尉 鑌，李震宇，王海鵬，王中杰，胡 多

(國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030021)

配網(wǎng)戶外箱柜是保障配網(wǎng)電力供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，配網(wǎng)戶外箱柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行是確保配網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，因此有必要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握配網(wǎng)戶外箱柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)[1－2]。然而隨著我國(guó)智能配電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，配網(wǎng)戶外箱柜數(shù)量以及需要采集的信息量越來(lái)越多，且配網(wǎng)戶外箱柜不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)特征存在差異，海量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)給配網(wǎng)戶外箱柜監(jiān)測(cè)終端帶來(lái)了壓力，給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員以及箱柜預(yù)警帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。因此研究配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警具有重大實(shí)際工程應(yīng)用需求[3－4]，能夠幫助配網(wǎng)調(diào)控人員減輕工作量，提高配網(wǎng)戶外箱柜的運(yùn)行效率和優(yōu)化當(dāng)前配網(wǎng)運(yùn)行效率。

當(dāng)前大部分配網(wǎng)戶外箱柜采用基于人工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的預(yù)警監(jiān)測(cè)模式，主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員手動(dòng)攜帶檢測(cè)終端對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜進(jìn)行檢測(cè)。由于配網(wǎng)戶外箱柜所需要監(jiān)測(cè)的點(diǎn)多面廣，增加了人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方式的工作量和難度，同時(shí)人工現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)警方式大都依賴于人工經(jīng)驗(yàn)分析，容易受工作人員主觀因素影響，從而降低了配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警的可靠性和效率。

針對(duì)上述配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，目前被廣泛應(yīng)用的方法之一是遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)的智能預(yù)警方式[5－6]。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推進(jìn)了智能配電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程，基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)在電網(wǎng)企業(yè)以及科研院所等得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用，該技術(shù)在目前電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警中的應(yīng)用也日益成熟[7－10]。國(guó)家電網(wǎng)公司將物聯(lián)網(wǎng)的概念引入到電力系統(tǒng)中來(lái)，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)基本概念，并針對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制中的應(yīng)用說(shuō)明了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)提升電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的重大價(jià)值和意義[11－12]。

因此，本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，整合物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)的信息資源融合共享優(yōu)勢(shì)，采用分布式計(jì)算資源以及存儲(chǔ)資源功能，提高配網(wǎng)戶外箱柜遠(yuǎn)程監(jiān)控分析的速度、效率和可靠性。從而能夠全面提高配網(wǎng)戶外箱柜的預(yù)警管理水平，保證配網(wǎng)戶外箱柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

1.1 需求分析

物聯(lián)網(wǎng)的基本含義是不同事物之間以及事物與人員之間，通過(guò)多種類型的信息傳感設(shè)備，結(jié)合已有的大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)和移動(dòng)通訊技術(shù)[13－15]，構(gòu)建一個(gè)巨大的萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。該物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的主要功能包括:(1)對(duì)不同設(shè)備元件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行感知；(2)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電氣信息量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；(3)對(duì)系統(tǒng)不同類設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警；(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；(5)管理系統(tǒng)設(shè)備的基本信息。物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的萬(wàn)物互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，能夠?qū)Σ杉亩嘣葱畔?shù)據(jù)有效整合，從而提高應(yīng)用對(duì)象的可靠性以及可用性，從而優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行和管理。

因此，配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)能夠支撐戶外箱柜預(yù)智能化、數(shù)字化和信息化管理水平，為構(gòu)建配電網(wǎng)戶外箱柜在線遠(yuǎn)程預(yù)警提供技術(shù)支撐。采用物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)以實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性、靈活性以及擴(kuò)展與集成性等為基本原則和目標(biāo)。配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以基于物聯(lián)網(wǎng)的支撐平臺(tái)為基礎(chǔ)，其核心包括終端感知采集系統(tǒng)、云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)和移動(dòng)客戶端系統(tǒng)，全面感知、采集和獲取配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行信息，并通過(guò)智能數(shù)據(jù)處理算法實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控。

1.2 總體架構(gòu)

