一种基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法与流程

本发明涉及临电物联监测，特别是一种基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法。

背景技术：

1、随着施工现场临时用电安全管理逐步向信息化、在线化方向发展，现有技术中已开始在总配电箱、分配电箱、开关箱以及重点用电设备处布设电流、电压、漏电流、温度、功率和开关状态等感知设备，并通过边缘网关、通信模块和监管平台实现物联网数据采集。通过物联网数据采集，管理人员能够获得临时配电对象的运行参数，对过载、漏电、过温、断路等异常状态进行远程提示，并形成用电记录、报警记录和设备运行台账，从而提升施工临时用电管理的实时性和可追溯性。

2、施工临时用电系统具有支路调整频繁、设备移动性强、负载启停变化明显和现场接线状态易变化等特点。现有基于物联网数据采集的监测方式多依赖初始登记的配电关系和单点阈值进行异常判断，能够反映局部电参量变化，但对于采集节点与实际供电路径是否一致、异常状态是否沿供电拓扑传递、电状态变化与温升变化是否匹配，缺少动态校正和联合识别机制。在施工机具冲击用电、负载正常切换与隐性接触不良等情况交织时，异常源位置和影响范围不易准确确定，影响后续预警、限载和断电处置的针对性。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法解决采集节点与实际供电拓扑关系难以动态校正和导致异常影响范围难以准确界定的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法，其包括：

5、在施工临时用电现场布设物联网感知节点，对临时配电对象进行物联网数据采集，并对采集的用电感知数据进行时序整理、节点绑定和状态编码，生成电实时状态数据帧；基于电实时状态数据帧，向目标配电支路叠加低幅值短时示踪信号，根据目标配电支路及关联用电节点对示踪信号的响应，形成示踪电状态特征，并基于示踪电状态特征确定节点响应匹配关系，依据节点响应匹配关系对初始供电拓扑进行自校正，得到临时用电拓扑关系；融合临时用电拓扑关系和电实时状态数据帧，形成临电状态特征，对临电状态特征进行电状态异常识别，得到拓扑电热一致性约束，并根据拓扑电热一致性约束区分工况扰动和隐性用电隐患，得到临时用电异常状态；依据临时用电异常状态和临时用电拓扑关系确定异常源位置和影响范围，生成用电处置控制参数，并按照用电处置控制参数依次执行预警控制、限载控制以及断电控制，结合处置反馈生成施工临时用电异常监测信息。

6、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述在施工临时用电现场布设物联网感知节点，具体步骤如下：

7、按照施工临时用电现场的供电路径布设物联网感知节点，并根据物联网感知节点所在供电路径的位置，建立物联网感知节点与临时配电对象之间的节点绑定关系；

8、将同一供电路径上相邻物联网感知节点之间的上下级关联关系写入现场边缘网关，形成节点布设关系。

9、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述对临时配电对象进行物联网数据采集，并对采集的用电感知数据进行时序整理、节点绑定和状态编码，生成电实时状态数据帧，具体步骤如下：

10、按照节点布设关系控制物联网感知节点对临时配电对象进行同步采样，并基于统一时间基准对同一采集窗口内的用电感知数据进行时序整理，得到节点时序用电数据；

11、基于节点绑定关系，将节点时序用电数据归入对应的临时配电对象，并对临时配电对象的供电状态进行状态编码，生成电实时状态数据帧。

12、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述基于电实时状态数据帧，向目标配电支路叠加低幅值短时示踪信号，具体步骤如下：

13、将电实时状态数据帧与节点布设关系进行匹配，得到各供电路径的节点归属校验状态，对存在节点归属校验需求且满足示踪注入条件的配电支路进行筛选，得到目标配电支路；

14、依据目标配电支路在节点布设关系中的上下级关联位置，生成示踪注入位置，基于目标配电支路在当前采集窗口内的用电变化状态，生成示踪信号特征参数；

15、现场边缘网关根据示踪注入位置和示踪信号特征参数生成示踪控制指令，并按照示踪控制指令向目标配电支路叠加低幅值短时示踪信号，形成带有示踪标记的示踪采集窗口。

16、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述根据目标配电支路及关联用电节点对示踪信号的响应，形成示踪电状态特征，具体步骤如下：

17、在带有示踪标记的示踪采集窗口内，对目标配电支路及关联用电节点的节点时序用电数据进行响应片段提取，得到示踪响应数据段；

18、将示踪响应数据段与示踪信号特征参数进行匹配，得到示踪响应动态特征，并按照采样时间顺序和节点布设关系，对示踪响应动态特征进行连续标定和节点归属关联，形成节点示踪响应轨迹；

