JP3243191U - 電力監視システムおよび監視方法 - Google Patents

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Abstract

本願は、スマートフォンと、インターネットにアクセスされ、前記スマートフォンと接続される無線通信端末と、前記インターネットにアクセスされ、固定のユニフォームリソースロケータおよび固定のリスニングポートが割り当てられるサーバと、電力設備監視現場に取り付けられ、前記無線通信端末に接続され、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートおよび前記スマートフォンの電話番号を記憶する電力監視端末であって、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、前記無線通信端末を介して前記サーバと通信し、前記サーバへデータを送信しサーバから発せられる命令を受信する電力監視端末と、を含む電力監視システムおよび監視方法を提供する。【選択図】図1

Description

本願は電力の技術分野に関し、具体的には電力監視システムおよび監視方法に関する。
電力網の安全で正常な運用を保障するために、電力システムには通常、電力設備の動作状態を監視するための電力監視システムが設けられる。
従来の電力監視システムには、サーバおよび電力設備を監視するための電力監視端末が設けられ、監視端末は有線でサーバに接続され、高い信頼性を有するが、多量のケーブルを敷設する必要があり、実施コストが高く、電力システムが存在する位置の地形などの外部要因の影響下で、実施上の難易度も高い。
従来技術では、無線接続による電力監視システムが既に登場しており、これらのシステムにおける監視端末は無線でサーバに接続され、多量のケーブルの敷設を回避し、実施コストおよび実施上の難易度を効果的に低下させるが、監視端末とサーバの無線通信の信号は外部の干渉またはネットワークの輻輳により通信故障が発生しやすく、その結果、システム全体の信頼性が低下し、電力設備のリアルタイム監視に影響し、さらに電力網の安全に影響を及ぼす。
本願の実施例は、スマートフォンと、インターネットにアクセスされ、前記スマートフォンに接続される無線通信端末と、前記インターネットにアクセスされ、固定のユニフォームリソースロケータおよび固定のリスニングポートが割り当てられるサーバと、電力設備監視現場に取り付けられ、前記無線通信端末と接続され、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートおよび前記スマートフォンの電話番号を記憶する電力監視端末であって、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、前記無線通信端末を介して前記サーバと通信し、前記サーバへデータを送信しサーバから発せられる指令を受信する電力監視端末と、を含む電力監視システムを提供する。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末は、電圧生データを収集し、収集した電圧生データを前処理ユニットに送信するための電圧収集ユニットと、前記電圧収集ユニットおよびプロセッサに接続され、前記電圧収集ユニットからの前記電圧生データを受信し、前記プロセッサから送信される制御命令に応じて前記電圧生データに対して減衰処理、レンジ変換処理および増幅処理を行って処理後の電圧データを得る前処理ユニットと、前記前処理ユニットに接続され、前記処理後の電圧データが直流電圧か交流電圧かに応じて電圧の伝送路を変更するためのタップ位置変換ユニットと、前記タップ位置変換ユニットに接続され、前記電圧生データをデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換ユニットと、前記アナログデジタル変換ユニットおよび前記前処理ユニットに接続され、制御命令を前記前処理ユニットに送信し、前記アナログデジタル変換ユニットからのデジタル信号をサンプリングし、フィルタリングしおよび誤差補正してデジタル処理信号を得るプロセッサと、プロセッサからのデジタル処理信号を受信および表示する表示ユニットと、を含む。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末はさらに、前記処理後の電圧データが交流電圧の場合に、前記交流電圧を直流電圧に変換するためのデータ変換ユニットを含む。
