低压智能计量箱远程监测与数据分析系统及方法与流程

本发明涉及数据分析，特别是指低压智能计量箱远程监测与数据分析系统及方法。

背景技术：

1、数据分析技术领域涉及工业数据、运行参数、状态记录和告警数据的采集、整理、统计计算和数据库读写。其中，传统低压智能计量箱远程监测与数据分析系统是指由现场计量箱采集终端定时生成电参量、温度、湿度、箱门状态和开关状态数据包，服务器接收后按照设备编号、采集时间和数据类型写入关系型数据库或时序数据库，并通过阈值规则、统计报表和历史曲线对计量箱运行状态进行记录。

2、现有低压计量箱远程监测过程以定时采集和数据库写入为主，服务器按设备编号采集时间数据类型记录电参量温湿度箱门状态和开关状态，后续依赖阈值规则报表和历史曲线进行查看，数据包乱序重传延迟容易混入连续分析过程，本地采集间断与通信异常边界不清，电参量变化后温度响应关系难以定位，箱门扰动对运行状态判断产生干扰，远程判定结果容易停留在孤立告警和事后追溯层面。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供了低压智能计量箱远程监测与数据分析系统及方法。技术方案如下：

2、一方面，提供了低压智能计量箱远程监测与数据分析系统，该系统包括：

3、接收排序模块，用于接收带有计量箱标识、采集序号、本地采集时刻、运行数据、状态数据、通信重传次数和发送功率档位的采集包，按照采集序号生成接收队列，并保留服务器接收时刻；

4、连续校验模块，用于基于所述接收队列中相邻采集包的所述采集序号、所述本地采集时刻、所述服务器接收时刻和所述通信重传次数，确定连续状态、缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态；

5、片段构造模块，用于筛选未具有所述缺失状态、所述本地采集间断状态和所述通信延迟状态的连续采集包，生成有效运行状态片段；

6、响应分析模块，用于在所述有效运行状态片段内，基于电流变化幅度和有功功率变化幅度确定电参量变化起点，基于所述电参量变化起点之后的箱内温度变化幅度确定温度响应位置、箱体热响应滞后量或无温度响应标记；

7、状态输出模块，用于基于箱门状态变化和开关状态变化确定箱门扰动范围，并基于所述通信延迟状态生成通信链路异常记录和补传指令，或基于所述电参量变化起点、所述温度响应位置、所述箱体热响应滞后量、所述无温度响应标记和所述箱门扰动范围输出远程监测状态判定结果。

8、作为本发明的进一步方案，所述接收排序模块包括接收校验子模块、时刻登记子模块和队列写入子模块；

9、接收校验子模块用于接收采集包并读取采集序号、本地采集时刻、运行数据、状态数据、通信重传次数和发送功率档位，当采集序号为空或本地采集时刻为空时丢弃采集包，当采集序号和本地采集时刻均有效时生成待排序记录；

10、时刻登记子模块用于将服务器接收时刻写入所述待排序记录，并将所述待排序记录与所述采集序号建立键值关联；

11、队列写入子模块用于按照所述采集序号的递增关系插入所述待排序记录，当存在相同采集序号时保留服务器接收时刻较早的待排序记录，生成接收队列。

12、作为本发明的进一步方案，所述连续校验模块包括序号比较子模块、时刻比对子模块和状态生成子模块；

13、序号比较子模块用于读取接收队列中相邻采集包的采集序号，并根据相邻采集序号之间的递增关系生成序号间隔结果；

14、时刻比对子模块用于读取所述相邻采集包的本地采集时刻和服务器接收时刻，分别确定本地采集时刻间隔和服务器接收时刻间隔，并将所述本地采集时刻间隔与预设采集周期进行比对，将所述服务器接收时刻间隔与预设接收间隔进行比对；

15、状态生成子模块基于所述序号间隔结果、所述本地采集时刻间隔、所述服务器接收时刻间隔和通信重传次数，生成连续状态、缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态。

16、作为本发明的进一步方案，所述连续校验模块设置有校验阈值表，校验阈值表存储采集周期容差、接收间隔容差和重传次数阈值，并按照计量箱标识与发送功率档位建立阈值映射关系，所述连续校验模块读取相邻采集包中的计量箱标识和发送功率档位，从所述校验阈值表中获取对应的采集周期容差、接收间隔容差和重传次数阈值，并将获取的阈值作为确定连续状态、缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态的判断边界。

17、作为本发明的进一步方案，所述片段构造模块包括状态读取子模块、连续筛选子模块和片段生成子模块；

18、状态读取子模块用于读取接收队列中各采集包对应的连续状态、缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态，并将采集包与对应状态建立校验标记关系；