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖如圖1 所示。配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成主要包括采集層、平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其中采集層以終端感知采集系統(tǒng)作為載體，主要是對(duì)監(jiān)控任務(wù)進(jìn)行接收并優(yōu)化監(jiān)控策略，且實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢以及對(duì)被監(jiān)控配網(wǎng)戶外箱柜的基本信息的采集和處理，最后將所采集到的配網(wǎng)戶外箱柜基本信息數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用層；網(wǎng)絡(luò)層是以新一代通信技術(shù)來(lái)建立系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息交互通道，依據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)類型可分為內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)外網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)層具有串行通信、電話網(wǎng)絡(luò)通信、Wifi 無(wú)線通信、Lora 通信以及以太網(wǎng)通信等多樣化的通信方式，進(jìn)而根據(jù)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求來(lái)選取合適的通信方式；平臺(tái)層主要是存儲(chǔ)和管理配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控業(yè)務(wù)的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)信息的互通和共享，平臺(tái)層不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)層所傳輸?shù)亩嘣磾?shù)據(jù)進(jìn)行收集，而且為配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)；應(yīng)用層是基于海量的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行特點(diǎn)，采用智能算法建立配網(wǎng)戶外箱柜狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)警模型。

圖1 配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)

2 遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)的管理工作，通過(guò)對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)的信息采集、數(shù)據(jù)分析處理以及邏輯判斷來(lái)對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜基本運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)?；谖锫?lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、云平臺(tái)存儲(chǔ)單元、新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、接口模塊和后臺(tái)用戶管理等，主要由終端感知采集系統(tǒng)、云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)和移動(dòng)客戶端系統(tǒng)等功能子模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠完成配網(wǎng)戶外箱柜的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜的預(yù)警。遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，其終端感知采集系統(tǒng)主要功能是對(duì)各個(gè)配網(wǎng)戶外箱柜監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)采集、讀取和存儲(chǔ)，主要包含主控單元和多傳感器系統(tǒng)組成。通過(guò)終端感知采集系統(tǒng)得到各類數(shù)據(jù)之后，對(duì)采集的配網(wǎng)戶外箱柜數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，能夠?yàn)槠漕A(yù)警過(guò)程提供有效、可靠的依據(jù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能總體架構(gòu)如圖2 所示，主要組成部分包括數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、后臺(tái)服務(wù)層和前臺(tái)應(yīng)用層，其中數(shù)據(jù)采集平臺(tái)依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的感知層，其主要功能是通過(guò)采集到的配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)信息來(lái)記錄箱柜的異常特征，并構(gòu)建配網(wǎng)戶外箱柜異常事件列表，根據(jù)異常知識(shí)庫(kù)專家規(guī)則將歷史知識(shí)庫(kù)存放在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中；后臺(tái)服務(wù)層依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的平臺(tái)層，其主要功能是分類統(tǒng)計(jì)、計(jì)算所采集到的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警分析、處理的流程化和智能化；前臺(tái)應(yīng)用層依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用層，其主要功能是實(shí)現(xiàn)箱柜預(yù)警、評(píng)價(jià)和查詢等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

圖2 配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合架構(gòu)

2.1 終端感知采集系統(tǒng)

遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的終端感知采集系統(tǒng)主要由傳感網(wǎng)絡(luò)組成，其基本功能是對(duì)各個(gè)配網(wǎng)戶外箱柜監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)采集、讀取和存儲(chǔ)，主要包含主控單元、多類型傳感器、智能網(wǎng)關(guān)以及通信網(wǎng)絡(luò)所組成。傳感網(wǎng)絡(luò)主控單元以ARM 作為核心處理器，其設(shè)計(jì)模式為2 層結(jié)構(gòu)方式，以光纖通信和無(wú)線通信相結(jié)合的靈活通信組網(wǎng)方式，具有分布式計(jì)算和預(yù)警功能。遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的終端感知采集系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖3 所示，基本功能模塊包括多類型傳感器、監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備和電源模塊。

