一种智能配电柜故障抢修系统、方法及装置

本发明涉及智能电网领域，特别是涉及一种智能配电柜故障抢修方法、系统及装置，针对智能配电柜故障抢修的故障识别和资源调度系统方案设计。

背景技术：

随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国的电力事业发展也取得了巨大的突破，电力作为当前阶段社会发展的主要能源，对社会的稳定和人们的正常生活都有着非常重要的作用和影响，因此要尽可能地降低配电柜运行故障时间，从而使电力的稳定运行得到可靠的保障。本专利针对配电柜故障提出一种全新的智能抢修作业方法，能够使抢修部门对配电柜抢修工作更加智能化。

文献《通用电力设备维修资源自动调度系统设计》基于营配贯通智能抢修技术，对电力系统的智能抢修，使各专业之间的业务交流以及数据共享得到提升；文献《震后电力抢修力量快速优化调配决策模型研究》提出利用运筹学中线性规划方法,以应急抢修时间最短为目标构建了震后电力抢修力量快速优化调配决策模型；这些研究都在电力设备抢修的抢修方案设计方面取得了一定的成果，但缺少智能化的配电柜资源调度系统方设计和完整的配电柜抢修方案设计。

为了实现配电柜抢修单位的智能化协调运行，研究配电柜智能化抢修十分必要，在能源互联网高速发展的时代具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明“一种智能配电柜故障抢修方法、系统及装置”，提出一种基于gis定位技术获取地理位置信息，基于传感器和图像等故障信息采集技术获取故障信息，基于配电柜故障类型识别技术识别出故障类型和故障紧急程度，基于故障信息的实时传输技术确保故障信息实时发送到抢修部门，然后通过动态最小路径算法结合实时的资源规划算法实现抢修资源的智能调度，确保资源调度的快速有效，减少故障带来的损失。

本发明中一种智能配电柜抢修系统，该系统包括数据采集模块、数据传输模块、信息处理模块、故障学习模块、信息交互模块、资源调度模块、数据存储模块。具体功能如下：

数据采集模块主要采集各种异常数据和图像数据信息，温湿度异常数据、烟雾异常数据、电弧异常数据、红外异常数据，尘埃异常数据、电流异常数据、电压异常数据、图像数据、非侵入式识别的设备异常数据，达到对配电柜及其周围环境的多种异常数据采集。

数据传输模块结合地理位置环境采用高速实时的数据传输方式，将配电柜的故障数据能够实时共享给抢修人员，确保用户的实时交互。并通过卫星通信方式为极端条件下的数据传输提供保障。

信息处理模块采用机器学习算法对故障数据信息以及图像信息进行数据分析，在识别到配电柜故障的基础上识别出故障类型，并通过故障类型分析其故障等级。故障识别主要识别的故障类型包括异常发热，异常电弧，灰尘堆积，电路故障断电，电路异常短路，以及其他一些外部环境异常等。

故障学习模块通过机器学习算法和数据挖掘技术对故障后机器没有精准识别的数据进行学习，通过训练获取故障特征，从而增加系统的故障识别能力，减少数据升级和故障类型难以有效分辨的难题。

信息交互模块通过软件用户交互界面和显示屏交互界面为抢修人员提供有效的故障数据和地理位置数据，同时抢修人员和检修人员记录相关故障数据为故障学习模块以及日志审核。

资源调度模块采用gis模块为配电柜地理信息提供实时共享，采用动态最小路径算法为配电柜故障点匹配距离最短且能够维修该类型故障的维修人员，使配电柜故障能在最短时间内得到最有效的抢修。

数据存储模块包括存储服务程序和算法程序的功能实现数据以及系统运行过程中所需要数据存储。该模块的设备挂载在中央处理器上，为整个系统提供存储信息的功能。

本发明中一种智能配电柜故障抢修方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：通过数据采集模块获取故障数据，包括传感器检测到的故障异常数据、摄像头检测到的图像数据、非侵入式识别的设备异常数据；

步骤2：在基础的故障识别的基础上，提出基于数据挖掘对配电柜数据和配电柜的故障类型进行数据分析，结合图像识别算法对图像数据进行识别，减少故障类型识别的误差，得出准确实时的配电柜故障信息；

