一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及计量采集系统领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的小区计量采集设备精细化管理系统。本发明专利技术提供的基于数字孪生技术的小区计量采集设备精细化管理系统，利用数字孪生技术实现对小区各计量采集设备的物理实体在信息空间的数字化映射，可有效预测实际配电设备的运行情况，并通过基于不同管理需求构建的诊断算法模型，可有效监视、诊断、预测、调度控制实际配电台区中各设备的物理实体在现实环境中的状态和行为，确保配电台区维持良好的运行状态。运行状态。运行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法及系统


[0001]本专利技术属于配电台区设备管理
，具体涉及一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力工业的迅速发展，在电力设备管理方面也存在诸多问题，目前，电网计量采集设备的运维方式主要依靠人力巡检，按照经验对一些预置位设备进行检测，检测点在全站有效覆盖区域占比不到1％，无法实现对全站所有位置进行监测并实现监测数据的时序跟踪，存在极大的滞后性，难以为电站的运行提供十分有效的安全保障；同时，随着计量采集设备规模越来越大，运维人员的压力也越来越大，日常故障检测及修复、日常运维存在大量重复性、耗费人工的任务消耗了大部分运维人力资源。

技术实现思路

[0003]针对计量采集设备现有运维方式的不足和缺陷，本专利技术的目的就在于提供一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法及系统，能够实现对计量采集设备的精细化管理，保障配电台区维持良好的运行状态。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，包括以下步骤：
[0005]获取小区内计量采集设备信息，基于所述计量采集设备信息构建数字孪生体模型；所述数字孪生体模型至少包括：实体物理空间模型和虚拟数字空间模型；
[0006]获取每个计量采集设备的实时运行数据，将所述实时运行数据作为数字孪生体模型的输入，利用深度学习算法对实时运行数据进行监视、预测；若监测出当前的实时运行数据出现异常，则输出为待诊断数据，对所述待诊断数据进行诊断分析并生成预警；
[0007]若预测出未来运行数据即将出现异常，则输出预测数据，基于所述预测数据生成维护计划。
[0008]在进一步的实施例中，所述计量采集设备信息至少包括：计量采集设备的类型，与所述计量采集设备的类型相对应的数据信息；所述数据信息至少包括关于采集设备的三维坐标和纹理信息；
[0009]所述实体物理空间模型的创建流程如下：
[0010]基于所述三维坐标和纹理信息构建每个计量采集设备的点云三维模型，通过所述点云三维模型确定每个计量采集设备在同一空间内的物理信息；
[0011]结合所述点云三维模型和每个计量采集设备对应的物理信息得到实体物理空间模型。
[0012]在进一步的实施例中，所述计量采集设备信息还包括：关于计量采集设备的实时运行数据和历史运行数据；
[0013]所述虚拟数字空间模型的创建流程如下：基于实时运行数据和历史运行数据对对
应的计量采集设备的多维度状态进行监控分析，通过仿真形成包含计量采集设备、用电负荷、线路、开关柜在内的所有数据，构建不同的分析模型，形成计量采集设备运维瞬态的动态数字孪生体。
[0014]在进一步的实施例中，所述纹理信息的获取方式如下：
[0015]利用激光测距对计量采集设备的边缘点集进行提取，表示为：S＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),
…
,(x
n
,y
n
,z
n
)}；式中，(x
n
,y
n
,z
n
)表示激光点n的三维坐标；
[0016]构建一个滚动圆围绕边缘点集滚动，定义滚动圆的半径为α，所述滚动圆在滚动时不会进入到边缘点集内，获取滚动圆在滚动过程中接触到的激光点生成建筑物轮廓点集；
[0017]用最小二乘法对建筑物轮廓点集内的轮廓点进行拟合，获取轮廓线，保留距离轮廓线较近的轮廓点；
[0018]获取关键轮廓点，并利用强制正交的方式优化关键轮廓点，通过移动或添加关键轮廓点的方式进行优化，获取最终的轮廓线。
[0019]在进一步的实施例中，所述滚动圆的轨迹通过以下形式表示：
[0020]定义滚动圆的滚动圆心坐标为(O
x
,O
y
)，高度为H，则滚动圆的实时位置如下：
[0021][0022]式中，(x
i
,y
i
)和(x
j
,y
j
)分别为与当前滚动圆的圆心最接近的轮廓点坐标。
[0023]在进一步的实施例中，实时运行数据出现异常的判断流程如下：
[0024]将所述实时运行数据按照从小到大的顺序进行排列并分成四等分，分别得到第一四分位数、第二四分位数、第三四分位数和第四四分位数；
[0025]计算第三四分位数与第一四分位数的差得到四分位距I
r
，I
r
＝Q
34
‑
Q
14
；其中，Q
34
表示第三四分位数，Q
14
表示第一四分位数；
[0026]基于所述四分位距I
r
