【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网，具体为基于物联网的电力设备控制方法。
技术介绍
1、随着电力系统规模的不断扩大和电力设备的日益复杂，对控制的精确性、实时性和可靠性要求越来越高，20世纪中叶，自动控制理论的发展为电力设备控制提供了理论基础，同时，电子技术、传感器技术和计算机技术的进步使得自动化控制在电力系统中的应用成为可能；
2、最初的自动化控制在电力设备中的应用主要集中在一些基本的控制功能上，在发电机控制方面，采用了简单的自动电压调节器（avr）和自动调速器，avr通过检测发电机的输出电压，自动调整励磁电流，使电压保持稳定；自动调速器则根据发电机的频率和负荷变化，调节原动机（如汽轮机或水轮机）的转速，实现频率的自动控制，在变电站中，开始出现了基于继电器的继电保护装置，能够在电力系统发生故障时自动切断故障电路，保护设备和人员安全；
3、在对电力设备的控制过程中，部分控制系统的控制精度无法满足要求，导致设备的运行参数不稳定，影响了电力系统的供电质量，电力设备的控制需要依赖可靠的通信系统来传输数据和指令，但在实际应用中，通信系统可能会受到各种干扰，导致数据传输中断、误码等问题，影响了设备的控制效果，为此，我们提出基于物联网的电力设备控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于物联网的电力设备控制方法。
2、以解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供如下技术方案：基于物联网的电力设备控制方法，包括将电力设备与各种传感器组成网状拓扑结构，通过中间件
3、步骤一、在电力设备上安装传感器，传感器和电力设备通过无线通信方式接入物联网网络；
4、步骤二、使用中间件系统，对不同电力设备的协议数据进行统一的接收、处理和分发，使不同电力设备之间进行通信和交互；
5、步骤三、将电力设备的信息集成到物联网平台，用户通过互联网对电力设备进行远程控制；
6、步骤四、基于预设的控制策略和算法，对电力设备进行自动化控制，对不同的电力设备之间进行分布协同控制；
7、步骤五、使用加密技术对通信数据进行加密与解密，在网络边界设置防火墙，对进出网络的通信流量进行过滤和控制；
8、步骤六、建立安全审计和监控机制，对通信过程进行记录和监控。
9、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤一中，在电力设备的发热部分安装温度传感器，在电力设备的进线端与主要电路节点处安装电流和电压传感器，使用zigbee技术将传感器和电力设备通过无线通信方式进行连接，zigbee技术基于ieee802.15.4标准的无线通信协议，使用2.4ghz全球通用频段，网络由协调器、路由器和终端设备作为节点组成，通过全部的节点组成zigbee网状拓扑结构，所有节点之间能够相互通信并具有路由功能，网络中的每个节点都是数据转发的中间节点，节点之间通过无线信号相互连接，节点会主动寻找周围的其他节点，并建立连接关系。
10、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤二中，中间件系统为应用程序提供了与底层硬件和操作系统无关的统一开发和运行环境。它转换和适配了电力设备使用的通信协议，将数据格式统一为应用程序能理解和处理的格式，并为上层应用提供了统一的设备接口，中间件系统提供的标准接口使用户通过应用程序操作和管理网状拓扑内的所有电力设备，中间件系统对从电力设备采集到的数据进行预处理，包括对数据清洗去除噪声和异常值、将所有电力设备的数据进行汇总与统计和根据应用需求筛选出有用的数据，将关键的数据传递给上层应用。
11、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤三中，使用阿里云作为公有物联网平台，在物联网平台中建立数据库，将电力设备的信息和采集到的数据储存在数据库中，在物联网平台上开发应用程序，为用户提供远程控制电力设备的界面和功能，用户在物联网平台上通过应用程序发送控制指令，物联网平台将控制指令转换为数字信号，并通过无线网络传输到电力设备的通信模块，电力设备的通信模块接收到控制指令后，将指令解析并传输给设备的控制系统，控制系统根据指令执行相应的操作，对用户进行身份认证和授权，确保只有授权的用户访问和控制电力设备。
12、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤四中，使用基于阈值的控制策略，根据电力设备的运行参数设定阈值，电力设备通过安装的传感器实时采集运行数据，数据被传输到远程的监控中心，监控中心接收采集到的数据并根据预设的控制策略进行分析和计算，当监测到的参数值达到预设的阈值时，控制系统会自动生成控制指令发送到电力设备的执行器内，执行器根据指令改变电力设备的运行状态，同时触发报警信号并在监控界面上发出预警信息，使用优化控制策略控制电力设备的运行参数，电力设备存在自身的性能限制，电气设备的工作电压在额定电压的±10%内，在优化控制过程中，控制指令在电力设备的性能限制内。