圖3 終端感知采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

傳感器模塊采用具有一定智能化功能的智能傳感器，基本結(jié)構(gòu)包括信號(hào)采集單元、智能處理單元、通信單元、存儲(chǔ)單元以及電源模塊等，其基本功能包括:(1)智能傳感器具備雙向數(shù)據(jù)通信的功能，能夠利用數(shù)據(jù)傳輸或者指令接收來(lái)完成各項(xiàng)功能；(2)智能傳感器能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理分析和診斷；(3)具有可靠的內(nèi)部電源模塊，且能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行管理；(4)滿足傳感電路集成化以及小型化的要求。

監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備主要功能是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收和發(fā)送，并對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜狀態(tài)信息進(jìn)行綜合分析和處理，其基本功能要求包括:(1)能夠?yàn)楦黝悅鞲衅鹘尤胩峁┩ㄐ沤涌?，從而確保不同類型傳感器能夠自適應(yīng)地接入到監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備；(2)具有支持不同傳感器之間數(shù)據(jù)通信交互能力；(3)能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，支撐傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)據(jù)計(jì)算和協(xié)同。

電源模塊采用電池取能的供電方式，且具有電源管理功能，其基本功能要求包括:(1)具備對(duì)取能模塊輸出電壓進(jìn)行電能變換的電壓轉(zhuǎn)換功能，能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)電源優(yōu)化管理功能，確保電源的安全、可靠利用，為終端感知采集系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電能供應(yīng)。

2.2 云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)

云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)是配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)層的核心模塊，其具備分布式計(jì)算和故障預(yù)警等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜狀態(tài)信息的智能化處理，云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)基本架構(gòu)如圖4 所示。

圖4 云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)基本架構(gòu)

配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能是以數(shù)據(jù)信息整理存儲(chǔ)以及箱柜故障預(yù)警為主，其基本組成部分包括基礎(chǔ)設(shè)施云、數(shù)據(jù)管理云、存儲(chǔ)和計(jì)算分配云以及故障預(yù)警云。

(1)基礎(chǔ)設(shè)施云

基礎(chǔ)設(shè)施云包括平臺(tái)層的硬件部分和軟件部分，硬件組成部分主要包括存儲(chǔ)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的硬件實(shí)施；而軟件部分則包括基本的操作系統(tǒng)、虛擬化管控軟件、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式管理軟件、監(jiān)測(cè)任務(wù)處理、箱柜故障初步預(yù)警以及云服務(wù)模型開(kāi)發(fā)等。

(2)數(shù)據(jù)管理云

數(shù)據(jù)管理云主要是對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，該類數(shù)據(jù)主要包括兩部分:配網(wǎng)戶外箱柜的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和故障預(yù)警方法。由于配網(wǎng)戶外箱柜的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和故障預(yù)警方法之間的關(guān)聯(lián)信息是分布式存儲(chǔ)在監(jiān)控系統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)中，因此數(shù)據(jù)管理云的主要任務(wù)是需要準(zhǔn)確獲取配網(wǎng)戶外箱柜多傳感器所采集信息數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

(3)存儲(chǔ)和計(jì)算分配云

當(dāng)智能傳感器所采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備時(shí)，由于所采集到數(shù)據(jù)量而需要較大的存儲(chǔ)量，需將智能傳感器采集到的箱柜多源信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，因此采用基于云服務(wù)平臺(tái)的分布式存儲(chǔ)技術(shù)。而基于該數(shù)據(jù)對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜進(jìn)行故障預(yù)警時(shí)，采用基于云平臺(tái)的分布式計(jì)算方法對(duì)大量數(shù)據(jù)和預(yù)警算法進(jìn)行分析和處理，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)的合理有效分配。

(4)故障預(yù)警云

基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)需要傳感網(wǎng)絡(luò)中對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行初步的診斷和預(yù)警，該項(xiàng)任務(wù)在云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)的故障預(yù)警云中實(shí)現(xiàn)。故障預(yù)警云在數(shù)據(jù)管理云的基礎(chǔ)上，采用分布式計(jì)算方法來(lái)實(shí)現(xiàn)箱柜運(yùn)行狀態(tài)的故障預(yù)警，其主要完成的任務(wù)包括:針對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜某一故障類型來(lái)選取合適的故障預(yù)警、診斷算法，對(duì)該方法所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇和調(diào)配，實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)的分配，給出故障預(yù)警結(jié)果。

