移动终端数据互联的送变电站全流程可视化交互系统的制作方法

1.本发明属于电力数据可视化与数据交互技术领域，尤其涉及一种移动终端数据互联的送变电站全流程可视化交互系统。


背景技术：

2.为保证电网的安全、可靠、标准化经济运行，进一步加强和规范电力系统现场标准化作业动态管理，实现对现场作业安全、质量的全过程可控和在控，夯实安全基础,根据国网浙江省件-浙电法(2017)959号对于强化集体施理实施意见的通知中提出,将大力推广信技术在施工现场的应用和实利用视频接入,智能手机app等手段提髙现场管理效率,确保现场施工的安全,质量,进度可控、在控、能控,提高项目管理精益化水平。
3.随着近几年无线通信技术和智能移动终端的迅猛发展，移动应用技术正在引爆企业信息化领域一场新的革命。面对移动应用的影响和潜力，全球的企业正以巨大的热情投入移动应用建设当中。移动智能终端具备可移动、支持gps定位、射频识别等功能，能够很好地支持电网企业的精细化管理和标准化建设。平板电脑、智能手机pda等终端设备逐渐普及，移动现场作业开始成为电网企业信息化建设的趋势。
4.输电设备状态监测技术包含监测感应技术、通信技术，在应用的时候主要是对收集到的数据信息进行有效的分析，在分析之后结合实际情况进行应用。由于单纯的数据本身不便于分析和查看，可视化技术逐渐成为主流。
5.申请号为cn202010305184.8的中国发明专利申请提出一种变电站三维可视化机器人智能巡检系统，包括：巡检机器人、数据传输装置、自助充电装置、机器人智能巡检系统监控后台，所述巡检机器人用于采集待测设备的视频图像信息，并将采集的视频图像信息通过数据传输装置发送至机器人智能巡检系统监控后台，所述数据传输装置用于巡检机器人采集的数据上传和机器人智能巡检系统监控后台控制数据的下发，所述自主充电装置用于巡检机器人的自动充电功能，所述机器人智能巡检系统监控后台用于巡检采集数据的存储、分析、显示。
6.申请号为cn202010468175.0的中国发明专利申请提出一种变电站电气设备监测、分析、处理系统，特别是一种基于云边端协同感知的变电站电气设备全方位体检系统，其要点在于，本专利研究的基于云边端系协同感知的变电站电气设备全方位“体检仪”，在站端边缘侧，通过一体化通信网络架构，实现多节点侦测及统一感知接入，实时全面覆盖智能传感终端，同时利用边缘计算技术实现数据本地智能处理；在云端，构建变电站全方位智能诊断分析系统，实现异常实时预警、智能感知预测等多种功能，从而实现对变电站电力设备运行状态的实时跟踪。
7.然而，随着智能电网的普遍性建设，通过智能电网设备(例如智能电表)采集的数据量越来越大，而移动终端本身的数据处理能力和数据传输能力有限，导致数据处理通常存在延迟和堵塞，不能满足实际的可视化需要；此外，现有的可视化系统通常都是被动的单一数据显示，无法满足特定用户对于特定设备参数或者特定设备类型的个性化查看和个性
化需求。


技术实现要素：

8.为解决上述技术问题，本发明提出一种移动终端数据互联的送变电站全流程可视化交互系统，包括远端数据感知层、中间数据传输层以及近端平台应用层；远端数据感知层包括布置于送变电目标监测范围内的多个现场数据监测模块组，中间数据传输层包括数据汇总中间件、数据分发中间件以及多个数据发送节点；近端平台应用层包括数据订阅组件、数据反馈组件以及数据可视化组件；数据订阅组件基于订阅参数，选择部分节点接收边缘计算数据，将接收的边缘计算数据通过数据可视化组件动态的展现；数据反馈组件用于接收用户对所述可视化组件动态展现的可视化结果的反馈参数，并将反馈参数发送至所述远端数据感知层。本发明可以基于移动终端实现送变电站数据的全流程可视化交互。
9.具体来说，在本发明的上述技术方案中，每个所述现场数据监测模块组包括a个现场远程终端单元、b个边缘计算单元以及c个移动终端设备；其中，a》b》c》1,且场远程终端单元、b个边缘计算单元以及c个移动终端设备；其中，a》b》c》1,且表示向下取整；a、b、c均为正整数；
10.a个现场远程终端单元用于获取多种不同类型的现场送变电设备的不同状态参数，
11.每个所述现场远程终端单元将自身采集的所述状态参数发送至自身所在分组对应的边缘计算单元；
12.所述移动终端设备从所述边缘计算单元接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据；
13.所述中间数据传输层包括数据汇总中间件、数据分发中间件以及多个数据发送节点；
14.所述近端平台应用层包括数据订阅组件、数据反馈组件以及数据可视化组件；