いくつかの実施例によれば、前記無線通信端末は一意のGSM端末番号が割り当てられ、GPRS無線通信方式でインターネットにアクセスされ、GSM無線通信方式で前記スマートフォンに接続される。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末はシリアル通信ケーブルを介して前記無線通信端末に接続される。
本願の実施例は、電力監視端末が、記憶されたサーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、無線通信端末を介してサーバと通信し、サーバへデータを送信しサーバから発せられる指令を受信することと、電力監視端末が、スマートフォンにショートメッセージを送信しようとする時、スマートフォンの電話番号に応じて、無線通信端末を介してショートメッセージをスマートフォンに送信することと、を含む上記の電力監視システムの電力監視方法をさらに提供する。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末は、リアルタイムに監視した電力設備の状態情報を、GPRS無線通信方式でサーバに送信し、電力設備が故障したと監視した場合、故障情報をGSMショートメッセージで併せてスマートフォンに送信する。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末は、GPRS無線通信方式でサーバと通信する際に、3分内に前記サーバとの通信データが出ない場合、前記サーバへの接続をリトライする。
いくつかの実施例によれば、前記電力監視端末は、GPRS無線通信方式でサーバと通信する際に、連続3回で前記サーバへの接続に失敗した場合、無線通信方式からGSMショートメッセージモードに切り替え、そうでない場合、GPRS無線通信方式を維持する。
本願の実施例に提供される技術的解決手段では、電力監視端末は、GPRSモードで動作する時、リアルタイムに監視した電力設備の状態情報をサーバに送信し、電力設備が故障したと監視した場合、故障情報をショートメッセージで併せてスマートフォンに送信しており、このような2チャネル無線通信方式で、実施コストおよび実施上の難易度を低下させ、信頼性を向上させ、従来の単一チャネルによる無線電力監視システムの信頼性が低いという欠点を解消し、電力網の安全な運用を保証できる。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施例の記述において必要な図面を用いて簡単に説明を行うが、当然ながら、以下に記載する図面は単に本願の実施例の一例であり、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面に想到し得る。
本願の実施例に提供される電力監視システムの構成模式図である。 本願の実施例に提供される別の電力監視システムの構成模式図である。
本願が実現する技術的解決手段、創造的な特徴、達成する目的および効果を理解しやすくするために、以下に具体的な図面と関連付けて、本願をさらに説明する。
なお、本明細書に添付の図面中に反映されている構造、比例、寸法などは、いずれも明細書に開示される内容に合わせて、当業者の理解および閲読のために提供されるものに過ぎず、本願で実施可能な限定条件を規定するものではないので、技術上の実質的意味がなく、構造の修飾、比例関係の変更または寸法の調整は、本願による効果および達成可能な目的に影響しないことを前提に、いずれも本願に開示される技術内容が包括可能な範囲内に含まれるものとすることを、理解されたい。
同時に、本明細書において引用される「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」および「一つ」などの用語は、説明を明確にするためのものに過ぎず、本願で実施可能な範囲を限定するものではなく、それらの相対的関係の変更または調整も、技術内容を実質的に変更することなく、本願で実施可能な範疇に属するとみなされるべきである。
図1は本願の実施例に提供される電力監視システムの構成模式図である。
図1に示すように、電力監視システムはスマートフォン4、無線通信端末3、サーバ3および電力監視端末1を含む。
サーバは前記インターネットにアクセスされ、固定のユニフォームリソースロケータおよび固定のリスニングポートが割り当てられる。無線通信端末はインターネットにアクセスされ、スマートフォンに接続される。電力監視端末は電力設備監視現場に取り付けられ、無線通信端末に接続され、サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートおよびスマートフォンの電話番号を記憶し、かつサーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、無線通信端末を介してサーバと通信し、サーバへデータを送信しサーバから発せられる指令を受信する。