步骤3：提出基于机器学习算法，根据维修数据和故障数据的动态数据挖掘学习配电柜故障数据，补充未定义的故障识别类型及其相对应的故障等级；

步骤4：提出基于实时数据传输技术，确保数据传输的实时有效，减少数据传输延迟带来的损失，同时采用备用卫星通信技术，确保极端条件下的数据传输；

步骤5：提出基于gis地图对维修点和故障点进行位置信息的实时共享，基于动态最小路径算法，为故障点匹配最近的能够抢修该故障的抢修人员，实现抢修的实时抢修资源的调度；

步骤6：抢修人员根据系统分配的任务前往故障点进行抢修，该抢修人员完成故障维修，最后维修人员记录抢修的故障，对抢修数据进行存储，并提交给故障学习模块进行故障类型的学习。

本发明第三发明提出一种配电柜智能抢修装置，所述装置包括该系统的处理器、存储器；所述存储器用于存储有程序指令，所述处理器用于执行上述所提方法。

本发明存在的有益效果是：通过在传统智能配电柜的基础上，通过各种故障数据采集模块，对该配电柜及其配送电的设备故障数据进行采集，结合图像识别和机器学习算法，精准识别故障类型和故障等级，并通过动态数据挖掘技术，不断提升该系统的故障识别能力。通过gis技术，实现配电柜位置数据的实时共享和可视化，配合故障数据的可视化，实现维修资源的实时调度，提升了配电柜的智能化。

附图说明

图1是本发明的逻辑架构图。

图2是本发明的求解流程示意图。

具体实施方式

作为一个具体实施方法，一种智能化配电柜抢修系统，系统包括数据采集模块、数据传输模块、信息处理模块、故障学习模块、信息交互模块、资源调度模块、数据存储模块。

数据采集模块主要由各种传感器和图像数据信息等，其中传感器包括变压器，电子敏感元件和电阻元件等。传感器模块包括温湿度传感器，烟雾传感器，故障电弧传感器，红外传感器，尘埃传感器用于检测配电柜的安全性故障。使用互感器和变压器器检测实时的电压、电流，通过电流电压的检测和非侵入式识别设备检测实时用电负荷故障。图像数据信息使用固定摄像头图像信息实时采集视频图像信息，针对夜视环境的图像和光线效果不佳，采取带有红外功能的摄像头进行夜视环境的图像数据采集。数据采集模块将数据传输给服务器，从而达到对配电柜的信息智能感知的效果。

数据传输模块需要将配电柜的故障数据传输给维修人员。针对配电柜数据传输的实时性要求，结合配电柜的地理位置和网络状况选取快速的网络通信方式。本专利采用4g信号传输和有线光缆传输配电柜的故障信息，保证配电柜的故障数据实现故障数据的共享。并且根据故障可能带来一些停电，起火等灾害，还采用卫星通信方式进行极端条件下的数据传输。

数据存储模块用于存储历史数据，包括传感器采集的配电柜数据、数据传输模块传输的日志数据、信息处理模块处理得到的故障信息、信息交互模块得到的用户提交的巡检记录、抢修记录、故障记录。为该系统的软件功能以及客户端服务提供数据存储和共享。

信息处理模块主要根据故障的数据信息以及图像信息根据各种故障的相应的数据变化进行数据分析，在识别到配电柜故障的基础上识别出故障类型。故障识别主要识别的故障类型包括异常发热，异常电弧，灰尘堆积，电路故障断电，电路异常短路等。以异常发热为例，在设备中的某个器件发生异常放热现象，温度传感器或者红外图像识别的对于这项故障检测到了这项发热异常，便对这些数据进行分析，发现这项数据高于正常值，得出对应的异常发热故障信息。同时通过机器学习算法对于不同的故障之间的影响和区别进行智能分析，达到对配电柜故障的精准识别。其中故障等级分为3个等级，第一个等级为环境异常，该等级的故障有配电柜灰尘堆积、环境积水、异常人员闯入、异常生物闯入，该等级的故障相对应的维修人员为第一等级社区电力维修人员，属于技术难度较低或者需要紧急处理的设备外部环境异常。第二等级为配电柜环境故障，该等级的故障有温度异常、湿度异常、电弧异常、易损设备需要更换、保护装置自动保护。其中电力设备的重要程度由电力设备故障带来的经济损失和社会效应决定。故障的抢修难度，故障类型由电力设备的故障数据结合专家经验对电力设备的故障类型进行判定。