15.所述数据订阅组件基于订阅参数，从所述多个数据发送节点中选择部分节点接收所述边缘计算数据，将所述接收的所述边缘计算数据通过所述数据可视化组件动态的展现；
16.所述数据反馈组件用于接收用户对所述可视化组件动态展现的可视化结果的反馈参数，并将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层。
17.在本发明中，在初始状态下，将所述a个现场远程终端单元平均分为b组；每组至少包括一个现场远程终端单元；
18.所述b个分组分别对应所述b个边缘计算单元。
19.每个所述边缘计算单元还包括广播天线，所述移动终端设备从所述边缘计算单元接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据，并在成功接收后，向所述边缘计算单元反馈自身的性能参数；
20.所述边缘计算单元将所述性能参数通过所述广播天线向其他边缘计算单元广播。
21.若所述移动终端设备从所述边缘计算单元成功接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据，并且所述反馈的自身的性能参数满足预定条件，则调整该边缘计算单元对应分组中的所述现场远程终端单元的数量。
22.所述数据汇总中间件将所有移动终端设备接收的所述处理后的边缘计算数据进行汇总存储；
23.所述数据分发中间件将所述汇总存储的边缘计算数据按照所述现场送变电设备的不同类型进行分组后，分发至对应类型的数据发送节点。
24.所述订阅参数包括所述现场送变电设备的类型参数。
25.所述反馈参数包括与所述订阅参数确定的n种现场送变电设备存在关联关系的其他m种现场送变电设备的类型参数。
26.所述将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层，具体包括：
27.将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层的所述边缘计算单元，
28.所述边缘计算单元调整所述分组，使得尽可能多的分组中包含监测所述m种现场送变电设备的状态参数的现场远程终端单元。
29.本发明的技术方案，通过将布置于所述送变电目标监测范围内的多个现场数据监测模块组中的多个现场远程终端单元进行动态分组后，与相应的边缘计算单元匹配，使得合适数量的边缘计算单元能够适应性的快速并及时处理对应数量的现场远程终端单元采集的数据，避免数据处理延迟；同时，通过与边缘计算单元连接的移动终端的性能参数的反馈与广播，也避免了移动终端数据传输的阻塞，提高了数据利用效率；此外，还通过订阅参数与反馈参数的调节，实现用户可视化与现场数据采集分组的全流程交互操作。
30.本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明一个实施例的一种移动终端数据互联的送变电站全流程可视化交互系统的整体示意图
33.图2是图1所述系统具体实施时的部分线路连接示意图
34.图3是图1所述系统中远端数据感知层的模块连接示意图
35.图4是基于图1所述系统实现动态分组控制的一个实施例的工作原理图
36.图5是基于图2所述系统实现的全流程可视化交互的流程图
37.图6是本发明所述技术方案的整体方案实现和功能示意图
具体实施方式
38.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
39.参见图1，是本发明一个实施例的一种移动终端数据互联的送变电站全流程可视化交互系统的整体示意图。
40.在图1中，所述交互系统包括远端数据感知层、中间数据传输层以及近端平台应用层。
41.其中，所述远端数据感知层包括布置于所述送变电目标监测范围内的多个现场数
据监测模块组；
42.所述中间数据传输层包括数据汇总中间件、数据分发中间件以及多个数据发送节点；
43.所述近端平台应用层包括数据订阅组件、数据反馈组件以及数据可视化组件；
44.所述数据订阅组件基于订阅参数，从所述多个数据发送节点中选择部分节点接收所述边缘计算数据，将所述接收的所述边缘计算数据通过所述数据可视化组件动态的展现；
45.所述数据反馈组件用于接收用户对所述可视化组件动态展现的可视化结果的反馈参数，并将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层。
46.在后续阶段，