13、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤四中，使用pid控制算法对电力设备进行反馈控制，pid控制算法的整体表达式为：
14、，
15、其中，代表pid控制器的输出控制量，代表比例环节的输出控制量，代表积分环节的输出控制量，代表微分环节的输出控制量，代表按比例系数，代表积分系数，代表微分系数，代表设定值与实际测量值之间的偏差，传感器测量电力设备的实际运行参数，包括温度、压力和流量，并将其与设定值进行比较，得到偏差，然后，pid控制器根据上述表达式计算出控制量，将控制量发送给执行机构，执行器根据控制量调整设备的运行状态，这个过程不断循环，直到被控制量达到设定值，pid控制器的输出控制量作用于电力设备的执行器，改变电力设备的运行状态。
16、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤五中，使用对称加密算法加密通信数据，通信双方在安全的环境下生成一个相同的密钥，发送方获取发送的电力设备运行参数，再使用对称加密算法和共享密钥对数据进行加密，发送方将加密后的密文通过通信通道发送给接收方，接收方接收密文后，使用相同的对称加密算法和共享密钥进行解密，解密过程是加密过程的逆操作，将密文还原为原始的明文通信数据。
17、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤五中，在网络边界设置防火墙，对进出网络的通信流量进行过滤和控制，防火墙根据预设的规则，阻止非法的访问和攻击，保护内部网络的安全，入侵检测系统（ids）实时监测网络中的通信流量，发现潜在的入侵行为，并及时发出警报，入侵防御系统（ips）则在发现入侵行为时，能够主动采取措施进行防御，阻止入侵行为的发生，部署ids/ips系统及时发现和阻止网络攻击，保护通信的安全。
18、作为本专利技术的进一步方案：所述步骤六中，在网络节点部署数据包捕获设备，能够捕获流经该节点的所有通信数据包，数据包内包括源地址、目的地址、端口号和协议类型，对于涉及电力设备控制的用户操作，数据包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于物联网的电力设备控制方法，包括将电力设备与各种传感器组成网状拓扑结构，通过中间件将不同通信协议的电力设备与物联网网络进行连接，使用预设的控制策略和算法对电力设备进行自动化控制，在进行数据通信时使用对称加密算法进行加密，其特征在于，所述基于物联网的电力设备控制方法具体操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤一中，在电力设备的发热部分安装温度传感器，在电力设备的进线端与主要电路节点处安装电流和电压传感器，使用ZigBee技术将传感器和电力设备通过无线通信方式进行连接，ZigBee技术基于IEEE802.15.4标准的无线通信协议，使用2.4GHz全球通用频段，网络由协调器、路由器和终端设备作为节点组成，全部的节点组成ZigBee网状拓扑结构，所有节点之间能够相互通信并具有路由功能，网络中的每个节点都是数据转发的中间节点，节点之间通过无线信号相互连接，节点会主动寻找周围的其他节点，并建立连接关系。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤二中，中间件系统为应用程序提供了与
4.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤三中，使用阿里云作为公有物联网平台，在物联网平台中建立数据库，将电力设备的信息和采集到的数据储存在数据库中，在物联网平台上开发应用程序，为用户提供远程控制电力设备的界面和功能，用户在物联网平台上通过应用程序发送控制指令，物联网平台将控制指令转换为数字信号，并通过无线网络传输到电力设备的通信模块，电力设备的通信模块接收到控制指令后，将指令解析并传输给设备的控制系统，控制系统根据指令执行相应的操作，对用户进行身份认证和授权，确保只有授权的用户访问和控制电力设备。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤四中，使用基于阈值的控制策略，根据电力设备的运行参数设定阈值，电力设备通过安装的传感器实时采集运行数据，数据被传输到远程的监控中心，监控中心接收采集到的数据并根据预设的控制策略进行分析和计算，当监测到的参数值达到预设的阈值时，控制系统会自动生成控制指令发送到电力设备的执行器内，执行器根据指令改变电力设备的运行状态，同时触发报警信号并在监控界面上发出预警信息，使用优化控制策略控制电力设备的运行参数，电力设备存在自身的性能限制，电气设备的工作电压在额定电压的±10%内，在优化控制过程中，控制指令在电力设备的性能限制内。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤四中，使用PID控制算法对电力设备进行反馈控制，PID控制算法的整体表达式为：