2.3 移動(dòng)客戶端系統(tǒng)

移動(dòng)客戶端系統(tǒng)處于配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用層，主要包括配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警信息處理模塊、統(tǒng)計(jì)模塊以及箱柜檢測(cè)維護(hù)模塊等。其中報(bào)警信息處理模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)箱柜故障提醒以及誤報(bào)復(fù)位等功能；統(tǒng)計(jì)模塊是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜的故障預(yù)警統(tǒng)計(jì)和查詢；箱柜檢測(cè)維護(hù)模塊包括配網(wǎng)戶外箱柜故障信息、異常報(bào)告、檢測(cè)報(bào)告和維修報(bào)告等。移動(dòng)客戶端應(yīng)用模塊如圖5 所示。

圖5 移動(dòng)客戶端應(yīng)用模塊

3 關(guān)鍵技術(shù)

鑒于基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)方案需要解決以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

(1)多源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

配網(wǎng)戶外箱柜物聯(lián)網(wǎng)由于監(jiān)測(cè)的設(shè)備種類和參數(shù)較多，布置了大量的傳感器，因此終端感知采集系統(tǒng)獲取海量的不同類型數(shù)據(jù)。因此，對(duì)多源海量數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，使其在傳感網(wǎng)絡(luò)中能靈活地存儲(chǔ)和調(diào)用。文中采用數(shù)據(jù)源的方式來(lái)制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)數(shù)據(jù)源的基本組成包括數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)大小以及數(shù)據(jù)內(nèi)部關(guān)系等，且采用分布式存儲(chǔ)技術(shù)將數(shù)據(jù)源進(jìn)行存儲(chǔ)。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及調(diào)用

為有效管理配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，避免多源數(shù)據(jù)的冗余和丟失，文中采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)優(yōu)化策略來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管控。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，提出一種基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的多副本一致性哈希數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法，對(duì)數(shù)據(jù)采集時(shí)間、數(shù)據(jù)采集位置和自定義相關(guān)性等3 個(gè)副本進(jìn)行定義，分別采用一致哈希方法將第1 個(gè)副本數(shù)據(jù)的位置、第2 個(gè)副本數(shù)據(jù)的采集時(shí)間以及第3個(gè)副本依據(jù)自定義相關(guān)系數(shù)進(jìn)行哈希映射，且算法運(yùn)行中需要建立哈希環(huán)，分布式存儲(chǔ)算法配置基本原理如圖6 所示。

圖6 分布式存儲(chǔ)算法示意圖

在數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)基礎(chǔ)上，在故障預(yù)警發(fā)生之前，提前將分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的有效數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，因此能夠有效減少數(shù)據(jù)傳輸命令后的數(shù)據(jù)讀取時(shí)間和任務(wù)執(zhí)行的等待時(shí)間，有效提升了數(shù)據(jù)計(jì)算處理的效率。同時(shí)采用數(shù)據(jù)管理云來(lái)完成數(shù)據(jù)的調(diào)用。

(3)分布式計(jì)算技術(shù)

傳感網(wǎng)絡(luò)在對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜進(jìn)行故障預(yù)警時(shí)，存在較大的工作量，為了提升數(shù)據(jù)計(jì)算效率，傳感網(wǎng)絡(luò)采用預(yù)處理和動(dòng)態(tài)處理相結(jié)合的方式。在分配任務(wù)前，預(yù)先了解各個(gè)監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備的內(nèi)存、計(jì)算模塊占用量等工作狀態(tài)，采用動(dòng)態(tài)調(diào)配方式來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分配。在此基礎(chǔ)上，采用容錯(cuò)機(jī)制以及任務(wù)再分配技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算功能。分布式計(jì)算示意圖如圖7 所示，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)主智能電子設(shè)備失效時(shí)，可將當(dāng)前任務(wù)轉(zhuǎn)移到其他主智能電子設(shè)備上繼續(xù)執(zhí)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算功能。

