一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法及系统，获取运检相关设备的采集测量量信息，通过三次样条拟合函数模型对测量量信息进行拟合，输出三次样条拟合函数，利用三次样条拟合函数计算出当前时刻的预测输出量，利用突变检测函数模型对当前时刻的预测输出量与当前时刻的实际测量量进行是否突变判断，若发生突变则上送该时刻实际测量量至主站，若否则不上送。优点：可以有效的检测出测量量数据突变情况，满足运检关注设备异常信号的要求；进行了满足突变量检测的数据压缩需求，尽可能减少了带宽需求和流量消耗，为电力系统泛在物联提供了支撑。

An edge information transmission compression method and system of the Internet of things

【技术实现步骤摘要】
一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法及系统
本专利技术涉及一种输变电运检平台物联网边缘信息自适应信息传输压缩方法，属于电力系统自动化

技术介绍
近年来，以国家电网的“泛在物联网”及南方电网的“数字南网”为代表的大规模物联网设备采集和数据分析方式为提升设备的可用率，延长其使用寿命，减少运维成本，保障电网的健康稳定运行提供了技术保障。其中在输变电运检业务中，为及早发现设备及其所处的环境可能的隐形故障和风险，进行预防性检修，需要对输变电一次设备及二次设备的健康状态进行监测，其牵涉到大量、多种传感器的信号采集和传输，由于其采集数据频率较高、采集设备信息点数较多，造成物联网边缘设备网络带宽占用大、设备的电量耗费多等问题。分析目前运检的信号采集和传输相关信号包括设备自身监测信号、环境监测信号等，可以发现这些信号通常处于缓慢变化状态，在设备出现隐性故障时，往往出现瞬间信号剧烈波动或间歇性信号扰动频率增大(波动幅值未必很大)等特殊情况。传统上的第一种方式为增加监测信息上送频率，这种方式大大增加物联网设备的数据带宽占用和电能消耗，因而适应性不广；第二种方式为对上送信号进行滤波，主要方式设定变化量阈值，当阈值超越监测信号时，进行上送，但这种情况不利于对于间歇性信号扰动频率增大等设备异常情况进行检测。基于此种情况，有必要对现有信息传输方式针对运检特点进行优化和调整。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种输变电运检平台物联网边缘信息自适应信息传输压缩，保证在降低信号上送的频率的同时，避免忽略设备健康状态指标的突变点指标的压缩传输方式。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法，获取运检相关设备的采集测量量信息，通过三次样条拟合函数模型对测量量信息进行拟合，输出三次样条拟合函数，利用三次样条拟合函数计算出当前时刻的预测输出量，利用突变检测函数模型对当前时刻的预测输出量与当前时刻的实际测量量进行是否突变判断，若发生突变则上送该时刻实际测量量至主站，若否则不上送。进一步的，所述突变检测函数模型包括信号突变检测函数F1、F2、F3中的一个或多个组合；信号突变检测函数F1为：信号突变检测函数F1用于检测当前时刻的测量量与拟合函数外推值的差别程度；其中S＝1表示检测到突变；S＝0表示未检测到突变，abs()表示绝对值函数、Δy表示变化程度，Y0为变化阈值，表示tn时刻的拟合函数外推值，y(1)n表示实际测量量在tn时刻的数值；信号突变检测函数F2为：n≥j≥1信号突变检测函数F2用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度，通过当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻即tn，tn-1,tn-2...tn-j+1时刻的测量量与外推值的差别值的加权累加获得；其中j表示测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)时间序列的个数，j≥1，pi表示数值变化的历史序列数据的权重，表示i时刻的测量量变化量，y(2)i表示i时刻的测量量变化量；n表示当前时刻，n-1表示当前采样时刻的上一时刻，Δy表示变化程度，Y0为变化阈值。信号突变检测函数F3为：n≥j≥1信号突变检测函数F3用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度；取当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻的测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)；a1i、a2i、a3i、a4i为比例系数，随i的不同，形成4行j列的比例系数矩阵；y(3)i表示i时间段的变化率，y(3)i+1表示i+1时间段的变化率，y(3)i+2表示i+2时间段的变化率，y(3)i+3表示i+3时间段的变化率。进一步的，采用三次样条插值方法，获取已采样的测量点的拟合函数L(t)，其计算方法为：其中，tn和tn+1分别表示第n个采样时刻和第n+1个采样时刻，t为[tn-1,tn]间的某一需要进行插值的时间点，为了公式表示的简化，用hn-1表示tn-tn-1，Mn和Mn-1为分段拟合曲线L(t)的在[tn-1,tn]上的待定参数，参数Mn和Mn-1通过下式求解得到：其中，为了表示方便，将和用μn、λn和dn表示，n∈[1，N]，N为最后时刻。一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩系统，包括采集模块、拟合模块和判断模块；所述采集模块，用于获取运检相关设备的采集测量量信息；所述拟合模块，用于通过三次样条拟合函数模型对测量量信息进行拟合，输出三次样条拟合函数；所述判断模块，用于利用三次样条拟合函数计算出当前时刻的预测输出量，利用突变检测函数模型对当前时刻的预测输出量与当前时刻的实际测量量进行是否突变判断，若发生突变则上送该时刻实际测量量至主站，若否则不上送。进一步的，所述判断模块包括突变检测函数调取模块，用于调取信号突变检测函数F1、F2、F3中的一个或多个组合；信号突变检测函数F1为：信号突变检测函数F1用于检测当前时刻的测量量与拟合函数外推值的差别程度；其中S＝1表示检测到突变；S＝0表示未检测到突变，abs()表示绝对值函数、Δy表示变化程度，Y0为变化阈值，表示tn时刻的拟合函数外推值，y(1)n表示实际测量量在tn时刻的数值；信号突变检测函数F2为：n≥j≥1信号突变检测函数F2用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度，通过当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻即tn，tn-1,tn-2...tn-j+1时刻的测量量与外推值的差别值的加权累加获得；其中j表示测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)时间序列的个数，j≥1，pi表示数值变化的历史序列数据的权重，表示i时刻的测量量变化量，y(2)i表示i时刻的测量量变化量；n表示当前时刻，n-1表示当前采样时刻的上一时刻，Δy表示变化程度，Y0为变化阈值。信号突变检测函数F3为：n≥j≥1信号突变检测函数F3用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度；取当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻的测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)；a1i、a2i、a3i、a4i为比例系数，随i的不同，形成4行j列的比例系数矩阵；y(3)i表示i时间段的变化率，y(3)i+1表示i+1时间段的变化率，y(3)i+2表示i+2时间段的变化率，y(3)i+3表示i+3时间段的变化率。进一步的，所述拟合模块包括三次样条插值计算模块，用于采用三次样条插值方法，获取已采样的测量点的拟合函数L(t)，其计算方法为：其中tn和tn+1分别表示第n个采样时刻和第n+1个采样时刻，t为[tn-1,tn]间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法，其特征在于，/n获取运检相关设备的采集测量量信息，通过三次样条拟合函数模型对测量量信息进行拟合，输出三次样条拟合函数，利用三次样条拟合函数计算出当前时刻的预测输出量，利用突变检测函数模型对当前时刻的预测输出量与当前时刻的实际测量量进行是否突变判断，若发生突变则上送该时刻实际测量量至主站，若否则不上送。/n

