时触发警报。
通信与远程监控优先级：
连接丢失：如果与远程监控***的连接中断，立即触发通信错误警报。
数据异常：远程监控***接收到异常数据时，触发数据异常警报。
所述实时警报模块包括数据接收器、警报生成器和通知管理器，所述数据接收器、警报生成器和通知管理器通信连接；
所述数据接收器用于从故障诊断模块接收异常或故障信息；
所述警报生成器用于根据接收到的异常或故障信息生成警报；
所述通知管理器用于管理和记录发送给相关人员或***管理员的警报通知。
在本实施例中，故障诊断模块根据预设的阈值方案对异常数据进行分类和诊断。这有助于快速而准确地识别故障根本原因，从而提高了设备的维护效率。阈值方案的多级优先级设定确保了对不同类型的故障和异常情况进行了区分和处理。这意味着对于具有更高安全性和可用性要求的问题，***会更快地响应和生成警报。实时警报模块包括数据接收器、警报生成器和通知管理器，这确保了警报的完整管理和记录。这有助于跟踪和审查警报事件。通过根据优先级生成警报，***可以将资源集中用于解决最重要的问题，从而提高了资源的利用效率。
实施例4
根据实施例3所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其中，所述***管理员与所述数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块进行人机交互，包括以下步骤：
***管理员通过安全的身份验证方式登录到智能预警***，所述身份验证方式包括用户名和密码、双因素身份验证、指纹识别等方式；
***管理员查看配电柜的运行数据和分析结果；
当***生成警报时，***管理员查看和处理所述警报；
***管理员通过查看警报的详细信息，确定其严重性，并采取适当的行动，例如通知维护人员或采取远程控制措施；
***管理员访问权限管理功能和查看日志记录，执行***维护任务，例如更新软件、备份数据和检查传感器状态；
还包括传感器网络、云端服务器和显示终端，所述云端服务器与所述传感器网络、显示终端无线通信连接；
所述传感器网络包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、湿度传感器、火焰传感器和烟雾传感器，所述配电箱数据模块设置在所述传感器网络上；
所述数据分析模块、故障诊断模块设置在所述云端服务器上；
所述实时警报模块和***管理模块设置在所述显示终端上，所述显示终端包括固定客户端和手机移动端。
在本实施例中，***管理员通过安全的身份验证方式登录到***，确保只有授权人员可以访问***。这有助于保护***免受未经授权的访问和潜在的威胁。管理员可以实时查看配电柜的运行数据和分析结果。当***生成警报时，管理员能够快速查看和处理这些警报，采取适当的措施，以减少停机时间和潜在的损失。传感器网络包括多种传感器类型，用于监测配电柜的各个方面，包括电流、电压、温度、湿度、火焰和烟雾。这些传感器提供了全面的数据，有助于及早发现潜在问题。数据分析模块和故障诊断模块设置在云端服务器上，这意味着数据的存储和处理是高度可扩展的。这使***能够应对大量数据和复杂的分析需求。实时警报模块和***管理模块设置在显示终端上，包括固定客户端和手机移动端。这使管理员可以从任何地方监控和管理***，增加了操作的便捷性和实时性。通过实时监测和迅速响应警报，***管理员能够加速问题的诊断和修复过程，从而减少了生产停机时间和潜在的生产损失。
实施例5
根据实施例4所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其中，一种用于多功能配电柜的智能预警方法，包括以下步骤：
采集多功能配电柜的运行数据；
预处理运行数据，提取统计指标、频域特征和时间序列特征；
训练自适应预警算法模型，用验证集评估性能；
引入自适应机制监测模型性能和数据分布变化；
实时或定期使用模型对新运行数据进行故障预测；
发现异常或潜在故障，触发实时警报通知相关人员或管理员；
***管理员管理***的整体运行，包括用户权限、配置、日志记录和维护。
在本实施例中，一种用于多功能配电柜的智能预警方法可以实时或定期地对多功能配电柜的运行数据进行故障预测。这有助于在故障发生前及时采取措施，降低了维修成本和停机时间。通过采集、预处理和分析运行数据，方法可以更全面地了解多功能配电柜的状态。这使得管理人员能够基于数据做出决策，而不仅仅依赖于常规的维护计划。引入自适应机制来监测模型性能和数据分布变化，确保模型能够适应不断变化的工作环境和数据特性。这有助于提高故障检测的准确性和可靠性。一旦模型检测到异常或潜在故障，方法可以立即触发实时警报，通知相关人员或管理员。这有助于迅速采取适当的行动，降低了生产中断的风险。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，包含：配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块，所述***管理模块与所述配电柜数据模块、数据分析模块、故障诊断模块和实时警报模块通信连接；
所述配电柜数据模块用于对配电柜进行数据采集，获取配电柜的运行数据并对其进行传输；
所述数据分析模块用于对所述运行数据进行数据分析；