确定异常值范围[F
d
,F
μ
]；其中，[F
d
,F
μ
]＝[Q
31
‑
1.5I
r
,Q
34
+1.5I
r
]；
[0027]若实时运行数据不属于异常值范围[F
d
,F
μ
]则表示异常。
[0028]在进一步的实施例中，所述计量采集设备至少包括：变压器、采集器、集中器、智能电表；
[0029]所述数据信息至少包括：环境湿度、温度、压力。
[0030]一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理系统，用于实现如上所述的管理方法；包括：数据层，所述数据层包括：
[0031]第一模块，被设置为获取小区内计量采集设备信息，基于所述计量采集设备信息构建数字孪生体模型；所述数字孪生体模型至少包括：实体物理空间模型和虚拟数字空间模型；
[0032]第二模块，被设置为获取每个计量采集设备的实时运行数据，将所述实时运行数据作为数字孪生体模型的输入，利用深度学习算法对实时运行数据进行监视、预测；若监测出当前的实时运行数据出现异常，则输出为待诊断数据，对所述待诊断数据进行诊断分析
并生成预警；
[0033]第三模块，被设置为若预测出未来运行数据即将出现异常，则输出预测数据，基于所述预测数据生成维护计划。
[0034]在进一步的实施例中，还包括：
[0035]物理层，所述物理层包括：计量采集设备，以及用于监测计量采集设备的若干个激光传感器和测量仪器；
[0036]所述若干个激光传感器利用激光测距的原理获取相邻的计量采集设备之间的三维坐标和纹理信息。
[0037]在进一步的实施例中，还包括：
[0038]应用层，被设置为基于数据层对相关的计量采集设备信息及状态进行实时监测、预测或报警。
[0039]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的基于数字孪生技术的小区计量采集设备精细化管理系统，利用数字孪生技术实现小区各计量采集设备的物理实体在信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取小区内计量采集设备信息，基于所述计量采集设备信息构建数字孪生体模型；所述数字孪生体模型至少包括：实体物理空间模型和虚拟数字空间模型；获取每个计量采集设备的实时运行数据，将所述实时运行数据作为数字孪生体模型的输入，利用深度学习算法对实时运行数据进行监视、预测；若监测出当前的实时运行数据出现异常，则输出为待诊断数据，对所述待诊断数据进行诊断分析并生成预警；若预测出未来运行数据即将出现异常，则输出预测数据，基于所述预测数据生成维护计划。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，其特征在于，所述计量采集设备信息至少包括：计量采集设备的类型，与所述计量采集设备的类型相对应的数据信息；所述数据信息至少包括关于采集设备的三维坐标和纹理信息；所述实体物理空间模型的创建流程如下：基于所述三维坐标和纹理信息构建每个计量采集设备的点云三维模型，通过所述点云三维模型确定每个计量采集设备在同一空间内的物理信息；结合所述点云三维模型和每个计量采集设备对应的物理信息得到实体物理空间模型。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，其特征在于，所述计量采集设备信息还包括：关于计量采集设备的实时运行数据和历史运行数据；所述虚拟数字空间模型的创建流程如下：基于实时运行数据和历史运行数据对对应的计量采集设备的多维度状态进行监控分析，通过仿真形成包含计量采集设备、用电负荷、线路、开关柜在内的所有数据，构建不同的分析模型，形成计量采集设备运维瞬态的动态数字孪生体。4.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，其特征在于，所述纹理信息的获取方式如下：利用激光测距对计量采集设备的边缘点集进行提取，表示为：S＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),
…
,(x
n
,y
n
,z
n
)}；式中，(x
n
,y
n
,z
n
)表示激光点n的三维坐标；构建一个滚动圆围绕边缘点集滚动，定义滚动圆的半径为α，所述滚动圆在滚动时不会进入到边缘点集内，获取滚动圆在滚动过程中接触到的激光点生成建筑物轮廓点集；用最小二乘法对建筑物轮廓点集内的轮廓点进行拟合，获取轮廓线，保留距离轮廓线较近的轮廓点；获取关键轮廓点，并利用强制正交的方式优化关键轮廓点，通过移动或添加关键轮廓点的方式进行优化，获取最终的轮廓线。5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生小区计量采集设备的管理方法，其特征在于，所述滚动圆的轨迹通过以下形式表示：定义滚动圆的滚动圆心坐标为(O
x
,O
y
)，高度为H，则滚动圆的实时位置如下：
式中，(x
i

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，李敏，陈泽欣，范彪，
申请(专利权)人：无锡华创源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：