基于高斯混合模型與迭代算法的氣體無線監(jiān)測報(bào)警控制方法主要用于變電站內(nèi)部在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理。

背景技術(shù)：

據(jù)了解，變電站設(shè)備由于受環(huán)境溫度變化、污穢、有害氣體腐蝕、風(fēng)雨雪等自然力作用，再加上人為設(shè)備施工不當(dāng)造成氣體泄漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，而且很多氣體帶有毒性以及易燃易爆特性，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，可能會引發(fā)一些事故。而現(xiàn)行電氣設(shè)備一般采用“定期停電預(yù)防性維修體系”，該做法存在檢修費(fèi)用高、事故漏報(bào)、早報(bào)或誤報(bào)等明顯缺陷，因而電力和工礦企業(yè)迫切要求實(shí)現(xiàn)定時(shí)或?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)診斷出氣體泄漏故障并告警，從而實(shí)現(xiàn)依據(jù)運(yùn)行狀態(tài)維修的“狀態(tài)維修體系”逐步取代“定期停電預(yù)防性維修體系”。

本方法則是響應(yīng)電力和工礦企業(yè)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、及時(shí)判斷出氣體泄漏故障等需求，自主研發(fā)電力云在線監(jiān)測終端控制系統(tǒng)，并結(jié)合高斯混合模型，采用迭代算法對不同氣體泄漏進(jìn)行分類判斷，及時(shí)準(zhǔn)確做出防患措施，避免事故發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本檢測控制方法結(jié)合了高斯混合模型，由于終端采集器包含多種氣體傳感器，因此我們采用這種流行的聚類方法，通過建立不同的高斯模型，每個(gè)高斯模型就代表了一個(gè)類，每個(gè)類代表了一個(gè)狀態(tài)，比如：正常、故障、警告、報(bào)警等。這樣在分類的過程中，我們通過預(yù)先采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)可以獲得氣體濃度取值的一個(gè)概率分布，在不斷學(xué)習(xí)的過程中訓(xùn)練出幾個(gè)與之對應(yīng)的概率分布，該方法訓(xùn)練后模型得到的輸出不是一個(gè)具體的值，而是通過一系列值的概率來表示。對應(yīng)于不同的分類，通過混合高斯模型對采集數(shù)據(jù)樣本的概率密度分布進(jìn)行估計(jì)，而估計(jì)的模型是幾個(gè)高斯模型加權(quán)之和。對采集到的樣本中的數(shù)據(jù)分別在幾個(gè)高斯模型上進(jìn)行投影，就會分別得到數(shù)據(jù)在各個(gè)類上的概率。然后我們可以選取概率最大的類所為判決結(jié)果。

在進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的時(shí)候，采用了迭代算法，我們假設(shè)各個(gè)高斯模型的參數(shù)，以此來估計(jì)出各個(gè)高斯模型的權(quán)值，然后利用估計(jì)的權(quán)值來驗(yàn)證高斯模型的參數(shù)值，反復(fù)迭代，直到波動很小時(shí)停止，確定好參數(shù)。對于第i個(gè)樣本xi來說，它由第k個(gè)模型生成的概率表達(dá)式為：

終端通過高斯混合模型對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類判斷，從大量、孤立的單條事件中準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)全局性、整體性的安全威脅行為，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)會立馬響應(yīng)，同時(shí)主站采用云計(jì)算后臺處理，可以對分散到各個(gè)安全子系統(tǒng)中的安全相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，解決了海量數(shù)據(jù)的集中存儲和分析處理問題；而且，可以快速的解決由于大量的重復(fù)信息、錯誤信息充斥其中，海量的無效數(shù)據(jù)淹沒了真正有價(jià)值的安全信息的影響，快速找到有價(jià)值信息。

該方法做到了從不同的角度了解安全狀況，包括整體的安全態(tài)勢和全局的安全信息等。系統(tǒng)可以幫助管理人員正確理解安全事件，并自動化的調(diào)整安全策略，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中化、全方位的監(jiān)控、分析與響應(yīng)，統(tǒng)一管理，形成一個(gè)完整的安保體系。

該方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)通訊、應(yīng)急處理之間緊密聯(lián)合，而且采用無線通信，避免了電纜布線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的交流溝通的同時(shí)也節(jié)省了投資，更加全面的監(jiān)控，加強(qiáng)了系統(tǒng)薄弱點(diǎn)間的通信交流，避免了相互之間通信不及時(shí)造成的損失。

附圖說明

附圖為變電站氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1為系統(tǒng)預(yù)警處理流程圖：1-數(shù)據(jù)接口，2-數(shù)據(jù)庫，3-數(shù)據(jù)分析，4-自動處置|人工處置，5-采樣及高斯混合模型迭代分析，6-分析結(jié)果，7-預(yù)警發(fā)布和通告，8-主站云監(jiān)控。

圖2為終端控制器框圖：1-CPU，2-傳感器模塊，3-A/D轉(zhuǎn)換模塊，4-無線模塊，5和6-報(bào)警模塊，7-閥門控制模塊,8-自檢模塊。

圖3為分站框圖：1-CPU，2-無線模塊，3-GPRS模塊，4-以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊。

實(shí)施方式

參照說明書附圖對本發(fā)明的變電站氣體在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和檢測控制方法做以下說明。具體操作是：在變電站氣體設(shè)備附近安裝多個(gè)氣體終端采集器，采集設(shè)備周邊氣體實(shí)時(shí)的濃度變化，并通過計(jì)算比較概率大小，確定數(shù)據(jù)事件類型，并將結(jié)果經(jīng)無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到分站，分站進(jìn)行一步校驗(yàn)后把結(jié)果傳送到控制室主站，發(fā)送到主站的結(jié)果則會在服務(wù)器界面動態(tài)的顯示當(dāng)前狀態(tài)以及變化趨勢。當(dāng)某點(diǎn)有氣體泄漏或設(shè)備異常時(shí)，終端主控器會立馬報(bào)警并使電磁閥做出相應(yīng)動作，主站會立馬響應(yīng)報(bào)警，同時(shí)分站第一時(shí)間向工作人員手機(jī)發(fā)報(bào)警短信，通知專業(yè)人員及時(shí)前往故障點(diǎn)查看處理，提前規(guī)避大事故的發(fā)生。

該方法有利于信息的及時(shí)反饋，方便工作人員對變電站設(shè)備狀態(tài)隨時(shí)了解，若發(fā)生持續(xù)泄漏，設(shè)備會立馬觸發(fā)電磁閥自動閉合，將危險(xiǎn)源頭關(guān)閉，消除隱患。實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)上的互聯(lián)通信，保障用氣安全。并且采用無線傳輸，所以不用敷設(shè)電纜，這樣根本解決了敷設(shè)電纜帶來的麻煩，通過使用無線監(jiān)測終端，可以節(jié)省敷設(shè)電纜的投資。