7.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤五中，使用对称加密算法加密通信数据，通信双方在安全的环境下生成一个相同的密钥，发送方获取发送的电力设备运行参数，再使用对称加密算法和共享密钥对数据进行加密，发送方将加密后的密文通过通信通道发送给接收方，接收方接收密文后，使用相同的对称加密算法和共享密钥进行解密，解密过程是加密过程的逆操作，将密文还原为原始的明文通信数据。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤五中，在网络边界设置防火墙，对进出网络的通信流量进行过滤和控制，防火墙根据预设的规则，阻止非法的访问和攻击，保护内部网络的安全，入侵检测系统（IDS）实时监测网络中的通信流量，发现潜在的入侵行为，并及时发出警报，入侵防御系统（IPS）则在发现入侵行为时，能够主动采取措施进行防御，阻止入侵行为的发生，部署IDS/IPS系统及时发现和阻止网络攻击，保护通信的安全。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤六中，在网络节点部署数据包捕获设备，能够捕获流经该节点的所有通信数据包，数据包内包括源地址、目的地址、端口号和协议类型，对于涉及电力设备控制的用户操作，数据包捕获设备对本地控制台和远程物联网平台的操作进行详细的记录，包括操作用户的身份信息、操作时间、操作内容和操作结果，建立审计数据库存储采集到的审计数据，定期对审计数...
【技术特征摘要】
1.基于物联网的电力设备控制方法，包括将电力设备与各种传感器组成网状拓扑结构，通过中间件将不同通信协议的电力设备与物联网网络进行连接，使用预设的控制策略和算法对电力设备进行自动化控制，在进行数据通信时使用对称加密算法进行加密，其特征在于，所述基于物联网的电力设备控制方法具体操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤一中，在电力设备的发热部分安装温度传感器，在电力设备的进线端与主要电路节点处安装电流和电压传感器，使用zigbee技术将传感器和电力设备通过无线通信方式进行连接，zigbee技术基于ieee802.15.4标准的无线通信协议，使用2.4ghz全球通用频段，网络由协调器、路由器和终端设备作为节点组成，全部的节点组成zigbee网状拓扑结构，所有节点之间能够相互通信并具有路由功能，网络中的每个节点都是数据转发的中间节点，节点之间通过无线信号相互连接，节点会主动寻找周围的其他节点，并建立连接关系。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤二中，中间件系统为应用程序提供了与底层硬件和操作系统无关的统一开发和运行环境。它转换和适配了电力设备使用的通信协议，将数据格式统一为应用程序能理解和处理的格式，并为上层应用提供了统一的设备接口，中间件系统提供的标准接口使用户通过应用程序操作和管理网状拓扑内的所有电力设备，中间件系统对从电力设备采集到的数据进行预处理，包括对数据清洗去除噪声和异常值、将所有电力设备的数据进行汇总与统计和根据应用需求筛选出有用的数据，将关键的数据传递给上层应用。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤三中，使用阿里云作为公有物联网平台，在物联网平台中建立数据库，将电力设备的信息和采集到的数据储存在数据库中，在物联网平台上开发应用程序，为用户提供远程控制电力设备的界面和功能，用户在物联网平台上通过应用程序发送控制指令，物联网平台将控制指令转换为数字信号，并通过无线网络传输到电力设备的通信模块，电力设备的通信模块接收到控制指令后，将指令解析并传输给设备的控制系统，控制系统根据指令执行相应的操作，对用户进行身份认证和授权，确保只有授权的用户访问和控制电力设备。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的电力设备控制方法，其特征在于：所述步骤四...
【专利技术属性】
技术研发人员：许派，马建峰，
申请(专利权)人：伺轮智能机器人南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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