19、连续筛选子模块用于按照采集序号递增关系筛选具有连续状态且未具有缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态的连续采集包，生成候选连续包序列；

20、片段生成子模块用于将所述候选连续包序列中采集序号相邻且本地采集时刻间隔处于预设采集周期容差内的采集包合并，生成有效运行状态片段。

21、作为本发明的进一步方案，所述响应分析模块包括幅度确定子模块、起点定位子模块和响应确定子模块；

22、幅度确定子模块用于在有效运行状态片段内按照本地采集时刻递增关系读取相邻采集包的电流值和有功功率值，分别确定电流变化幅度和有功功率变化幅度，并生成电参量变化记录；

23、起点定位子模块用于将所述电流变化幅度与预设电流变化阈值进行比较，并将所述有功功率变化幅度与预设有功功率变化阈值进行比较，当二者同时达到对应阈值时，将对应采集包的本地采集时刻确定为电参量变化起点；

24、响应确定子模块用于自所述电参量变化起点之后读取箱内温度变化幅度，并基于所述箱内温度变化幅度生成温度响应位置、箱体热响应滞后量或无温度响应标记。

25、作为本发明的进一步方案，所述响应分析模块设置有响应阈值配置表，响应阈值配置表按照计量箱规格、采集周期和发送功率档位存储电流变化阈值、有功功率变化阈值和温度响应阈值，所述响应分析模块在处理有效运行状态片段前读取对应的计量箱规格、采集周期和发送功率档位，从所述响应阈值配置表中获取对应阈值，并将获取的对应阈值作为确定电参量变化起点和温度响应位置的判断边界。

26、作为本发明的进一步方案，所述状态输出模块包括扰动识别子模块、异常指令子模块和判定输出子模块；

27、扰动识别子模块用于读取有效运行状态片段内的箱门状态变化和开关状态变化，按照本地采集时刻递增关系确定扰动起始采集包和扰动终止采集包，并根据二者之间的采集序号范围生成箱门扰动范围；

28、异常指令子模块用于读取通信延迟状态对应的采集序号、本地采集时刻和通信重传次数，并根据读取结果生成通信链路异常记录和补传指令；

29、判定输出子模块用于在未生成所述通信链路异常记录时，根据电参量变化起点、温度响应位置、箱体热响应滞后量、无温度响应标记和所述箱门扰动范围，输出远程监测状态判定结果。

30、作为本发明的进一步方案，所述状态输出模块设置有异常记录表，异常记录表存储计量箱标识、采集序号、服务器接收时刻、通信重传次数、发送功率档位和异常记录状态，所述状态输出模块在读取通信延迟状态后，将所述计量箱标识、所述采集序号、所述服务器接收时刻、所述通信重传次数和所述发送功率档位写入所述异常记录表，并在补传指令生成后将所述异常记录状态更新为已指令状态。

31、另一方面，低压智能计量箱远程监测与数据分析方法，所述低压智能计量箱远程监测与数据分析方法基于上述低压智能计量箱远程监测与数据分析系统执行，包括以下步骤：

32、获取带有计量箱标识、采集序号、本地采集时刻、运行数据、状态数据、通信重传次数和发送功率档位的采集包，按照采集序号生成接收队列，并保留服务器接收时刻；

33、基于所述接收队列中相邻采集包的所述采集序号、所述本地采集时刻、所述服务器接收时刻和所述通信重传次数，确定连续状态、缺失状态、本地采集间断状态和通信延迟状态；

34、筛选未具有所述缺失状态、所述本地采集间断状态和所述通信延迟状态的连续采集包，生成有效运行状态片段；

35、在所述有效运行状态片段内，基于电流变化幅度和有功功率变化幅度确定电参量变化起点，基于所述电参量变化起点之后的箱内温度变化幅度确定温度响应位置、箱体热响应滞后量或无温度响应标记；

36、基于箱门状态变化和开关状态变化确定箱门扰动范围，并基于所述通信延迟状态生成通信链路异常记录和补传指令，或基于所述电参量变化起点、所述温度响应位置、所述箱体热响应滞后量、所述无温度响应标记和所述箱门扰动范围输出远程监测状态判定结果。

37、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：围绕采集序号本地采集时刻服务器接收时刻重传次数和发送功率档位建立连续性校验链路，将数据包接收顺序采集连续性通信延迟和缺失状态统一纳入同一判断基础，只对满足连续条件的采集包构造有效运行状态片段，在片段内以电流和有功功率的同步变化锁定电参量变化起点，再沿时间方向比对箱内温度变化位置，形成电负荷变化与热响应之间的时序关联，同时结合箱门状态和开关状态划定扰动范围，将通信异常从运行异常中剥离并触发补传，使远程监测结果能够区分数据链路问题采集间断箱体热响应异常和人为扰动影响。