故障学习模块通过机器学习算法和数据挖掘技术对故障后机器没有精准识别的数据进行学习，通过训练获取故障特征，从而增加系统的故障识别能力。该模块是系统的核心模块，通过故障学习模块所得到的故障信息更加准确，也更加多样，可以随着该装置的使用不断增加而不断强化其功能，避免一次性设计遗留的缺陷，提高系统故障识别的容错率。同时该故障学习模块所学习的故障检测方法由该智能配电柜中央控制系统获得通过网络传输给其它智能配电柜，提高其它智能配电柜的故障检测能力。

资源调度模块通过gis模块获取到配电柜的地理信息，然后根据配电柜故障的等级和故障类型匹配最近的而且能胜任该任务的维修人员，制定出该故障的常规处理方案，并通知维修人员前往故障配电柜前往维修该故障，从而有效减少配电柜故障带来的损失。根据受影响的电力设备的重要程度、抢修难度、设施等级、故障类型以及故障的其它风险制定故障的维修方案。其中使用最短路径算法，计算距离路径最近的抢修单位，然后根据故障等级匹配相对应的故障抢修人员。并且针对不同抢修人员的技术领域和抢修记录，该系统可识别出不同抢修人员的专长，除按故障等级分配抢修任务之外，还按人员的专长为其分配能力相对应的抢修任务，提高故障处理的效率。针对大型故障以及需要其他抢修人员的故障，该系统可为其提供临时登录功能，为其故障抢修带来便利。

用户交互模块需要将所有的巡检人员，维修人员，使用人员的操作进行实时记录。所有的维修、巡检、故障记录都需要实时进行记录。巡检人员需要将巡检的所有异常状况通过手机或者pc客户端进行记录，信息交互模块通过数据共享将记录共享给维修人员。配电柜使用人员同样可以通过客户端发送故障信息给维修人员，并且使用人员可以通过数据共享的方式获取到配电柜的健康状态。维修人员通过信息交互模块获取需要维修的配电柜信息和系统指定的任务。如果维修人员无法完成被指定的任务，可以请求将故障等级进行提升，从而确保该故障能够被及时维修。抢修人员针对故障进行抢修后，对系统的故障错误识别进行及时纠正和补充，为故障学习模块提供数据支持。

作为一个具体实施方法，一种智能配电柜故障抢修方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：通过数据采集模块获取故障数据，数据采集模块包括温湿度传感器，烟雾传感器，故障电弧传感器，红外传感器，尘埃传感器，电流互感器，电压互感器，带红外功能的摄像头，非侵入式识别模块。用于检测配电柜的温湿度异常数据、烟雾异常数据、电弧异常数据、红外异常数据，尘埃异常数据、电流异常数据、电压异常数据、图像数据、非侵入式识别的设备异常数据。这些故障数据的采集为智能配电柜的故障类型识别提供数据支持；

步骤2：提出识别基于机器学习算法对配电柜数据和配电柜的故障类型进行数据分析，结合图像识别算法对图像数据进行识别，减少故障类型识别的误差，结合专家经验，将故障类型和故障等级进行综合分析，得出准确实时的配电柜故障信息；

步骤3：提出基于机器学习算法，根据维修数据和故障数据的动态数据挖掘，结合专家经验，不断学习配电柜故障数据，补充未定义的故障识别类型和相对应的故障等级，并通过网络传输将获取到的故障检测方法传输给同型号的智能配电柜，不断提升其故障识别能力；

步骤4：提出基于实时数据传输技术，采用光纤网络数据传输和4g/5g无线传输技术，确保数据传输的实时有效，减少数据传输延迟带来的损失，同时采用备用卫星通信技术，确保极端条件下的数据传输；

步骤5：提出基于gis地图对故障的智能配电柜进行实时地理位置信息定位，基于动态最小路径算法结合故障类型和故障等级，为故障点匹配最近的适合的抢修人员，实现抢修的实时抢修资源的调度，并通过客户端实时为抢修人员进行导航，实现抢修资源调度的可视化，同时为抢修人员提供需要抢修的故障配电柜的故障信息和图像，实现故障信息的客户端可视化；

步骤6：维修人员根据系统分配的任务前往故障点进行维修，最终达到所有的故障被精准识别后最短时间内传输给能抢修该故障的工作人员，抢修人员完成故障维修，最后抢修人员记录维修的故障，对抢修数据进行存储，并提交给故障学习模块进行学习。

本发明第三发明提出一种配电柜智能抢修装置，所述装置包括该系统的处理器、存储器；所述存储器用于存储有程序指令，所述处理器用于执行上述所提方法。