無線通信端末は一意のGSM端末番号が割り当てられ、GPRS無線通信方式でインターネットにアクセスされ、GSM無線通信方式でスマートフォンと接続される。電力監視端末はシリアル通信ケーブルを介して無線通信端末に接続され、サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポート、およびスマートフォンの電話番号は、併せて電力監視端末に記憶される。
電力監視端末は電圧収集ユニット、前処理ユニット、タップ位置変換ユニット、アナログデジタル変換ユニット、プロセッサおよび表示ユニットを含む。
電圧収集ユニットは前処理ユニットに信号接続され、電圧生データを収集し、収集した電圧生データを前処理ユニットに送信するために用いられ、前処理ユニットはそれぞれタップ位置変換ユニットおよびプロセッサに信号接続され、プロセッサから送信される制御命令に応じて、受信した電圧生データに対して減衰処理、レンジ変換処理および増幅処理を実行するために用いられ、タップ位置変換ユニットはそれぞれデータ変換ユニットおよびアナログデジタル変換ユニットに信号接続され、収集した電圧が直流電圧か交流電圧かに応じて電圧の伝送路を変更するために用いられ、アナログデジタル変換ユニットはプロセッサに信号接続され、受信したアナログの電圧生データ情報をデジタル信号に変換するために用いられ、プロセッサは表示ユニットに信号接続され、受信したデジタル信号をサンプリングし、フィルタリングしおよび誤差補正し、処理の結果を表示用に表示ユニットに送信するために用いられる。
任意選択的に、電力監視端末はデータ変換ユニットをさらに含み、処理後の電圧データが交流電圧の場合に、データ変換ユニットは処理後の交流電圧を直流電圧に変換するために用いられる。
このような構造は、機能が分散されて冗長度が向上したため、専門的で高価なデータサーバに代えて、一般的な産業用コンピュータを用いることができ、ハードウェア投資を削減し、しかもシステム全体の信頼性に影響を及ぼすことがない。
図1に示す電力監視システムの電力監視方法は、以下のフローを含む。
サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポート、およびスマートフォンの電話番号を、併せて電力監視端末に記憶する。電力監視端末は、記憶されたサーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、無線通信端末を介してサーバと通信し、サーバへデータを送信しサーバから発せられる指令を受信する。
電力監視端末は、スマートフォンにショートメッセージを送信しようとする時、スマートフォンの電話番号に応じて、無線通信端末を介してショートメッセージをスマートフォンに送信する。
電力監視端末は、GPRSモードで動作する時、リアルタイムに監視した電力設備の状態情報をサーバに送信し、電力設備が故障したと監視した場合、故障情報をショートメッセージで併せてスマートフォンに送信する。
また、電力監視端末は、GPRSモードで動作する際に、3分内にサーバとの通信データが出ない場合、サーバへの接続をリトライし、また連続3回でサーバへの接続に失敗した場合、動作モードをショートメッセージモードに切り替え、そうでない場合、GPRSモードの動作モードを維持する。
このような2チャネル無線通信方式で、実施コストおよび実施上の難易度を低下させ、また信頼性をも向上させ、従来の単一チャネルによる無線電力監視システムの信頼性が低いという欠点を解消し、電力網の安全な運用を保証できる。
図2は本願の実施例に提供される別の電力監視システムの構成模式図である。
図1の実施例のもとに、本実施例における電力監視端末は電力網における複数の分電盤内に配置され、分電盤は配電システムの終段設備であり、主に上位段の配電設備のある回路の電力を最寄りの負荷に配分するという役割を果たす。分電盤が故障したら、その近くの電気設備の正常な動作に影響を及ぼす。
従来の分電盤の管理方法では、通常、整備士が設備を定期的に監視および保守し、故障のリスクを発見した場合、分電盤を保守するようにしている。このような方法は、整備士の力に限界があるため、分電盤を監視する頻度が高いはずがなく、一般的には数日一回または数週一回としている。その結果、既に分電盤が故障しており、影響を受けた単位または個人が助け要請情報を発してから、初めて整備士がメッセージを受信し、現場に駆けつけて分電盤を修理するという状況になる。このような方法は、故障の発生から修復までかかる時間が長く、該分電盤の配電対象の単位または個人は、故障期間中、仕事および生活が大きな影響を受けることになる(例えば、工場の生産ラインは作業を開始できなくなる)。