圖7 分布式計(jì)算算法示意圖

(4)箱柜異常知識(shí)庫(kù)

配網(wǎng)戶外箱柜異常事件知識(shí)庫(kù)不僅具備存儲(chǔ)戶外箱柜異常事件功能之外，還具有查詢、刪除以及修改的功能。配網(wǎng)戶外箱柜異常知識(shí)庫(kù)除了對(duì)監(jiān)測(cè)和預(yù)警的異常結(jié)果進(jìn)行錄入之外，還需記錄和存儲(chǔ)大量的歷史異常事件，并進(jìn)行定期的修改和完善更新，為故障預(yù)警結(jié)果提供一個(gè)更精確的參考。為進(jìn)一步對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜異常事件庫(kù)進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)故障仿真平臺(tái)模擬輸出異常事件，對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證其對(duì)異常事件判別、記錄、匯報(bào)等功能。

(5)故障預(yù)警技術(shù)

配網(wǎng)戶外箱柜故障通常是因?yàn)楫惓Ｐ畔⑺鶎?dǎo)致，對(duì)箱柜異常信息的分析和判斷即可完成配網(wǎng)戶外箱柜的故障預(yù)警。通過(guò)終端感知采集系統(tǒng)獲取大量的配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)，從時(shí)間維度和空間維度建立異常特征計(jì)算和分析模型。同時(shí)，在云服務(wù)管理平臺(tái)基礎(chǔ)上，引入智能算法對(duì)采集到的戶外箱柜數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外箱柜的故障預(yù)警功能。同時(shí)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)管理云實(shí)現(xiàn)信息多維度查詢、預(yù)警結(jié)果顯示以及報(bào)表、展示等預(yù)警結(jié)果的可視化。

4 實(shí)際應(yīng)用

為了驗(yàn)證本文基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際效果，以某省供電公司的配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，對(duì)配網(wǎng)戶外箱柜運(yùn)行情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和預(yù)警分析，并與傳統(tǒng)的預(yù)警遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比和分析。

選取配網(wǎng)10 個(gè)戶外箱柜作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，以監(jiān)測(cè)的溫度結(jié)果為例，如表1 所示，由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，本文設(shè)計(jì)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的溫度結(jié)果與實(shí)際溫度之間的誤差更小，因而具有更高的監(jiān)測(cè)精度。

表1 溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

另一方面，配網(wǎng)某一戶外箱柜處存在6 處故障，對(duì)故障預(yù)警的效率和精度分別進(jìn)行了對(duì)比和分析。配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警效率測(cè)試結(jié)果如圖8 所示，由結(jié)果可知，隨著故障預(yù)警分析時(shí)間的不斷增加，配網(wǎng)戶外箱柜故障預(yù)警的數(shù)量也隨之增加，而本文所設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的故障預(yù)警方法在第11 min 即可將6 處故障全部檢測(cè)出來(lái)，而傳統(tǒng)方法在第18 min 的時(shí)候只能檢測(cè)出3 處故障。因此本文方法相較于傳統(tǒng)方法而言，具有更加精確、快速的故障預(yù)警分析結(jié)果。

圖8 故障預(yù)警分析效率對(duì)比

5 結(jié)論

針對(duì)我國(guó)配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)用化需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，給出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中的應(yīng)用需求和聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)。從終端感知采集系統(tǒng)、云服務(wù)平臺(tái)管理系統(tǒng)和移動(dòng)客戶端系統(tǒng)等功能子模塊詳細(xì)闡述了配網(wǎng)戶外箱柜預(yù)警遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)方案的總體實(shí)現(xiàn)方法，并分析了遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中的多源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及調(diào)用、分布式計(jì)算技術(shù)、箱柜異常知識(shí)庫(kù)和故障預(yù)警技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明:設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控配網(wǎng)戶外箱柜的運(yùn)行狀態(tài)和提高故障預(yù)警分析精度，為戶外箱柜的安全管理提供了可靠有效的技術(shù)支撐。