19、基于节点布设关系，对目标配电支路的节点示踪响应轨迹和关联用电节点的节点示踪响应轨迹进行跨节点关联，生成示踪电状态特征。

20、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述基于示踪电状态特征确定节点响应匹配关系，依据节点响应匹配关系对初始供电拓扑进行自校正，得到临时用电拓扑关系，具体步骤如下：

21、对示踪电状态特征进行传递方向还原，并按照示踪信号在目标配电支路和关联用电节点之间的响应先后关系，生成示踪传递序列；

22、将示踪传递序列导入临时拓扑状态图，在临时拓扑状态图中以物联网感知节点作为状态节点，以相邻供电关系作为候选连接边，并为候选连接边生成响应一致度；

23、基于响应一致度，对目标配电支路与关联用电节点之间的候选连接边进行归属判别，得到节点响应候选匹配关系；

24、将节点响应候选匹配关系与初始供电拓扑中的连接关系进行冲突识别，对存在冲突的连接关系结合多个示踪采集窗口内的响应重复性进行可信度校正，得到节点响应匹配关系；

25、依据节点响应匹配关系，对初始供电拓扑中的支路归属关系和上下级连接关系进行重构，生成临时用电拓扑关系。

26、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述融合临时用电拓扑关系和电实时状态数据帧，形成临电状态特征，对临电状态特征进行电状态异常识别，得到拓扑电热一致性约束，具体步骤如下：

27、将电实时状态数据帧映射至临时用电拓扑关系中的对应节点和供电路径，形成临电状态关系图，并按照上下级连接方向对临电状态关系图进行路径关联，得到临电状态特征；

28、对临电状态特征中的电状态变化和热状态变化进行关联识别，得到电热关联状态；

29、根据电热关联状态在供电路径中的传递方向和偏离情况，生成用于区分工况扰动和隐性用电隐患的拓扑电热一致性约束。

30、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述根据拓扑电热一致性约束区分工况扰动和隐性用电隐患，得到临时用电异常状态，具体步骤如下：

31、将电热关联状态与拓扑电热一致性约束进行约束比对，识别供电路径中电状态变化与热状态变化保持对应关系的节点区段，得到一致状态段；

32、针对未满足拓扑电热一致性约束的节点区段，提取电状态变化与热状态变化之间的偏离位置和偏离方向，形成电热偏离状态段；

33、按照临时用电拓扑关系对电热偏离状态段进行传递方向追踪，若电热偏离状态段与负载变化方向、上下级节点传递方向以及负载回落过程保持对应，生成工况扰动判定信息；

34、若电热偏离状态段与负载变化方向不对应，且负载回落后仍停留在局部节点对应的供电路径内，生成隐患驻留关系；

35、基于一致状态段、工况扰动判定信息和隐患驻留关系，对临时配电对象进行异常状态标记，得到临时用电异常状态。

36、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述依据临时用电异常状态和临时用电拓扑关系确定异常源位置和影响范围，生成用电处置控制参数，具体步骤如下：

37、将临时用电异常状态映射至临时用电拓扑关系中的对应节点区段，并沿供电路径进行上游回溯和下游校验，确定异常源位置；

38、以异常源位置为起点，识别临时用电拓扑关系中受异常传递影响的供电路径边界，得到异常影响范围，并根据异常源位置、异常影响范围和临时用电异常状态生成用电处置控制参数。

39、作为本发明所述基于物联网感知的施工临时用电状态异常监测方法的一种优选方案，其中，所述按照用电处置控制参数依次执行预警控制、限载控制以及断电控制，结合处置反馈生成施工临时用电异常监测信息，具体步骤如下：

40、根据用电处置控制参数确定处置等级和目标供电路径，并向异常源位置及异常影响范围对应的临时配电对象执行预警控制，生成预警处置状态；

41、在预警处置状态未消除临时用电异常状态的情况下，按照临时用电拓扑关系确定需限制负载的下级供电路径，并执行限载控制，生成限载处置状态；

42、在限载处置状态下仍存在隐性用电隐患的情况下，对异常源位置所在供电路径执行断电控制，并将预警处置状态、限载处置状态和处置后的电实时状态数据帧进行关联，生成施工临时用电异常监测信息。

43、本发明有益效果为：通过物联网数据采集生成电实时状态数据帧，为施工临时用电异常识别提供数据基础；通过示踪信号确定节点响应匹配关系并校正供电拓扑，实现采集节点与实际供电路径的动态匹配；再结合拓扑电热一致性约束区分工况扰动和隐性用电隐患，并按异常源位置和影响范围执行分级处置，达到了提高异常定位准确性和处置针对性的效果。