AI智能分析技术在电力动环监控系统的应用.pdf

第 15 期2023 年 8 月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.15August,2023作者简介:刘诗焱(1993),男,宁夏吴忠人,工程师,本科;研究方向:通信电源,电视电话会议管理,行政交换调度交换,动力环境监控。AI 智能分析技术在电力动环监控系统的应用刘诗焱,马孟婷(国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司信息通信公司,宁夏 吴忠 751100)摘要:电力动环监控系统以计算机为基础,集合了计算机、大数据、物联网及自动控制技术于一体。然而为了解决数据分析与其他异构系统之间存在融合和集成的难题,文章基于电力动环监控系统现状及存在的问题,创新性地提出了 AI 智能分析技术在电力动环监控系统的设计与实现方案。并通过本地应用验证,有效地解决了通信设备的接口不标准、通信规约不统一、数据格式不规范的问题。最后总结了 AI 技术核心应用分析及该系统的应用前景。研究表明,AI 智能分析技术在电力动环监控系统的运用能保证通信设备安全稳定运行、数据的互联互通上具有重大的现实意义。关键词:动环监控;AI;互联互通;数据分析;智能运维中图分类号:TP391 文献标志码:A0 引言 随着国家电网公司提出打造我国特色的、国际领先的能源互联网企业实现高质量发展的关键阶段,按照“围绕一个主线,连接两个空间,聚集四个链条、实现四个服务”的总思路,不断完善顶层设计,强化基础数据管理,扎实推进数字电网建设,支撑公司高质量发展和新型电力系统建设,服务数字中国建设的要求。为了实现电力通信设备运行、维护的数字化转型,参照国网企管电电力通信机房动力环境监控系统技术规范(2020-776 号),在电力动环监控系统上运用人工智能、智慧安防、数据分析等技术进行探讨1。1 电力动环监控系统现状及存在的问题 电力动环监测系统是能源信息通信系统的重要组成部分,包括对电力通信局站机房环境、信息通信电源等设备进行监控、保障和管理的作用。监控的内容:通信电源、DC 变换电源、蓄电池、视频图像、温湿度、烟雾感应器、门磁、水浸、空调等。为了满足动态感知、报警管理标准化、远程操作和动态环监控系统功能多样化的内在要求,应用技术手段进行搭建。目前,宁夏吴忠供电公司辖区内的独立通信站点和机房已配置了动环监控系统,管理存在以下问题:(1)通信设备的数据采用远程解析的方式。由中心站进行数据采集、处理、共享。(2)通信设备的信息点位不完整、不规范。(3)监控数据单一,都是通过通信协议的数据访问。(4)数据共享接口不规范,无法进行数据融合。2 监控系统设计与实现 为了响应国家电网“集约化、扁平化、专业化”的发展方向,建立新的一体化经营模式,通过结合管理优势和技术优势,在现有条件基础上研究电力动环监控系统 AI、3D 与人工智能、数据分析、动态感知、报警管理标准化,远程化操作,推动动环监控系统智能化运维和管理2。2.1 系统架构 按照国网动环集中监控系统“平台集中部署、数据集中处理、应用分级开展”的原则,变电站通信电源的监控模块依据 A 接口规范与监控单元(SU)互联;集中监测系统与监控单元应依据 B 接口规范互联;集中监测系统与其他通信电源监测系统应依据 C 接口规范级联,如图 1 所示。2.2 网络通道 中心站与端站网络采用双网双通道进行数据传输,地市与端站采用 SDH 专用网络传输,省公司与端站采用 MIS 网进行数据传输,端站设备通过不同的路由节点传送至中心站,再经过防火墙、交换机等网络设备与其他系统互联互通,如图 2 所示。在中心站部署一台三层交换机,用于 IP 地址分配,一台防火墙对交换机入口进行安全防护,策略由省公司统一部署。2.3 站端监测装置 端站监测装置由监测单元 SU、传感器等设备组成,如图 3 所示。端站的监测单元采用 ARM 嵌入式系统,能够实25第 15 期2023 年 8 月无线互联科技智能控制No.15August,2023图 1 系统架构图 2 网络通道部署现本地协议解析,并按照 Web Service(B 接口)规范转发监控数据,同时具有监控模块工况监视、历史数据存储、告警数据处理等功能,装置支持模拟量、状态量、RS485/RS232 等接口设备接入功能,监控单元硬件接口配置满足国网企业标准。监测单元(DAU-01)提供 2 路以太网接口;6 路RS485 接口,4 路 RS232 接口;16 路模拟量输入接口;16 路状态量输入接口;8 路遥控输出;同时提供两路图 3 站端监测装置架构DC48 V 电源供电3。配置 4 英寸触摸屏,可以本地显示和本地告警联动。设备采用标准 19 英寸机箱,方便固定安装。供电方式:监测单元 SU 采用站内通信电源进行供电,支持主备用双电源的供电方式。协议处理:监测单元具有本地协议解析及转发功能、监控模块工况监视功能以及本地历史数据和告警数据处理和存储的功能,当传输链路中断恢复应能上报至集中系统。监测单元同时具有环境采集和上传功能。采集方式:采集方式以协采为主,直采方式作为可选项;若协采信息不满足监测指标要求,增加直采装置。通信接口:监测装置支持 B 接口标准规范,可以进行数据双向发送。基于 Linux 的数据采集单元采用嵌入式操作系统,集成了计算机技术、通信技术和数据处理技术。并具备本地实时监测、本地数据处理、本地显示、本地联动等功能。负责对站端各种通信电源、DC 变换电源、环境等设备的集中接入,配置电源协议解析动态库、接 摸 屏 数 据 显 示、设 备 采 集 状 态,并 提 供WebService、IEC61850、ModBus 等规约服务。2.4 监测内容及方式 监测对象包括通信电源、通信专用 DC/DC 变换电源、蓄电池、温湿度、水浸、烟雾、视频等。