本実施例では、電力監視端末は5G通信モジュールによってサーバおよびスマートフォンとそれぞれ通信し、サーバはクラウドサーバに変更され、各5G通信モジュールは一意の5G端末番号を有する。
電力監視端末において、電圧収集ユニットとして用いられる電圧センサ以外、また、分電盤のデータを収集するための複数の他の収集ユニットが設けられ、収集ユニットにより収集されるデータは、動作データ、環境データおよび測位情報を含む。電圧センサの他、収集ユニットは温度センサ、湿度センサ、煙センサおよび電流センサを含み、これらのセンサの生データ情報にも電圧生データ情報と同様な処理プロセスが用いられる。
サーバには記憶ユニット、処理ユニットおよび統計解析ユニットが配置される。記憶ユニット内に保守プランの予備プランライブラリが記憶されている。記憶ユニット内にさらに、各電力監視端末に対応する分電盤のアドレス情報が記憶されている。処理ユニットは収集ユニットにより収集されたデータを解析し、解析結果が異常である場合、異常のタイプを生成するために用いられ、また異常のタイプおよび異常データに応じて、記憶ユニット内で対応する保守プランを照合によって探し出し、異常のタイプおよび保守プランを含む点検信号を発するためにも用いられる。
本実施例では、各整備士のスマートフォンに一意の5G端末番号が付けられ、スマートフォンには警報ユニットおよび測位ユニットも含まれる。警報ユニットは点検信号を受信するために用いられ、かつ点検信号を受信すると、音声と文字による注意情報を発する。測位ユニットは保守地点の測位情報を取得するために用いられる。
処理ユニットは、点検信号を送信する時、異常のある分電盤に最も近い整備士のスマートフォンに送信する。記憶ユニットは、異常を記憶するためにも用いられ、具体的には、記憶ユニットは、異常を記憶する時、異常のタイプ、検出時間、電力監視端末に対応する5G通信モジュールの5G端末番号、および整備士のスマートフォンの5G端末番号に応じて記憶する。統計解析ユニットは異常を統計解析するために用いられる。統計解析ユニットは、異常を統計解析する時、各タイプの異常の再発率を生成し、あるタイプの異常の再発率がXより高くなる場合、異常のタイプおよび対応する再発率を含むプラン更新信号を生成し、ある保守地点における保守後の分電盤の異常再発率がYより高くなる場合、スマートフォンの5G端末番号および対応する異常の再発率を含む人員訓練信号を生成する。XおよびYの具体的な値は、当業者であれば過去に統計された異常の再発率に基づいて具体的に設定できる。
説明の便宜上、本実施例において、システムにおける分電盤が200個、電力監視端末が200個、保守地点が10個あると仮定する。具体的な実施プロセスは以下のとおりである。
200個の電力監視端末は、分電盤から一対一に対応するように、分電盤の動作データおよび環境データを含むデータを収集し、収集したデータをサーバに送信する。サーバが各電力監視端末から送信されるデータを受信した後、処理ユニットは各電力監視端末の収集データを解析する。解析結果が異常である(例えば温度が高くなりすぎる)場合、異常のタイプを生成し、また異常のタイプおよび異常データに応じて、記憶ユニット内で対応する保守プランを照合によって探し出す。
処理ユニットは、異常データが存在する該電力監視端末に対応する5G通信モジュールの5G端末番号に応じて、記憶ユニット内で対応する分電盤のアドレス情報をマッチングによって探し出し、さらに各整備士のスマートフォンからフィードバックされる測位情報に基づき、各整備士のスマートフォンと異常が存在する分電盤との距離を計算し、異常のある分電盤に最も近い整備士のスマートフォンに点検信号を送信する。該整備士のスマートフォンの警報ユニットは、点検信号を受信してから、音声(例えば「ご注意ください。新たな任務が受信されました。」)と文字の形式で注意情報を発する。該整備士に、分電盤に異常が発生し、点検保守が必要であるように注意を促す。点検信号は異常のタイプおよび保守プランを含むため、整備士は、準備時間が短縮され、かつ作業により適合するように準備でき、分電盤が存在する位置に到着してから迅速に点検保守を開始できる。
