智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)-智慧用電監(jiān)測管理平臺

　　1、智慧用電火災(zāi)檢測系統(tǒng)的基本工作流程

　　用電信息采集設(shè)備主要安裝于企業(yè)的生產(chǎn)車間配電柜或者一些其他分立的用電設(shè)備中，通過傳感器對電纜以及生產(chǎn)線的各種設(shè)備參數(shù)進(jìn)行采集，主要包含電流、電壓等電氣數(shù)據(jù)，并且將獲得的數(shù)據(jù)實時上傳到云端，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺和數(shù)據(jù)庫來獲取終端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)終端和云端的雙向通信，搭建強大的數(shù)據(jù)通道，獲得的數(shù)據(jù)被存儲到云數(shù)據(jù)庫中，能夠保證數(shù)據(jù)的安全性，搭建用電管理和顯示系統(tǒng)，通過云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)將獲得的數(shù)據(jù)顯示到前臺，用戶可以通過登錄手機 APP、電腦頁面等監(jiān)控設(shè)備和電纜的電力數(shù)據(jù)情況，并且下發(fā)控制指令以及查詢歷史數(shù)據(jù)。

　　2、智慧用電火災(zāi)檢測系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)

　　智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)可以通過各采集終端了解線路和用電器的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且設(shè)定電量、溫度、電流、電壓等的報警閾值，如果出現(xiàn)異常，可以及時報警，并將獲得的數(shù)據(jù)送到云端，完成數(shù)據(jù)的分析、挖掘和可視化。

　　2.1? 智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

　　在實踐中，用電采集設(shè)備的硬件電路主要包含用電采集模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及液晶屏顯示模塊等，用電采集設(shè)備的硬件系統(tǒng)當(dāng)中，需要對單片機進(jìn)行編程，編程軟件部分主要分為主程序控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)等。 在采集設(shè)備中使用 stm32 單片機作為主控系統(tǒng)，在用電數(shù)據(jù)采集方面外接三相計量芯片進(jìn)行 AD 采集，分辨率為 24 位，最小誤差可以控制在 0.2%，溫度采集方面使用 ntc 熱敏電阻傳感器，并且通過 AD 轉(zhuǎn)換獲取數(shù)字信號，將數(shù)據(jù)傳送到單片機當(dāng)中。在通訊方面使用 GPRS 無線通信，使用串口與單片機相連，配合 MQTT 協(xié)議完成數(shù)據(jù)的傳送，另外，用戶可以將需要的命令，通過 MQTT 協(xié)議發(fā)送給單片機，使單片機完成一定的操作。

　　為了符合用電信息采集現(xiàn)場指示控制要求，使用液晶顯示屏和部分按鍵來進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置以及現(xiàn)場的控制，整個數(shù)智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及其采集數(shù)據(jù)分析研究短路、溫度異常等，通過不間斷的采集分析線路或設(shè)備中的電流、電壓參數(shù)以及現(xiàn)場溫度的變化為電氣火災(zāi)防控、用電管理提供服務(wù)，本文與某企業(yè)的實際情況相結(jié)合，闡述該企業(yè)的智慧用能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，并且分析如何通過大數(shù)據(jù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理和應(yīng)用。

　　2.2? 智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

　　在獲得用電采集設(shè)備的數(shù)據(jù)后，通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析并且構(gòu)建預(yù)測模型，可以對用電器和電纜的用電數(shù)據(jù)情況進(jìn)行有效的分析，并且了解其中的規(guī)律。通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)來對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分布式處理的過程中使用 hadoop 框架進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的批處理和清洗、分析以及可視化工作。

　　數(shù)據(jù)泛化處理時，對非結(jié)構(gòu)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化，接著，使用流式處理技術(shù)，完成毫秒級的實時數(shù)據(jù)處理。在實際應(yīng)用時，后臺系統(tǒng)可以將系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)分析、信息安全控制和計算融為一體，信息展示主要是將采集的數(shù)據(jù)展示到前臺以及控制中心的大屏中，信息安全控制主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、安全權(quán)限和數(shù)據(jù)加密處理。

　　3、智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)分析

　　數(shù)據(jù)分析主要是通過大數(shù)據(jù)智能算法來完成系統(tǒng)的分析工作，使用 apache spark 快速數(shù)據(jù)計算引擎提升數(shù)據(jù)的傳輸效率，在進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和標(biāo)準(zhǔn)化處理后，使用聚類算法完成數(shù)據(jù)分析模型的構(gòu)建，可以用于進(jìn)行用電風(fēng)險預(yù)測指揮、用電異常監(jiān)測等。以某單位為例，在對原始用電信息進(jìn)行處理后，排除節(jié)假日以及生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的人為操作失誤、設(shè)備故障、網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е碌男畔⑷笔Щ蛘吖ぷ魍Ｖ沟臓顟B(tài)，對功耗進(jìn)行觀察，可以有效地了解設(shè)備運行的狀態(tài)，并且通過獲得的數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)的具體情況，為后續(xù)的生產(chǎn)管理提供服務(wù)，具體的用電信息質(zhì)量分析如圖 1 所示。

　　智慧用電監(jiān)測管理平臺使用了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等多種技術(shù)，可以有效地采集用電器和線路當(dāng)中的電力數(shù)據(jù)，并且通過多維度監(jiān)管的模式，使電氣數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳送到云平臺進(jìn)行集中存儲和分析，并且使用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠建立有效的故障預(yù)警和報警機制，并且挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)可能存在的電氣安全隱患，提高生產(chǎn)效率。