47.所述数据汇总中间件将所有移动终端设备接收的所述处理后的边缘计算数据进行汇总存储；所述数据分发中间件将所述汇总存储的边缘计算数据按照所述现场送变电设备的不同类型进行分组后，分发至对应类型的数据发送节点。
48.更具体的，参见图2，是图1所述系统具体实施时的部分线路连接示意图。
49.需要注意的是，图2仅仅是部分组件的连接示意图，其数量仅仅是示意性的。
50.在现场应用时将试验仪器与变电设备连接，试验仪器再通过各种接口与移动终端相连移动终端通过移动无线网络与数据处理系统相连。
51.在图2中，现场送变电设备近端可以设置多个现场远程终端单元。
52.在本实施例中，远程终端单元(remote terminal unit，rtu)，一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元。
53.rtu具有一些独特的特点：
54.(1)通信距离长，同时提供多种通信端口，以适应分散应用和本地的不同通信要求。
55.(2)cpu计算能力强，提供大容量程序和数据存储空间，适合就地运算和大量数据安全存储。
56.(3)适应恶劣的温度和湿度环境，工作环境温度为-40～ 85℃。
57.(4)模块结构化设计，便于扩展。
58.通过所述rtu获取多种不同类型的现场送变电设备的不同状态参数，
59.每个所述rtu将自身采集的所述状态参数发送至自身所在分组对应的边缘计算单元。
60.在硬件构造上，可以具体参照图2下方的模块示意图。其中，测量设备可以包括介损测量仪、直阻测量仪等，近端数据传输包括rs-232总线等，其他的相关组件和设备参见图2.
61.作为更一般的例子，不限于图1-图2所述，所述远端数据感知层包括布置于所述送变电目标监测范围内的多个现场数据监测模块组，每个所述现场数据监测模块组包括a个现场远程终端单元、b个边缘计算单元以及c个移动终端设备；其中，a》b》c》1,且现场远程终端单元、b个边缘计算单元以及c个移动终端设备；其中，a》b》c》1,且表示向下取整；a、b、c均为正整数。
62.因此，可参见图3，一个现场数据监测模块组包括6个rtu以及2个边缘计算单元
(edge computing，ec)，图3中的移动终端可以是多个；分别接受多个ec的边缘计算处理结果。
63.更一般的，a个现场远程终端单元用于获取多种不同类型的现场送变电设备的不同状态参数，
64.每个所述现场远程终端单元将自身采集的所述状态参数发送至自身所在分组对应的边缘计算单元；
65.所述移动终端设备从所述边缘计算单元接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据。
66.在上述实施例中，所述边缘计算单元可以是执行移动边缘计算的终端设备。
67.边缘计算是一种在网络边缘侧进行分析和计算的新模式，边缘计算的对象包括云计算中心下行的数据和网络边缘终端上行的数据，边缘计算的计算资源可以是数据源到云计算中心之间的任意计算资源。
68.相对来说，边缘终端主要包括终端设备和边缘服务器。通过将智能算法从云计算中心迁移到边缘设备上，便于为用户提供更快、更好的智能服务。
69.移动边缘计算是指在无线接入网络(radioaccess network，ran)内且紧邻移动用户的移动网络边缘提供it服务环境和云计算功能，从而降低网络延迟、提高服务质量，是一种新型的通信服务网络，现已成为一种标准化的技术。早在2015年，欧洲的电信标准化协会(european telecommunications standards institute，etsi)颁布了移动边缘计算的白皮书，旨在完善边缘计算相关标准的制定。
70.在上述实施例中，在初始状态下，将所述a个现场远程终端单元平均分为b组；每组至少包括一个现场远程终端单元；所述b个分组分别对应所述b个边缘计算单元。
71.以图3为例，6个rtu可以分为2组，分别对应ec1和ec2，ec1包括rtu1-rtu3，ec3对应rtu4-rtu5，因此，rtu1-rtu3将自身采集的所述状态参数发送至自身所在分组对应的边缘计算单元ec1；rtu4-rtu6将自身采集的所述状态参数发送至自身所在分组对应的边缘计算单元ec2。
72.接下来参见图4。
73.所述移动终端设备从所述边缘计算单元接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据，并向所述边缘计算单元反馈自身的性能参数，所述性能参数包括移动终端的序列号、当前的网络传输速率、当前数据传输队列长度、当前数据缓存空间大小。
74.每个所述边缘计算单元还包括广播天线，
