[发明专利]基于工控机的电力系统边缘计算及数据分发装置

说明书

本发明公开了一种基于工控机的电力系统边缘计算及数据分发装置，其特征在于，包括核心工控模块以及分别与其连接的输入/输出模块、数据获取模块、数据处理模块、状态监测模块和数据分发模块。本发明基于工控机的电力系统边缘计算及数据分发装置利用智能电表获取电力负荷数据，通过边缘计算处理，获取用户用电信息，并将处理后的数据分发至电力数据云端，以实现对电力负荷大数据集的构建，为电力系统的运行和维护提供可靠的参考数据，具有安全性高、经济投入小、实用性强等优点。

技术领域

本发明属于电力系统应用终端技术领域，具体为一种基于工控机的电力系统边缘计算及数据分发装置。

背景技术

传统的电力负荷监测采取侵入式的方法，即在用户的各用电设备上都安装传感器记录其使用情况。该方法优点在于监测数据准确可靠，缺点是可操作性差、实施成本高、用户接受程度较低。故而非侵入式负荷监测技术应运而生，简单来说，非侵入式负荷监测就是通过用户电表检测的各项参数，将用户总负荷信息分解为各用电设备的信息，进而获取用电设备能耗情况与用户用电规律等用电信息。

发明内容

本发明的技术目的在于以工业触控一体机为基础，利用非侵入式负荷监测技术，开发出一种可操作性强、易于实施，且检测数据准确可靠的电力系统边缘计算及数据分发装置，可对用户的用电状况进行实时的监测和反馈。

本发明提供的技术方案为：

一种基于工控机的电力系统边缘计算及数据分发装置，其特征在于，包括核心工控模块以及分别与其连接的输入/输出模块、数据获取模块、数据处理模块、状态监测模块和数据分发模块；

所述输入/输出模块采用触摸屏实现，用于接收用户操作命令，将其传输给核心工控模块，并根据核心工控模块发送的指令，显示相关的信息；

所述数据获取模块基于核心工控模块的控制指令，通过接口电路与智能电表之间进行信息交互，采集和存储智能电表发送的总电力负荷数据；

所述核心工控模块包括CPU微处理器和存储器，所述CPU微处理器用于对数据获取模块发送的总电力负荷数据进行处理，将所述总电力负荷数据中对应的数据分别传送给状态监测模块和数据处理模块，接收并存储两模块反馈的处理结果数据，并根据两模块反馈的处理结果，控制触摸屏对相关信息进行显示；所述存储器用于存储所述总电力负荷数据以及数据处理模块、状态监测模块反馈的处理结果数据，构建系统数据库；

所述数据处理模块用于对其接收的电力负荷数据，建立归一化的多维度负荷数据,基于所述多维度负荷数据采用基于遗传算法优化的BP神经网络算法(简称GA-BP)实现对家用电力负荷的分类识别，并向核心工控模块反馈识别结果；

所述状态监测模块用于对其接收的电力负荷数据进行阈值比较，并向核心工控模块反馈比较结果，若相关电力负荷数据超过正常状态的阈值，则触发报警信号；

所述数据分发模块与电力数据云端连接，根据用户对发送内容的设置，从所述系统数据库中提取数据，上传云端，建立电力负荷大数据集。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

进一步的，所述数据获取模块包括串口数据发送单元、串口数据接收单元、数据协议解析单元和数据存储单元，其中：

由串口数据发送单元根据与智能电表之间的通信协议，发送数据包给智能电表，数据项使用已经完成压缩的BCD码来表示，低字节在前，高字节在后，每帧数据域中的每个字节都会加33H进行加密处理；

由串口数据接收单元接收来自智能电表的返回数据；

由所述数据协议解析单元根据通信协议，对返回数据进行解析，对接收到的电表返回帧的数据域数据减33H解密，提取总电力负荷数据；

由数据存储单元对所述总电力负荷数据进行存储，供核心工控模块调取。