記憶ユニットは、異常を記憶する時、異常のタイプ、検出時間、電力監視端末に対応する5G端末番号、および保守を行う整備士のスマートフォンの5G端末番号に応じて記憶する。その後、統計解析ユニットは、異常を統計解析し、各タイプの異常の再発率を生成し、あるタイプの異常の再発率がXより高くなる場合、異常のタイプおよび対応する再発率を含むプラン更新信号を生成する。整備士は点検信号内の保守プランをガイドラインとして点検保守を行い、かつあるタイプの異常の再発率がXより高くなると、予備プランライブラリにおける該タイプの異常の保守プランを最適化することが必要となるため、プラン更新信号を発し、サーバの管理者に、予備プランライブラリにおける該タイプの異常の保守プランを最適化するように注意を促す。ある整備士が保守した分電盤の異常再発率がYより高くなる場合、整備士のスマートフォンの5G端末番号および対応する異常再発率を含む人員訓練信号を生成する。各整備士は各々のスマートフォンを持つ。統計解析ユニットは、異常を統計解析する時、ある整備士が保守した分電盤の異常再発率がYより高くなると、該整備士の保守能力を増強することが必要となるため、人員訓練信号を生成する。人員訓練信号に整備士のスマートフォンの5G端末番号および対応する異常再発率が含まれることにより、管理者は適時に具体的な状況を把握できる。従来技術に比べ、本システムを使用すれば、分電盤に故障のリスクが存在する場合、整備士は状況を適時に把握してできる限り早く保守し、分電盤の故障による影響をできる限り軽減することができる。
任意選択的に、整備士のスマートフォンにはさらに、任務中および待機中を含む整備士の作業状態を標識するための状態ユニットが含まれる。
処理ユニットは、点検信号を送信する時、作業状態が待機中でかつ異常のある分電盤に最も近い整備士のスマートフォンに送信する。点検信号を送信する時、異常の発生した分電盤に最も近い整備士は、任務中の状態にある可能性があり、このとき、点検信号を送信しても、該整備士は直ちに点検信号が指示する分電盤に駆けつけて保守点検を行うことができない。作業状態が待機中でかつ異常のある分電盤に最も近い整備士のスマートフォンに送信すれば、上記状況を回避でき、処理ユニットは、待機中でかつ最も近い整備士を探し出すことで、整備士は、適時に現場に駆けつけ、該分電盤の保守点検を行うことができる。
説明すべきは、上記実施例に提供されるシステムは、上記各機能モジュールの分割のみを例にして説明したが、実用において、必要に応じて上記機能を異なる機能モジュールに割り当てて完了させてもよく、即ち、本考案の実施例におけるモジュールまたはステップを再分解しまたは組み合わせてもよく、例えば、上記実施例のモジュールは一つのモジュールとして統合してもよく、さらに複数のサブモジュールに分割し、それによって上記の全てまたは一部の機能を完了するようにしてもよい点である。本考案の実施例に係るモジュール、ステップの名称は、各モジュールまたはステップを区別するためのものに過ぎず、本考案を不当に限定するものではない。
説明を簡便にするために、上述した記憶装置、処理装置の具体的な動作プロセスおよび関連説明は、前記の方法実施例における対応のプロセスを参照すればよく、ここでは説明を省略することは、当業者であれば明確に理解できる。
当業者であれば、本明細書に開示される実施例と関連付けて説明した各例のモジュール、方法のステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両者の組み合わせという形で実現可能であり、ソフトウェアモジュール、方法のステップに対応するプログラムは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、内部メモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブルROM、電気的消去可能なプログラマブルROM、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または技術分野内で周知の任意の他の形の記憶媒体に配置可能であることを認識できる。電子ハードウェアとソフトウェアの相互交換可能性を明確に説明するために、上記説明において各例の構成およびステップが既に機能に応じて一般的に記述されていた。これらの機能は電子ハードウェアの形で実行するか、それともソフトウェアの形で実行するかは技術的解決手段の特定の用途および設計上の制約条件によって決められる。当業者であれば、特定の用途それぞれに向けて異なる方法を使用して、記載の機能を実現できるが、このような実現は本考案の範囲を超えたものであると理解すべきではない。