通信电源协议采集:对通信电源系统的数据监测,通过通信电源系统的监控单元的 RS232/RS485接口连接端站的监测单元 SU,由监测单元负责数据采集、规约转换、数据处理、B 接口数据转发等。通信电源系统核心监测指标包括交流输入电压、整流输出电压、蓄电池组充放电电流、蓄电池组熔丝状态、整流模块状态、通信状态。通信电源的直采:对于协议采集的通信电源数据35第 15 期2023 年 8 月无线互联科技智能控制No.15August,2023监测指标满足不了要求的,通过增加电压、电流等传感器完善开关电源监测指标,满足通信电源集中监控系统的要求。传感器直接接入至端站的监测单元,由监测单元负责将传感器采集的数据与协议采集的数据进行整合,融合成开关电源的完整数据,再通过标准 B 接口规范进行数据转发。通信专用 DC/DC 电源系统:对通信专用 DC/DC 电源系统的数据监测,通过开关电源的监控单元的 RS232/RS485 接口连接端站的监测单元 SU,由监测单元负责数据采集、规约转换、B 接口数据转发等。对于协议采集 DC/DC 电源系统的数据监测指标满足不了要求的,通过增加电压、电流等传感器完善 DC/DC 电源监测指标,满足通信电源集中监控系统的要求。通信专用 DC/DC 电源系统核心监测指标包括直流输入电压、直流输出电压、DC/DC 模块状态、通信状态。本地显示:站端数据采集单元配有 4 寸触摸屏,在屏幕上的“监控设备列表”中可以查看到当前设备告警信息。声光告警:在机柜顶上配置声光报警器,对数据采集单元设置越限阈值。当发生告警时,声光报警器发生告警提示,根据设备的告警等级显示不同的颜色,方便巡检人员及时发现告警。3 AI 技术核心应用分析 智能数据采集:系统结合“视觉+AI”,利用光学、计算成像、智能算法等感知技术,对收集的数据进行清理,以验证和补充收集数据的准确性。系统根据规定的清洗条件对异常数据进行排除和过滤预处理,并针对缺失数据进行补充,以确保对应数据收集的实效性和完备性,从而为后续数据进入深度智能分析提供基本保障。智能故障告警:系统以专家知识库中的大量错误信息及其原因用作基础数据,并进行模拟运算,以建立用于动态环监测的通用警报信息和原因模型数据库。通过智能搜索和论证技术综合分析各通信局站的实时运行数据和历史数据,及时发现每个站点的隐藏错误,并发出警报。主要包括数据溢出、设备报警、远程信号转移、设备故障、库存不足、亚健康设备和提升节点等。能在第一时间让用户了解动态环监控中存在的异常信息。智能运维:基于 AI 技术的应用,开发了能结合实时采集数据、历史数据和报警数据分析结果的系统,并使用自主学习技术来检测系统故障的原因、影响范围、处理方案等,自动创建运维故障单,同时,系统将故障单分配给维护人员,可以快捷有效地提升运维速度与维保率。智能趋势分析:系统结合大量变电站的采集数据,针对通信电源运作的情况、电源充放电的周期和时长、电源浮充时间和规律、机房温度等数据,通过数据挖掘和推理技术,建立准确可靠的预测模型进行综合智能趋势分析。从而对电源模块配置、蓄电池备用时间、温度变化等信息进行预测,为风险评估提供辅助决策。基于大数据技术分析:系统通过海量历史数据的分析,结合软计算、图谱分析、分析决策等技术,获得数据整体特征描述、关联分析、精细化分类、模式识别等,这是无法用传统查询统计方法获取的。为了得到这些有用信息,需要采用数据挖掘分析技术,自动智能地对大数据分析、探索、挖掘,探寻数据的模式及特征,寻找数据的信息变化,从而最终能使用蕴藏在数据中的信息和知识。4 系统应用前景 基于 AI 智能分析技术在电力动环监控系统的应用,加强对通信设备的管理,可以提高对通信机房和设备监控的准确性、完整性和及时性,强化对通信设备运行过程中的故障预判能力,保障通信设备的运行稳定及指标正常;通过统一的管理界面和灵活多变的告警机制,实现对通信电源、专用 DC 电源系统、温湿度、水浸、烟雾、蓄电池等设备运行状态的集中监控,能够将故障从事后处理转变为主动监控预防,若发现设备出现异常,可以及时准确地通知维修员,既能提高应急处理的响应速度,又能提升运维能力,实现对通信室和设备运行的监控、预判、告警、运行分析和评估的一体化智能管控。本系统结合当下动环监控系统的实际需求,实现从数据的采集、分析到管理、监控,形成一个完整的系统。并借助 AI 技术的优势提高系统的可拓展性、灵活性与稳定性。5 结语 基于 AI 智能分析技术的电力动环监控系统,是综合利用嵌入技术、网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术等构成的系统。基于电力动环监控系统的大数据安全态势感知开发,可以形成基于大数据应用在不同业务场景下实际落地的安全解决方案。实现了通信设备的标准化运行管理,提升了对通信设备的管理水平,并提供了一个动态实时数据信息和决策平台。简而言之,基于现有条件,研究了动环监测系统运行模式的优化和改进,以实现动环监测的智能化运行和管理。参考文献1赵耀.AI 智能分析在学校安防中的使用J.新课程,2018(11):266-267.(下转第 61 页)45第 15 期2023 年 8 月无线互联科技智能控制No.15August,2023究 以移动图书馆为例J.图书馆学研究,2020(2):55-62,69.