[发明专利]基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统及方法

权利要求书

1.基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统，其特征是包括状态传感器终端、数据节点装置和智能监控中心，状态传感器终端将采集到的状态数据汇集到数据节点装置开展电力物联网边缘计算，数据结点装置通过传输网路连接到智能监控中心；其中所述状态监测传感器终端用于通过传感器实时采集变电站断路器GIS设备运行的相关状态参量，接受并执行有限的采样频率和数据上传策略的边缘计算任务；所述数据节点装置包括汇聚节点装置和接入节点装置，每一断路器GIS为一节点，所述汇聚节点装置内置边缘物联代理模块，用于对其连接的传感器的数据汇集，接受并执行简单边缘计算任务，包括数据越限告警和数据趋势告警；所述接入节点装置内置边缘物联代理模块，用于将各级传感器和各节点设备的数据整体汇聚接入传输网络，接受并执行同步计算和复杂算法边缘计算任务；所述智能监控中心用于为变电站断路器GIS设备提供物联网管理、智能评估分析及运检业务高级应用，并将优化的边缘计算算法模型和SG-CIM数据模型配置到数据节点装置用于计算任务；

智能监控中心具体包括：物联管理层、应用平台层和数据分析层；

所述物联管理层用于对物联网各类传感器及节点设备进行全域设备管理、协调和监控、以及边缘计算配置；支持MQTT、Modbus、OPC、BACnet、HTTP、TCP/IP主流通信协议方式连接各类传感器终端及节点设备，所述各类传感器终端及节点设备设有独立的设备ID；物联管理层还用于实现网络节点设备边缘计算算法和SG-CIM模型信息远程配置；

所述应用平台层用于管理数据模型、算法模型、各业务管理及高级应用系统，提供微服务的应用服务器软件；提供业务功能及大数据智能分析高级应用，执行大数据量并发计算任务，所述业务功能及高级应用包括以下至少一种：传感器设备数据管理和展示、监测数据展示、断路器GIS设备运行状态分析、大数据智能分析应用及统计报表、报警信息推送；

所述数据分析层用于提供存储数据库、外部数据接入共享平台，其中所述存储数据库包括以下至少一种：GIS设备信息的属性数据库、GIS设备图形信息数据库、依据基础数据构建的设备数字化模型库、存储设备状态在线监测数据的监测库；其中所述外部接入数据共享平台的共享内容包含在线监测设备、通信设备、通信协议、通信规约和前置数据接收设备，以及电网SG-CIM数据模型信息、电网PMS系统信息、设备缺陷信息、故障案例样本数据集、ERP资源信息、SCADA信息通过数据交换平台提供的数据集内容。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统，其特征是状态传感器终端包括：安装于断路器GIS设备的超声局放传感器单元、特高频局放传感器单元、SF6微水含量传感器单元、声响声纹传感器单元、开关分合闸电气特性传感器和设备机械特性传感器单元；所述设备状态传感器终端用于实时数据采集变电站断路器GIS设备运行状态的相关环境量、物理量、状态量和电气量的状态参量。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统，其特征是所述传输网络包括：现场传感器传输网络和电力传输网络；其中现场传感器传输网络包括无线传感网和有线传输网络，用于实现无线/有线传感器数据上传至网络节点、网络节点设备间的无线/有线组网以及节点设备对传感数据开展边缘计算；所述电力传输网络包括接入控制器和接入网关设备，基于电力网络提供数据传输通道。

4.根据权利要求1所述的基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统，其特征是所述断路器GIS设备的状态传感器终端内置通讯模块和控制模块，其中通讯模块用于实现信号采样、信号编码/解码、信号发射/接收的功能，通过基于低功耗蜂窝无线传感网、有线传感网络连接到汇聚节点设备；控制模块用于基于接受的边缘计算配置模型，执行有限的采样频率和数据上传策略的边缘计算任务。

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算技术的GIS设备状态智能监控系统，其特征在于，所述汇聚节点装置采用基于低功耗微控制单元MCU的硬件架构，汇聚节点装置内置通讯模块和边缘物联代理模块，其中通讯模块实现信号发射/接收、信号编码/解码、及数据中继上传的功能；边缘物联代理模块基于接受的边缘计算配置模型，执行实现简单边缘计算任务，包括数据越限告警和数据趋势告警。