所述故障诊断模块用于对通过所述数据分析的异常数据根据预设阈值方案进行故障诊断，并将故障信息传输到所述警报模块；
所述实时警报模块用于当检测到所述故障信息时，***实时生成警报通知相关人员或***管理员；
所述***管理模块用于管理多功能配电柜的智能预警***的整体运行，包括用户权限管理、***配置、日志记录和***维护；
其中，所述***管理员与所述数据分析模块、故障诊断模块、实时警报模块和***管理模块进行人机交互；
所述配电柜数据模块与数据分析模块、故障诊断模块进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述数据分析模块还用于采用自适应预警算法，对不同环境情况下的故障进行预测和预警。
3.根据权利要求2所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述自适应预警算法包括如下步骤：
获取所述配电柜的运行数据；
对采集到的数据进行预处理，从预处理后的数据中提取特征，所述特征包括统计指标、频域特征和时间序列特征；
根据神经网络算法使用训练集对模型进行训练，并采用验证集评估模型的性能；
引入自适应机制来监测模型性能和数据分布的变化；
在实时或周期性基础上，使用训练好的模型对新的运行数据进行预测；
模型检测到异常或预测到潜在故障时，触发警报通知相关人员或***管理员。
4.根据权利要求3所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述自适应机制包括以下步骤：
引入时间窗口来限制用于模型训练的历史数据的范围；
实时的添加新的数据点到时间窗口中；
引入遗忘因子，降低窗口外的历史数据的权重；
定期监测模型的性能；
根据性能监测的结果，自动调整警报阈值或模型参数，并通知相关人员或***管理员。
5.根据权利要求1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，与***管理员进行人机交互包括以下步骤：
***管理员通过安全的身份验证方式登录到智能预警***；
***管理员查看配电柜的运行数据和分析结果；
当***生成警报时，***管理员查看和处理所述警报；
***管理员通过查看警报的详细信息，确定其严重性，并采取行动，所述行动包括通知维护人员或采取远程控制措施；
***管理员访问权限管理功能和查看日志记录，执行***维护任务，所述***维护任务包括更新软件、备份数据和检查传感器状态。
6.根据权利要求1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述故障诊断模块包括以下步骤：
获取所述数据分析模块的数据；
根据预设的阈值方案，将异常数据与阈值进行比较；
识别出的异常数据根据其类型进行分类；
基于异常数据和分类，故障诊断模块使用专业知识、规则引擎或机器学习算法来诊断异常的根本原因；
故障诊断完成，将故障信息传输到所述实时警报模块。
7.根据权利要求6所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述阈值方案的优先级设定按照以下从高到低进行排序：安全优先级、电源供应优先级、性能优先级、环境监测优先级和通信与远程监控优先级。
8.根据权利要求1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，所述实时警报模块包括数据接收器、警报生成器和通知管理器，所述数据接收器、警报生成器和通知管理器通信连接；
所述数据接收器用于从故障诊断模块接收异常或故障信息；
所述警报生成器用于根据接收到的异常或故障信息生成警报；
所述通知管理器用于管理和记录发送给相关人员或***管理员的警报通知。
9.根据权利要求1所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，其特征在于，还包括传感器网络、云端服务器和显示终端，所述云端服务器与所述传感器网络、显示终端无线通信连接；
所述传感器网络包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、湿度传感器、火焰传感器和烟雾传感器；
所述数据分析模块、故障诊断模块设置在所述云端服务器上；
所述实时警报模块和***管理模块设置在所述显示终端上，所述显示终端包括固定客户端和手机移动端。
10.一种用于多功能配电柜的智能预警方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-9任一项所述的一种用于多功能配电柜的智能预警***，包括以下步骤：
采集多功能配电柜的运行数据；
预处理运行数据，提取统计指标、频域特征和时间序列特征；
训练自适应预警算法模型，用验证集评估性能；
引入自适应机制监测模型性能和数据分布变化；
实时或定期使用模型对新运行数据进行故障预测；
发现异常或潜在故障，触发实时警报通知相关人员或管理员；
***管理员管理***的整体运行，包括用户权限、配置、日志记录和维护。
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