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一種基于大數(shù)據(jù)的計(jì)量設(shè)備誤差分析方法與流程

文檔序號(hào):12268948閱讀:1886來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及電力檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于大數(shù)據(jù)的計(jì)量設(shè)備誤差分析方法。



背景技術(shù):

電力計(jì)量設(shè)備的計(jì)量是否準(zhǔn)確,直接關(guān)系著電力生產(chǎn)和消費(fèi)全過(guò)程的安全以及發(fā)、供、用電三方的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)公正,為此準(zhǔn)確分析計(jì)量設(shè)備誤差是十分必要的。但隨著電力計(jì)量設(shè)備的安裝覆蓋面越來(lái)越廣、其安裝所在位置的地理環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜,環(huán)境因素對(duì)電力計(jì)量設(shè)備的影響越來(lái)越不容忽視。為明確智能電能表、用電信息采集設(shè)備、低壓計(jì)量箱以及互感器等計(jì)量設(shè)備的誤差與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境之間的關(guān)系,研究計(jì)量設(shè)備的失效機(jī)理,研究人員需要對(duì)計(jì)量設(shè)備在不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè),并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

然而現(xiàn)有技術(shù)中很少涉及有關(guān)方法用于研究環(huán)境因素對(duì)計(jì)量設(shè)備誤差的影響。為研究計(jì)量設(shè)備在各種極端自然環(huán)境下的適應(yīng)性,可選取典型環(huán)境(如高嚴(yán)寒、高干熱、高海拔、高鹽霧及高濕熱極端環(huán)境等)條件進(jìn)行測(cè)試,然而這種測(cè)試需要測(cè)試的數(shù)據(jù)量很大,包括計(jì)量設(shè)備的各類(lèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)信息等。面對(duì)如此大量的檢測(cè)數(shù)據(jù),現(xiàn)有誤差處理方法無(wú)法在處理數(shù)據(jù)時(shí)做出快速分析,運(yùn)算效率低,甚至?xí)霈F(xiàn)存儲(chǔ)不足的問(wèn)題,這會(huì)直接影響誤差分析的效率。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種基于大數(shù)據(jù)的計(jì)量設(shè)備誤差分析方法,分析計(jì)量設(shè)備誤差與環(huán)境因素之間的關(guān)系,研究計(jì)量設(shè)備失效機(jī)理,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析,分析速度快、分析效率高、設(shè)備利用率高、分析處理能力強(qiáng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:

一種基于大數(shù)據(jù)的計(jì)量設(shè)備誤差分析方法,包括以下步驟:

A)設(shè)立計(jì)量設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng),所述計(jì)量設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)包括主監(jiān)測(cè)平臺(tái)和地區(qū)檢測(cè)基地,所述地區(qū)檢測(cè)基地與主監(jiān)測(cè)平臺(tái)通訊連接,所述主監(jiān)測(cè)平臺(tái)設(shè)置主監(jiān)測(cè)平臺(tái)服務(wù)器,地區(qū)檢測(cè)基地設(shè)置至少一個(gè)子站服務(wù)器;

B)主監(jiān)測(cè)平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)子站服務(wù)器的計(jì)算負(fù)荷情況選擇計(jì)算負(fù)荷最低的服務(wù)器作為當(dāng)前分析任務(wù)的分析服務(wù)器,并將當(dāng)前分析任務(wù)所需的原始數(shù)據(jù)傳遞至分析服務(wù)器,所述原始數(shù)據(jù)包括所檢測(cè)到的計(jì)量設(shè)備誤差和檢測(cè)環(huán)境參數(shù);

C)分析服務(wù)器根據(jù)計(jì)量設(shè)備誤差構(gòu)建計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ,并且根據(jù)檢測(cè)時(shí)的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve;

