【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能電網和數據分析，特別是基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法。
技術介紹
1、電能表數據采集與分析技術是智能電網建設中的重要組成部分，經歷了從人工抄表、電力線載波通信到無線通信的技術演進過程。在20世紀90年代，電能表數據采集主要依賴人工抄表；進入21世紀后，電力線載波通信技術得到廣泛應用，但由于電力線網絡復雜、信道衰減嚴重、通信質量受電網運行狀態影響大等問題，其可靠性和穩定性一直未能得到根本改善。近年來，隨著通信技術的快速發展，基于紅外、微功率無線、gprs等多種通信方式的數據采集技術相繼出現。其中，紅外通訊技術因其具有傳輸可靠、抗干擾能力強、成本低、功耗小等優勢，在電能表數據采集領域獲得了廣泛應用。目前，國內外主流電能表廠商均在其產品中配置了符合iec62056標準的紅外通信接口，為數據采集提供了硬件基礎。
2、然而，現有的基于紅外通訊的電能表數據采集技術仍存在多個方面的技術缺陷：第一，紅外信號在傳輸過程中易受陽光直射、粉塵、水汽等環境因素干擾，導致信號失真、數據丟包，現有技術缺乏有效的信號處理和糾錯機制；第二，當前的數據采集系統普遍采用簡單的數據存儲方式，未能建立基于時間序列的數據組織結構，導致數據檢索效率低下，且難以支持后續的時序分析；第三，現有技術主要關注基礎數據的采集，對用電數據的深層次分析不足，尤其是在用電行為特征提取、負荷曲線分析、異常用電模式識別等方面的功能較為薄弱，無法滿足電力企業對用電行為分析和用電安全管理的需求；第四，現有系統往往采用實時處理模式，在面對大量電能表同時通信時
技術實現思路
1、鑒于現有技術中存在的問題，本專利技術提出了一種基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法。
2、因此，本專利技術所要解決的問題在于現有技術中的數據噪聲問題，優化數據采集和分析過程。
3、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：
4、第一方面，本專利技術實施例提供了基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其包括，
5、采集電能表紅外端口發送的數據信號，通過紅外接收模塊接收紅外數據信號并轉換為電信號；
6、對轉換后的電信號進行濾波降噪處理，得到濾波后的電能表數據；
7、將所述濾波后的電能表數據按照時間序列存入數據緩存區，并根據所述電能表的編號對所述數據緩存區內的電能表數據進行分組歸類；
8、對分組后的電能表數據進行特征提取，并結合用電量生成用電特征曲線；
9、基于所述用電特征曲線建立用電行為模型，識別異常用電模式。
10、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：所述紅外接收模塊包括紅外光電二極管、信號放大器及信號轉換電路；
11、所述紅外接收模塊接收紅外數據信號并轉換為電信號包括：
12、當紅外光電二極管接收到電能表發射的紅外數據信號后，pn結內部的光生載流子在電場作用下定向移動，在二極管兩端形成預設大小的光電流；利用信號放大器的第一級運算放大器將光電流轉換為第一預設電壓信號，第二級運算放大器對該電壓信號進行預設倍數放大，輸出第二預設電壓的模擬電壓信號；
13、所述信號轉換電路中的模數轉換器以預設采樣頻率對放大后的模擬電壓信號進行量化，將模擬電壓信號轉換為數字電平信號；數字電平信號經過信號轉換電路中的電平轉換芯片調制為總線標準的差分電平信號，完成紅外數據信號向電信號的轉換。
14、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：根據所述電能表的編號對所述數據緩存區內的電能表數據進行分組歸類包括：
15、當接收新的電能表數據時，首先將當前系統時鐘的時間信息轉換為標準時間戳格式，精確到指定時間精度，作為特定長度的時間標識寫入數據幀頭部，再根據所述數據緩存區的寫入控制器檢測循環隊列的存儲狀態，判斷是否可以寫入，若可以寫入，寫入控制器依據預設算法計算新數據的存儲地址，將固定大小的數據包寫入對應的存儲單元，并更新循環隊列的指針信息；
16、數據寫入完成后，哈希索引表處理器提取電能表編號的指定位二進制數計算哈希值，再根據計算得到的哈希值訪問索引表，若該哈希值對應的表項為空，則初始化新的數據鏈表節點；若該哈希值已存在對應鏈表，則將新數據節點按照預設規則插入鏈表，同時更新相關節點的指針信息；
