[发明专利]基于云计算的供电质量检测系统

权利要求书

1.一种基于云计算的供电质量检测系统，其特征在于：

对各个检测端通过无线传感器网络采集供电参数以检测供电质量，通过将采集结果进行分类来确定供电质量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电质量检测系统包括采集层、传输层和检测处理层三部分；所述采集层由多个质量信息采集设备构成的无线传感器网络组成，采集用户端供电参数和用户信息，然后传输给数据收集器，质量信息采集设备分为2类，一类为带传感器网络收发模块的智能终端，直接与数据收集器进行通信；另一类为带现场总线通信接口的电力仪表，通过现场总线与通信协议转换模块通信，该模块再与数据收集器进行通信；

传输层包括数据收集器和电力通信网络，将质量信息采集设备采集的多种供电参数上传给检测处理层供电质量控制云平台，并将供电质量控制云平台下达的控制指令转发给质量信息采集设备，数据收集器作为网络协调器，负责无线传感器网络的组建；

检测处理层包括客户端、前端服务器、数据服务器、Web服务器，构成了供电质量控制云平台，以存储、处理和应用经传输层上传的大量的用户端供电参数和用户信息，并分析用户端供电质量，实现故障报警、短路保护、断电控制；

其中采集层采用ZigBee无线通信组建采集层通信网络，并通过特定路由方法实现采集层的数据采集与传输，传输层核心网采用电力通信网络方式；接入网以3G为通信手段；传感器网络被应用为树状拓扑网络，采集层中的路由过程具体包括：

当一个节点收到路由请求时，首先检查自己是否为目的节点，如果是目的节点则直接回复路由应答；如果不是，则判断本节点的剩余功率是否足够用于转发数据的最小功率，如果不够则直接丢弃要转发的路由请求；如果满足功率条件接下来判断跳跃次数是否超过极限，其中极限跳跃次数为源节点路由深度加上最大路由深度，如果超出则丢弃路由请求；如果满足跳跃次数条件则判断是否是本节点的后继节点，如果是其后继节点则沿树形结构将路由请求转发到相应的子节点；如果不是其后继节点则按照树形路由到其父节点；

质量信息采集设备采用DSP芯片作为CPU；外围电路包括通信接口单元、信号采集单元、存储器单元和用户交互单元；其中通信接口单元包括自组网通信接口和现场总线通信接口；带自组网通信接口的终端将信息直接通过传感器网络通信传输给收集器，而不具有自组网通信接口的终端则通过一个网关再与收集器实现自组网通信；每个质量信息采集设备都有自己唯一的标识码，每个标识码都和质量信息采集设备所采集的电力信息和用户信息相对应，并组成固定的报文格式最终传送到供电质量控制云平台；数据收集器采用ARM芯片作为CPU；外围电路包括ZigBee通信接口、输入输出单元、存储器单元和通信接口，数据收集器的通信接口为3G通信接口和电力通信网络接口，数据收集器通过该接口实现和检测处理层的供电质量控制云平台的通信；

质量信息采集设备和数据收集器的通信过程为，终端节点在进行初始化后配置相应的参数，然后向收集器发送入网请求，构建自组织网络；组网完成后等待来自收集器的指令，根据收到的指令完成相应的工作；系统上电后，收集器首先进行初始化、配置相应的寄存器参数，随后3G模块和传感器网络通信模块进入接收模式；等待终端节点初始化后发送组网请求，完成自组网；等待云平台发送指令；云平台在每次信息采集之前首先与收集器进行时间线校准，时间线校准结束后收集器再与终端节点进行时间线校准；若收集器收到云平台的信息采集指令，则将相应的指令发送到终端节点，完成单个节点信息采集、局部节点信息采集以及整个网络的信息采集；

对于所采集的大量用户端供电参数和用户信息，供电质量控制云平台实现数据转换、数据融合、数据集成；采用分布式聚类的数据挖掘架构，实现供电质量状态的分类，将其分为正常状态、干扰状态、电压失衡状态、供电异常状态，进行状态评价和故障预警；根据输入样本的先验概率求样本类型后验概率，获得特征空间和输出值之间的联合概率分布，获取数据样本的聚类结果；

供电质量控制云平台进一步包括供电数据预处理模块、数据存储管理模块、大数据处理模块和挖掘分析模块；供电数据预处理模块通过多源数据融合和数据集成，实现跨业务系统、跨安全区域、多传感器之间的数据获取，并分为历史数据和实时数据进行处理；数据存储管理模块使用名字节点和数据节点的主从结构，提供高吞吐量的数据访问，可实现大规模数据集和流数据的存储管理、副本动态调节、传输控制和数据分块，具有容错性和可移植性；大数据处理模块采用MapReduce分布式计算框架；作业调度器节点通过调度任务调度器节点上的任务协调所有运行在系统上的作业；设计适用于分布式处理的键/值对，并对中间的键/值对集快速排序，并将具有相同键值分发到同个规约程序中，合并所有的具有相同中间键的中间值，并产生输出数据；挖掘分析模块在分布式计算框架的基础上，使用批量数据检索和实时数据检索获取数据，并对数据进行预处理，然后分布式运行数据挖掘方法，并实现供电质量状态聚类。