基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守的變電站預(yù)警系統(tǒng)及方法，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和應(yīng)用模塊，本發(fā)明是基于Hadoop架構(gòu)，采用數(shù)據(jù)分片技術(shù)，并行數(shù)據(jù)處理模式以及基于數(shù)據(jù)模型察覺異常數(shù)據(jù)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)施的監(jiān)控與預(yù)警。本發(fā)明可以使電力公司從龐雜的電力維護(hù)工作中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器替代人工進(jìn)行電力設(shè)施的檢查與監(jiān)控，并在設(shè)施欲出現(xiàn)故障的時(shí)候進(jìn)行預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，減少因電力故障而出現(xiàn)的人財(cái)損失。
【專利說(shuō)明】
基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大規(guī)模數(shù)據(jù)的采集挖掘在變電站的應(yīng)用，尤其是針對(duì)突發(fā)情況預(yù)測(cè)及預(yù)警的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)規(guī)模的爆炸性發(fā)展，大數(shù)據(jù)里面的價(jià)值正在越來(lái)越受到人們的重視。人們對(duì)于海量數(shù)據(jù)的挖掘與利用，預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長(zhǎng)與消費(fèi)者盈余浪潮的到來(lái)。如今，客戶在互聯(lián)網(wǎng)上的行為，均能被服務(wù)器以二進(jìn)制的形式記錄下來(lái)，如新浪微博，一億多的活躍用戶，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是海量的。2013年3月，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)針對(duì)目前電力企業(yè)和電力行業(yè)數(shù)據(jù)的狀況，發(fā)布了《中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》。 2015年8月31日，國(guó)務(wù)院以國(guó)發(fā)〔2015〕50號(hào)印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》。國(guó)家政策的大力扶持，給了電力行業(yè)注入了新鮮的血液，電力行業(yè)正處于關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，智能化變電站、即時(shí)預(yù)警系統(tǒng)、測(cè)控一體化系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)檢修系統(tǒng)等的建設(shè)，使得原本數(shù)據(jù)類型較為單一、 增長(zhǎng)較為緩慢的情況發(fā)生轉(zhuǎn)變，將逐漸步入轉(zhuǎn)為分析基于多個(gè)變量因子和大批量的各類異構(gòu)數(shù)據(jù)源的新型電力大數(shù)據(jù)時(shí)代。
[0003]各種電壓等級(jí)的變電站在運(yùn)行過(guò)程中，靠操作人員的正常巡視難以實(shí)現(xiàn)安全問(wèn)題的全面檢查和提前預(yù)警，因變電站的特殊性，如果能夠無(wú)人值守即可監(jiān)控變電設(shè)施，并能提早發(fā)現(xiàn)設(shè)施老化或異常能避免很大的損失，因此通過(guò)分析大量的電路設(shè)施的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流， 通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘等一系列手段，尋找電力事故在數(shù)據(jù)具現(xiàn)上的一般性，對(duì)于保護(hù)電工人員安全，減少國(guó)家損失，具有積極意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，防止電力設(shè)施損壞，保障電力工作人員安全，本發(fā)明旨在提供一種采用Hadoop架構(gòu)，部署服務(wù)器集群并行處理電力數(shù)據(jù)的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)。
[0005]技術(shù)方案:一種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，包括:
[0006]數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以JS0N格式傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊；
[0007]數(shù)據(jù)分析模塊，用于將數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分析；
[0008]和應(yīng)用模塊，用于獲取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)并提供給電力維護(hù)人員，實(shí)時(shí)監(jiān)察各設(shè)施的運(yùn)營(yíng)情況。
[0009]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)設(shè)有Hadoop架構(gòu)、Memcached通道和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。 [〇〇1〇]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用模塊內(nèi)設(shè)有應(yīng)用子系統(tǒng)，是利用PhoneGap框架開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用或者WEB。
[0011]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用子系統(tǒng)包括用戶申報(bào)故障反饋模塊、維保信息推送模塊、短信推送模塊、實(shí)時(shí)信息推送模塊、預(yù)警信息推送模塊和報(bào)表信息推送模塊。
[0012]—種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警方法，包括如下步驟:
