[發明專利]基于工控機的電力系統邊緣計算及數據分發裝置

有效

• 申請號: 202110271215.7
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113050486B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 楊會軍;郭麗紅;曾文浩;程啟華;何錫點;盛云龍;金晶;張仟鳳;肖睿詩
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 金子娟

本發明公開了一種基于工控機的電力系統邊緣計算及數據分發裝置，其特征在于，包括核心工控模塊以及分別與其連接的輸入/輸出模塊、數據獲取模塊、數據處理模塊、狀態監測模塊和數據分發模塊。本發明基于工控機的電力系統邊緣計算及數據分發裝置利用智能電表獲取電力負荷數據，通過邊緣計算處理，獲取用戶用電信息，并將處理后的數據分發至電力數據云端，以實現對電力負荷大數據集的構建，為電力系統的運行和維護提供可靠的參考數據，具有安全性高、經濟投入小、實用性強等優點。

技術領域

本發明屬于電力系統應用終端技術領域，具體為一種基于工控機的電力系統邊緣計算及數據分發裝置。

背景技術

傳統的電力負荷監測采取侵入式的方法，即在用戶的各用電設備上都安裝傳感器記錄其使用情況。該方法優點在于監測數據準確可靠，缺點是可操作性差、實施成本高、用戶接受程度較低。故而非侵入式負荷監測技術應運而生，簡單來說，非侵入式負荷監測就是通過用戶電表檢測的各項參數，將用戶總負荷信息分解為各用電設備的信息，進而獲取用電設備能耗情況與用戶用電規律等用電信息。

發明內容

本發明的技術目的在于以工業觸控一體機為基礎，利用非侵入式負荷監測技術，開發出一種可操作性強、易于實施，且檢測數據準確可靠的電力系統邊緣計算及數據分發裝置，可對用戶的用電狀況進行實時的監測和反饋。

本發明提供的技術方案為：

一種基于工控機的電力系統邊緣計算及數據分發裝置，其特征在于，包括核心工控模塊以及分別與其連接的輸入/輸出模塊、數據獲取模塊、數據處理模塊、狀態監測模塊和數據分發模塊；

所述輸入/輸出模塊采用觸摸屏實現，用于接收用戶操作命令，將其傳輸給核心工控模塊，并根據核心工控模塊發送的指令，顯示相關的信息；

所述數據獲取模塊基于核心工控模塊的控制指令，通過接口電路與智能電表之間進行信息交互，采集和存儲智能電表發送的總電力負荷數據；

所述核心工控模塊包括CPU微處理器和存儲器，所述CPU微處理器用于對數據獲取模塊發送的總電力負荷數據進行處理，將所述總電力負荷數據中對應的數據分別傳送給狀態監測模塊和數據處理模塊，接收并存儲兩模塊反饋的處理結果數據，并根據兩模塊反饋的處理結果，控制觸摸屏對相關信息進行顯示；所述存儲器用于存儲所述總電力負荷數據以及數據處理模塊、狀態監測模塊反饋的處理結果數據，構建系統數據庫；

所述數據處理模塊用于對其接收的電力負荷數據，建立歸一化的多維度負荷數據,基于所述多維度負荷數據采用基于遺傳算法優化的BP神經網絡算法(簡稱GA-BP)實現對家用電力負荷的分類識別，并向核心工控模塊反饋識別結果；

所述狀態監測模塊用于對其接收的電力負荷數據進行閾值比較，并向核心工控模塊反饋比較結果，若相關電力負荷數據超過正常狀態的閾值，則觸發報警信號；

所述數據分發模塊與電力數據云端連接，根據用戶對發送內容的設置，從所述系統數據庫中提取數據，上傳云端，建立電力負荷大數據集。

在上述方案的基礎上，進一步改進或優選的方案還包括：

進一步的，所述數據獲取模塊包括串口數據發送單元、串口數據接收單元、數據協議解析單元和數據存儲單元，其中：

由串口數據發送單元根據與智能電表之間的通信協議，發送數據包給智能電表，數據項使用已經完成壓縮的BCD碼來表示，低字節在前，高字節在后，每幀數據域中的每個字節都會加33H進行加密處理；

由串口數據接收單元接收來自智能電表的返回數據；

由所述數據協議解析單元根據通信協議，對返回數據進行解析，對接收到的電表返回幀的數據域數據減33H解密，提取總電力負荷數據；

由數據存儲單元對所述總電力負荷數據進行存儲，供核心工控模塊調取。