D)在t時(shí)刻求解計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ(t)與環(huán)境影響矩陣Ve(t)之間的相關(guān)性函數(shù)f(Ve(t)(t)),根據(jù)求解結(jié)果分析計(jì)量設(shè)備的誤差與各種環(huán)境變量之間的關(guān)系。

所述步驟C)中,構(gòu)建計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ的方法包括:

設(shè)該次分析涉及M臺(tái)計(jì)量設(shè)備、每臺(tái)計(jì)量設(shè)備在一個(gè)環(huán)境變量下進(jìn)行N0次誤差檢測(cè)、每次檢測(cè)具有N1個(gè)測(cè)試點(diǎn),且N=N0×N1,則該種環(huán)境變量下可得到一個(gè)M×N的計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ;

所述構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve的方法包括:

分析服務(wù)器根據(jù)檢測(cè)時(shí)的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve:設(shè)環(huán)境變量的種類(lèi)的數(shù)量為m,每種環(huán)境變量包含n個(gè)測(cè)試點(diǎn),環(huán)境溫度為T(mén),則每種環(huán)境變量所對(duì)應(yīng)的環(huán)境變量向量環(huán)境影響矩陣

所述步驟D)中求解相關(guān)性函數(shù)f(Ve(t)(t))時(shí),先將計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)降維,設(shè)定誤差區(qū)間并統(tǒng)計(jì)計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ落到各誤差區(qū)間的誤差點(diǎn)數(shù),得到直方圖向量然后對(duì)環(huán)境影響矩陣Ve中的每一組環(huán)境變量向量分別與直方圖向量進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算:

其中,為的期望,為的期望,為的期望,根據(jù)計(jì)算得到與的協(xié)方差

計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρxy

其中,表示對(duì)與進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算,表示對(duì)與進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算;

根據(jù)求得的相關(guān)系數(shù)的大小對(duì)誤差出現(xiàn)與環(huán)境變量之間的關(guān)系進(jìn)行判斷分析:相關(guān)系數(shù)越小說(shuō)明該直方圖向量所代表的誤差出現(xiàn)與該種環(huán)境變量之間的線(xiàn)性相關(guān)程度越低,反之則線(xiàn)性相關(guān)程度越高。

本發(fā)明具有以下有益效果:

(1)分析計(jì)量設(shè)備誤差與環(huán)境因素之間的關(guān)系,有利于計(jì)量設(shè)備失效機(jī)理的研究;

(2)基于Hadoop并行集群架構(gòu)對(duì)計(jì)量設(shè)備的誤差檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和分析,選擇負(fù)荷最低的服務(wù)器進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的分析計(jì)算,具有分析速度快、設(shè)備利用率高和分析處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn);

(3)利用求解計(jì)量設(shè)備誤差矩陣與環(huán)境影響矩陣之間的相關(guān)性函數(shù)的方式判斷計(jì)量設(shè)備誤差與環(huán)境變量之間的關(guān)系,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)的快速分析,進(jìn)一步提高了分析效率;

(4)求解相關(guān)性函數(shù)時(shí)先將計(jì)量設(shè)備誤差矩陣進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)降維,在利用降維后的直方圖向量進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算,進(jìn)一步減小了運(yùn)算量,提高了運(yùn)算效率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實(shí)施,但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于大數(shù)據(jù)的計(jì)量設(shè)備誤差分析方法,主要應(yīng)用于國(guó)網(wǎng)計(jì)量中心典型環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的誤差分析,該方法基于計(jì)量設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行,該系統(tǒng)由主監(jiān)測(cè)平臺(tái)和四個(gè)分別與主監(jiān)測(cè)平臺(tái)相通訊連接的地區(qū)檢測(cè)基地所組成,主監(jiān)測(cè)平臺(tái)設(shè)置若干主監(jiān)測(cè)平臺(tái)服務(wù)器,地區(qū)檢測(cè)基地設(shè)置有若干子站服務(wù)器,該系統(tǒng)基于Hadoop并行集群架構(gòu)搭建,以便于實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析;