[0013](1)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)電力數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以 JS0N格式傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊；
[0014](2)后臺(tái)部署以MongoDB為數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器集群，為數(shù)據(jù)分析模塊提供硬件平臺(tái)；[〇〇15](3)在服務(wù)器集群上部署Hadoop架構(gòu)，為數(shù)據(jù)分析模塊提供軟件平臺(tái)；[0〇16](4)數(shù)據(jù)分析模塊接收到JS0N數(shù)據(jù)，在Hadoop架構(gòu)上進(jìn)行Map操作與Reduce操作，判斷數(shù)據(jù)是否異常；[〇〇17](5)若數(shù)據(jù)異常，則將異常數(shù)據(jù)通過(guò)Memcached通道緩存，并傳輸至應(yīng)用模塊進(jìn)行預(yù)警，通知電力維護(hù)人員；否則，便將正常數(shù)據(jù)錄入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化預(yù)警算法。[0〇18] 進(jìn)一步的，步驟(4)中所述的Map操作即，將進(jìn)入Hadoop架構(gòu)中的數(shù)據(jù)使用split命令分割成n份。[0〇19]有益效果:本發(fā)明采用Hadoop架構(gòu)的Map-Reduce并行處理機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，處理數(shù)據(jù)速度快，實(shí)時(shí)性高，能實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警;將異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)行處理，得到的數(shù)據(jù)模型復(fù)用性強(qiáng)，并且可移植;將數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)分析層，應(yīng)用層連貫在一起，層層優(yōu)化篩選數(shù)據(jù)，并將正常數(shù)據(jù)不停的用于優(yōu)化數(shù)據(jù)模型，提高預(yù)警的正確率，大大節(jié)省了人力成本，使工人從繁復(fù)的電力設(shè)施檢查工作中脫離出來(lái)，提高生產(chǎn)效率;通過(guò)固定電力設(shè)施的參數(shù)數(shù)值走向預(yù)測(cè)電力設(shè)施的老化程度，自動(dòng)化程度高，能夠避免人員和財(cái)產(chǎn)的損失，具有很大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值?！靖綀D說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)層次圖；
[0021]圖2是MAPREDUCE數(shù)據(jù)分片圖；[〇〇22]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)主流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)一個(gè)最佳實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，一種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和應(yīng)用模塊；[〇〇25]數(shù)據(jù)采集模塊用于采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以JS0N( JavaScript Object Notat1n，JavaScript對(duì)象表示法)格式傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊;這些數(shù)據(jù)龐雜無(wú)序， 甚至?xí)腥笔В虼诵枰獢?shù)據(jù)分析模塊將數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分析;數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)設(shè)有Hadoop架構(gòu)(即Hadoop Distributed File System，分布式文件系統(tǒng))、 Memcached通道(Memcached是一套分布式內(nèi)存對(duì)象緩存系統(tǒng))和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。[〇〇26]當(dāng)大量的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集端涌入Hadoop架構(gòu)時(shí)，將這些數(shù)據(jù)split(分割)成n份， 這個(gè)過(guò)程是Map過(guò)程，Map之后便需要將這些已經(jīng)分好的數(shù)據(jù)交予服務(wù)器集群來(lái)并行處理。 如圖2所示，數(shù)據(jù)如何分片，需要根據(jù)建立的數(shù)據(jù)模型。Reduce是處理已經(jīng)經(jīng)過(guò)Map的信息， 每個(gè)設(shè)備都部署有相應(yīng)的算法。保證并發(fā)性與準(zhǔn)確性同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)分析的效率，以便于即時(shí)察覺出異常信息。
[0027]當(dāng)然處理后的數(shù)據(jù)流向也需要經(jīng)過(guò)處理，如圖3所示，數(shù)據(jù)分析完之后，一些正常的信息流需要存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。正常數(shù)據(jù)的存留是為了進(jìn)一步的完善數(shù)據(jù)模型，如一個(gè)電力設(shè)施從正常到老化過(guò)程中它電力的變化趨勢(shì)圖，一個(gè)完善預(yù)測(cè)模型需要海量數(shù)據(jù)的支撐，因此這些數(shù)據(jù)需要保留，以便后面可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)警。異常數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Memcached通道傳給應(yīng)用模塊，告知工作人員預(yù)警。