【技术特征摘要】
1.一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法，其特征在于，
获取运检相关设备的采集测量量信息，通过三次样条拟合函数模型对测量量信息进行拟合，输出三次样条拟合函数，利用三次样条拟合函数计算出当前时刻的预测输出量，利用突变检测函数模型对当前时刻的预测输出量与当前时刻的实际测量量进行是否突变判断，若发生突变则上送该时刻实际测量量至主站，若否则不上送。


2.根据权利要求1所述的输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法，其特征在于，所述突变检测函数模型包括信号突变检测函数F1、F2、F3中的一个或多个组合；
信号突变检测函数F1为：






信号突变检测函数F1用于检测当前时刻的测量量与拟合函数外推值的差别程度；其中S＝1表示检测到突变；S＝0表示未检测到突变，abs()表示绝对值函数、Δy表示变化程度，Y0为变化阈值，表示tn时刻的拟合函数外推值，y(1)n表示实际测量量在tn时刻的数值；
信号突变检测函数F2为：






信号突变检测函数F2用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度，通过当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻即tn，tn-1,tn-2...tn-j+1时刻的测量量与外推值的差别值的加权累加获得；其中j表示测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)时间序列的个数，j≥1，pi表示数值变化的历史序列数据的权重，表示i时刻的测量量变化量，y(2)i表示i时刻的测量量变化量；n表示当前时刻，n-1表示当前采样时刻的上一时刻，Δy表示变化程度，Y0为变化阈值。
信号突变检测函数F3为：






信号突变检测函数F3用于检测测量量在一段时间内与拟合函数外推值的差别程度；取当前时刻及当前时刻以前j-1个时刻的测量量f(tn)，f(tn-1),f(tn-2)...f(tn-j+1)；a1i、a2i、a3i、a4i为比例系数，随i的不同，形成4行j列的比例系数矩阵；y(3)i表示i时间段的变化率，y(3)i+1表示i+1时间段的变化率，y(3)i+2表示i+2时间段的变化率，y(3)i+3表示i+3时间段的变化率。


3.根据权利要求2所述的输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩方法，其特征在于，采用三次样条插值方法，获取已采样的测量点的拟合函数L(t)，其计算方法为：



其中，tn和tn+1分别表示第n个采样时刻和第n+1个采样时刻，t为[tn-1,tn]间的某一需要进行插值的时间点，为了公式表示的简化，用hn-1表示tn-tn-1，Mn和Mn-1为分段拟合曲线L(t)的在[tn-1,tn]上的待定参数，参数Mn和Mn-1通过下式求解得到：



其中，为了表示方便，将和用μn、λn和dn表示，n∈[1，N]，N为最后时刻。


4.一种输变电运检平台物联网边缘信息传输压缩系统，其特征在于，包括采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小凡，纪陵，檀庭方，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32