75.所述移动终端设备从所述边缘计算单元接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据，并在成功接收后，向所述边缘计算单元反馈自身的性能参数；
76.所述边缘计算单元将所述性能参数通过所述广播天线向其他边缘计算单元广播。
77.通过广播天线，每个所述ec均可以获取全局范围内，所有移动终端当前的性能参数，因此，便于后期调配，以得知，当前的rtu应当向哪个ec发送数据并发送给哪个移动终端，避免数据传输延迟和阻塞。
78.作为一个具体的实例，若第i个边缘计算单元在向第j个移动终端设备发送所述处理后的边缘计算数据时，所述第j个移动终端设备未接收成功，则所述第i个边缘计算单元调整其对应分组中的所述现场远程终端单元的数量。
79.参见图4，这里的调整，应该是减少对应分组中的所述现场远程终端单元的数量。
80.另外一方面，若所述移动终端设备从所述边缘计算单元成功接收经所述边缘计算单元处理后的边缘计算数据，并且所述反馈的自身的性能参数满足预定条件，则调整该边缘计算单元对应分组中的所述现场远程终端单元的数量。
81.与此相对应的，这里的调整，是指增大该边缘计算单元对应分组中的所述现场远程终端单元的数量。
82.性能参数包括预定条件，例如可以是当前当前的网络传输速率大于预定阈值、当前数据传输队列长度小于预定长度、当前可用数据缓存空间大小大于预定值之一或者其组合。
83.接下来参见图5-图6。图5展示了一个基于图2所述系统实现的全流程可视化交互的流程图。
84.1.用户在近端平台应用层的用户界面输入订阅参数
85.2.基于订阅参数，从多个数据发送节点中选择部分节点接收所述边缘计算数据；
86.3.将所述接收的所述边缘计算数据通过所述数据可视化组件动态的展现；
87.4.用户在近端平台应用层的用户界面输入反馈参数
88.5.将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层
89.6.边缘计算单元调整所述分组。
90.在上述流程中，所述订阅参数包括所述现场送变电设备的类型参数。即用户感兴趣的设备类型；
91.所述反馈参数包括与所述订阅参数确定的n种现场送变电设备存在关联关系的其他m种现场送变电设备的类型参数。
92.在用户通过订阅参数选择设备类型，系统展现可视化结果之后，用户可以基于当前结果，辅助性的输入反馈参数，以全面的获取与当前展示结果中已有的设备类型相关联的其他设备，从而重新完成可视化，实现全流程的可视化交互。
93.在这个过程中，就需要远端重新采集数据，并重新进行分组，因此，所述将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层，具体包括：
94.将所述反馈参数发送至所述远端数据感知层的所述边缘计算单元，
95.所述边缘计算单元调整所述分组，使得尽可能多的分组中包含监测所述m种现场送变电设备的状态参数的现场远程终端单元。
96.图6展现了本发明的技术方案的整体架构图。
97.在图6中，处于顶层的为近端平台应用层，可以实现实时监控、设备状态可视化、运行状态实施控制、巡视、查询统计以及分析管理等。
98.中间的为中间数据传输层，底端为远端数据感知层，包括输电设备、变电设备、送电设备以及状态感知节点等。
99.顶端的近端平台应用层可以通过订阅和反馈操作与底端的远端数据感知层进行通信和控制。
100.上述具体的实施例可以组合或者单独布置。
101.可见，本发明通过将布置于所述送变电目标监测范围内的多个现场数据监测模块组中的多个现场远程终端单元进行动态分组后，与相应的边缘计算单元匹配，使得合适数
量的边缘计算单元能够适应性的快速并及时处理对应数量的现场远程终端单元采集的数据，避免数据处理延迟；同时，通过与边缘计算单元连接的移动终端的性能参数的反馈与广播，也避免了移动终端数据传输的阻塞，提高了数据利用效率；此外，还通过订阅参数与反馈参数的调节，实现用户可视化与现场数据采集分组的全流程交互操作。
102.参照图6实现的技术方案，根据实际现场的验证，本发明至少达到如下目标：
103.实现作业现场远程安全监督全覆盖；实现作业现场远程质量监督、工程进度全覆盖；实现施工人员及劳务分包人员无差别管理,做到人员管理全覆；实现班组安全管理全覆盖；实现各类运营报表的自动生成；实现在线习、实时视频信息交互等功能；实现手机app与电脑端同步操作。
104.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。