[0028]應(yīng)用模塊用于獲取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)并提供給電力維護(hù)人員，實(shí)時(shí)監(jiān)察各設(shè)施的運(yùn)營(yíng)情況，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。圖中的信息推送平臺(tái)即應(yīng)用模塊，如圖所示，應(yīng)用模塊內(nèi)設(shè)有應(yīng)用子系統(tǒng)，是利用PhoneGap框架(PhoneGap是一個(gè)用基于HTML，CSS和JavaScript的，倉(cāng)ij 建移動(dòng)跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用程序的快速開發(fā)平臺(tái))開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用或者WEB;應(yīng)用子系統(tǒng)包括用戶申報(bào)故障反饋模塊、維保信息推送模塊、短信推送模塊、實(shí)時(shí)信息推送模塊、預(yù)警信息推送模塊和報(bào)表信息推送模塊。
[0029]—種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警方法，包括如下步驟:
[0030](1)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)電力數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以 JS0N格式傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊；
[0031](2)后臺(tái)部署以MongoDB(非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù))為數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器集群，為數(shù)據(jù)分析模塊提供硬件平臺(tái)；[〇〇32](3)在服務(wù)器集群上部署Hadoop架構(gòu)，為數(shù)據(jù)分析模塊提供軟件平臺(tái)；[0〇33](4)數(shù)據(jù)分析模塊接收到JS0N數(shù)據(jù)，在Hadoop架構(gòu)上進(jìn)行Map操作與Reduce操作，判斷數(shù)據(jù)是否異常;Map操作即，將進(jìn)入Hadoop架構(gòu)中的數(shù)據(jù)使用split命令分割成n份。 [〇〇34](5)若數(shù)據(jù)異常，則將異常數(shù)據(jù)通過(guò)Memcached通道緩存，并傳輸至應(yīng)用模塊進(jìn)行預(yù)警，通知電力維護(hù)人員；否則，便將正常數(shù)據(jù)錄入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化預(yù)警算法。
[0035]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以JSON格式傳遞到數(shù)據(jù)分析 豐旲塊；數(shù)據(jù)分析模塊，用于將數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分析；和應(yīng)用模塊，用于獲取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)并提供給電力維護(hù)人員，實(shí)時(shí)監(jiān)察各設(shè)施 的運(yùn)營(yíng)情況。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所 述數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)設(shè)有Hadoop架構(gòu)、Memcached通道和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所 述應(yīng)用模塊內(nèi)設(shè)有應(yīng)用子系統(tǒng)，是利用PhoneGap框架開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用或者WEB。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所 述應(yīng)用子系統(tǒng)包括用戶申報(bào)故障反饋模塊、維保信息推送模塊、短信推送模塊、實(shí)時(shí)信息推 送模塊、預(yù)警信息推送模塊和報(bào)表信息推送模塊。5.—種基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)電力數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各類電力設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并以JS0N 格式傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊；(2)后臺(tái)部署以MongoDB為數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器集群，為數(shù)據(jù)分析模塊提供硬件平臺(tái)；(3)在服務(wù)器集群上部署Hadoop架構(gòu)，為數(shù)據(jù)分析模塊提供軟件平臺(tái)；(4)數(shù)據(jù)分析模塊接收到JS0N數(shù)據(jù)，在Hadoop架構(gòu)上進(jìn)行Map操作與Reduce操作，判斷 數(shù)據(jù)是否異常；(5)若數(shù)據(jù)異常，則將異常數(shù)據(jù)通過(guò)Memcached通道緩存，并傳輸至應(yīng)用模塊進(jìn)行預(yù)警， 通知電力維護(hù)人員；否則，便將正常數(shù)據(jù)錄入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化預(yù)警算法。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于大數(shù)據(jù)分析的無(wú)人值守變電站預(yù)警方法，其特征在于，步 驟(4)中所述的Map操作即，將進(jìn)入Hadoop架構(gòu)中的數(shù)據(jù)使用split命令分割成n份。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK105958652SQ201610462290
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】劉慶華
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)