(编辑 沈 强)Research on personalized services of smart libraries based on 5G network technologyXu Wen Jiangsu Second Normal University Library Nanjing 211200 China Abstract With the entry of 5G network technology into the commercial field corresponding network devices have gradually entered the stage of widespread development and application and are beginning to try to popularize in various fields of society.The establishment of a smart library also relies on 5G network technology which can provide readers with more personalized and targeted reader services.This article conducts research on the personalized service methods of smart libraries based on 5G network technology.Combining with the actual situation and characteristics of 5G network technology and smart libraries it proposes specific forms of personalized services of smart libraries and summarizes that smart libraries can provide personalized services such as data sharing and utilization reader independent borrowing accurate information push and smart reading space.Key words 5G network technology smart library personalized services(上接第 54 页)2王惠媛.WebService 接口技术在项目中应用J.现代计算机,2019(15):83-86.3李奇.人工智能的 5G 无线网络智能规划和优化J.网络安全技术与应用,2022(6):75-77.(编辑 沈 强)Application of AI intelligent analysis technology in power dynamic environment monitoring systemLiu Shiyan Ma Mengting State Grid Ningxia Electric Power Co.Ltd.Wuzhong Power Supply Company Information and Communication Company Wuzhong 751100 China Abstract The power dynamic environment monitoring system is based on computers and integrates microcomputer big data Internet of Things and automatic control technology.However in order to solve the problem of fusion and integration between data analysis and other heterogeneous systems this article innovatively proposes a design and implementation scheme of AI intelligent analysis technology in the power dynamic environment monitoring system based on the current situation and existing problems of the power dynamic environment monitoring system.And through local application verification the problems of non-standard interfaces inconsistent communication protocols and non-standard data formats of communication devices have been effectively solved.Finally the application core of AI technology and the application prospects of the system were summarized.This study indicates that the application of AI intelligent analysis technology in power dynamic environment monitoring systems can ensure the safe and stable operation of communication equipment and the interconnection of data which has significant practical significance.Key words dynamic environmental monitoring AI interconnection and interworking data analysis intelligent operation and maintenance16