具體實(shí)施過(guò)程如下:

主監(jiān)測(cè)平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)各子站服務(wù)器的計(jì)算負(fù)荷情況選擇計(jì)算負(fù)荷最低的服務(wù)器作為當(dāng)前分析任務(wù)的分析服務(wù)器,并將當(dāng)前分析任務(wù)所需的原始數(shù)據(jù)傳遞至分析服務(wù)器;所述原始數(shù)據(jù)包括所檢測(cè)到的計(jì)量設(shè)備誤差和檢測(cè)環(huán)境參數(shù);

分析服務(wù)器根據(jù)計(jì)量設(shè)備誤差構(gòu)建計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ:設(shè)該次分析涉及M臺(tái)計(jì)量設(shè)備、每臺(tái)計(jì)量設(shè)備在一個(gè)環(huán)境變量下進(jìn)行N0次誤差檢測(cè)、每次檢測(cè)具有N1個(gè)測(cè)試點(diǎn)、且N=N0×N1,則該種環(huán)境變量下可得到一個(gè)M×N的計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ;

并且分析服務(wù)器根據(jù)檢測(cè)時(shí)的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve:設(shè)環(huán)境變量的種類(lèi)的數(shù)量為m、每種環(huán)境變量包含n個(gè)測(cè)試點(diǎn),環(huán)境溫度為T(mén),則每種環(huán)境變量所對(duì)應(yīng)的環(huán)境變量向量環(huán)境影響矩陣

考慮時(shí)間t的影響求解計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ(t)與環(huán)境影響矩陣Ve(t)之間的相關(guān)性函數(shù)f(Ve(t)(t)),根據(jù)求解結(jié)果分析計(jì)量設(shè)備的誤差與各種環(huán)境變量之間的關(guān)系。

作為本實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn):在求解相關(guān)性函數(shù)f(Ve(t)(t))時(shí),先將計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)降維,設(shè)定誤差區(qū)間并統(tǒng)計(jì)計(jì)量設(shè)備誤差矩陣Φ落到各誤差區(qū)間的誤差點(diǎn)數(shù),得到直方圖向量然后對(duì)環(huán)境影響矩陣Ve中的每一組環(huán)境變量向量分別與直方圖向量進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算:

其中,E為期望值,為的期望,為的期望,為的 期望,根據(jù)計(jì)算得到與的協(xié)方差計(jì)算Pearson相關(guān)系數(shù)ρxy

其中,表示對(duì)與進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算,表示對(duì)與進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算;

根據(jù)求得的相關(guān)系數(shù)的大小對(duì)誤差出現(xiàn)與環(huán)境變量之間的關(guān)系進(jìn)行判斷分析:相關(guān)系數(shù)越小說(shuō)明該直方圖向量所代表的誤差出現(xiàn)與該種環(huán)境變量之間的線(xiàn)性相關(guān)程度越低,反之則線(xiàn)性相關(guān)程度越高。

本實(shí)施例中在求解相關(guān)性函數(shù)時(shí)先將計(jì)量設(shè)備誤差矩陣進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)降維,利用降維后的直方圖向量進(jìn)行協(xié)方差計(jì)算,可以進(jìn)一步減小了運(yùn)算量,提高了運(yùn)算效率。

本實(shí)施例中基于Hadoop并行集群架構(gòu)對(duì)計(jì)量設(shè)備的誤差檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和分析,選擇負(fù)荷最低的服務(wù)器進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的分析計(jì)算,能夠加快數(shù)據(jù)分析速度、提高設(shè)備利用率,加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析處理能力。

本實(shí)施例利用求解計(jì)量設(shè)備誤差矩陣與環(huán)境影響矩陣之間的相關(guān)性函數(shù)的方式判斷計(jì)量設(shè)備誤差與環(huán)境變量之間的關(guān)系,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)的快速分析,進(jìn)一步提高了分析效率。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例,本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換,均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。

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