以上は本願の具体的な実施例を説明した。なお、本願は上記特定の実施形態に限定されず、詳細に説明されていない設備および構造は、本分野での一般的な方法で実施されると理解すべきであり、当業者であれば、本願の実質的な内容に影響を及ぼすことなく、請求項の範囲内で様々な変形または修正、複数の簡単な推論、変形または置換をなし得ることを、理解されたい。

Claims (9)

  1. スマートフォンと、
    インターネットにアクセスされ、前記スマートフォンに接続される無線通信端末と、
    前記インターネットにアクセスされ、固定のユニフォームリソースロケータおよび固定のリスニングポートが割り当てられるサーバと、
    電力設備監視現場に取り付けられ、前記無線通信端末に接続され、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートおよび前記スマートフォンの電話番号を記憶する電力監視端末であって、前記サーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、前記無線通信端末を介して前記サーバと通信し、前記サーバへデータを送信しサーバから発せられる命令を受信する電力監視端末と、を含む、電力監視システム。
  2. 前記電力監視端末は、
    電圧生データを収集し、収集した電圧生データを前処理ユニットに送信するための電圧収集ユニットと、
    前記電圧収集ユニットおよびプロセッサに接続され、前記電圧収集ユニットからの前記電圧生データを受信し、前記プロセッサから送信される制御命令に応じて前記電圧生データに対して減衰処理、レンジ変換処理および増幅処理を行って処理後の電圧データを得る前処理ユニットと、
    前記前処理ユニットに接続され、前記処理後の電圧データが直流電圧か交流電圧かに応じて電圧の伝送路を変更するためのタップ位置変換ユニットと、
    前記タップ位置変換ユニットに接続され、前記電圧生データをデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換ユニットと、
    前記アナログデジタル変換ユニットおよび前記前処理ユニットに接続され、制御命令を前記前処理ユニットに送信し、前記アナログデジタル変換ユニットからのデジタル信号をサンプリングし、フィルタリングしおよび誤差補正してデジタル処理信号を得るプロセッサと、
    プロセッサからのデジタル処理信号を受信および表示する表示ユニットと、を含む、請求項1に記載の電力監視システム。
  3. 前記電力監視端末はさらに、
    前記処理後の電圧データが交流電圧の場合に、前記交流電圧を直流電圧に変換するためのデータ変換ユニットを含む、請求項2に記載の電力監視システム。
  4. 前記無線通信端末は一意のGSM端末番号が割り当てられ、GPRS無線通信方式でインターネットにアクセスされ、GSM無線通信方式で前記スマートフォンに接続される、請求項1に記載の電力監視システム。
  5. 前記電力監視端末はシリアル通信ケーブルを介して前記無線通信端末に接続される、請求項1に記載の電力監視システム。
  6. 電力監視端末が、記憶されたサーバのユニフォームリソースロケータ、リスニングポートに応じて、無線通信端末を介してサーバと通信し、サーバへデータを送信しサーバから発せられる指令を受信することと、
    電力監視端末が、スマートフォンにショートメッセージを送信しようとする時、スマートフォンの電話番号に応じて、無線通信端末を介してショートメッセージをスマートフォンに送信することと、を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の電力監視システムの電力監視方法。
  7. 前記電力監視端末は、リアルタイムに監視した電力設備の状態情報を、GPRS無線通信方式でサーバに送信し、電力設備が故障したと監視した場合、故障情報をGSMショートメッセージで併せてスマートフォンに送信する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記電力監視端末は、GPRS無線通信方式でサーバと通信する際に、3分内に前記サーバとの通信データが出ない場合、前記サーバへの接続をリトライする、請求項7に記載の方法。
  9. 前記電力監視端末は、GPRS無線通信方式でサーバと通信する際に、連続3回で前記サーバへの接続に失敗した場合、無線通信方式からGSMショートメッセージモードに切り替え、そうでない場合、GPRS無線通信方式を維持する、請求項8に記載の方法。
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