17、當循環隊列中已存儲記錄數達到第一預設閾值，即剩余空間小于第二預設閾值時觸發數據轉儲機制；所述數據轉儲機制首先將哈希索引表中特定時間段內對應的待轉儲記錄進行標記，同時在存儲單元中設置轉儲狀態標識；數據緩存區中配置的存儲管理處理器通過指定傳輸通道將待轉儲數據以預設數據塊大小為單位傳輸至外部存儲設備，數據轉儲過程中，存儲管理處理器在外部存儲設備中建立按時間周期組織的層級目錄結構，將待轉儲數據按照時間信息寫入對應目錄，同時生成特定大小的索引文件記錄數據塊的存儲位置；待轉儲數據寫入外部存儲設備后，存儲管理處理器執行緩存區清理操作；所述數據緩存區的可用空間恢復至預設容量，返回正常的數據接收狀態。
18、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：所述哈希值的計算采用多項式混合變換方法，如下式所示：h(x)
19、其中，x為輸入的10位二進制數按無符號整數解析的值，a為第一階多項式系數，b為第二階多項式系數，c為第三階多項式系數，d為常數項系數，pm為素數模數，m比特混合系數，ri表示將x循環右移i位后的值。
20、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：所述特征提取包括：
21、從數據鏈表中讀取同一電能表最近一段時間的電壓值和電流值數據記錄；
22、對所述電壓值和電流值進行信號頻譜計算；
23、從信號頻譜計算結果中提取電壓和電流的主要頻率特征；
24、根據所述主要頻率特征計算相位差角，完成特征提取。
25、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：所述信號頻譜計算如下式所示：
26、
27、其中，負載修正函數l(s,r)如下定義：
28、l(s,r)＝[1+γ·sin(πs/n)]·[1+μ·cos(πr/2)]
29、其中，l(s,r)為負載修正函數，γ＝0.15為負載功率修正系數，μ＝0.2為功率因數修正系數，j為虛數單位，用于表示復數計算，sg為四基fft運算的組索引，q為四基fft運算的點索引，r為輸入序列分組索引，s為輸入序列塊索引，n為輸入序列長度。
30、作為本專利技術所述基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法的一種優選方案，其中：所述電壓和電流的主要頻率特征的提取如下式所示：
31、v1(t)＝|v1|·ejφv·k本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述紅外接收模塊包括紅外光電二極管、信號放大器及信號轉換電路；
3.如權利要求2所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：根據所述電能表的編號對所述數據緩存區內的電能表數據進行分組歸類的過程包括：
4.如權利要求3所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述哈希值的計算采用多項式混合變換方法，如下式所示：
5.如權利要求4所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述特征提取包括：
6.如權利要求5所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述信號頻譜計算如下式所示：
7.如權利要求6所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述電壓和電流的主要頻率特征的提取如下式所示：
8.如權利要求7所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述計算相位差角如下
9.基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析系統，基于權利要求1～8任一所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：包括：
...【技術特征摘要】
1.基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述紅外接收模塊包括紅外光電二極管、信號放大器及信號轉換電路；
3.如權利要求2所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：根據所述電能表的編號對所述數據緩存區內的電能表數據進行分組歸類的過程包括：
4.如權利要求3所述的基于紅外通訊技術的電能表數據采集分析方法，其特征在于：所述哈希值的計算采用多項式混合變換方法，如下式所示：
5.如權利要求4所述的基于紅外通訊技術的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李文琦，龐健，劉偉曜，郝越，孔亞菲，肖克堅，肖勇，陳波，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司泰安供電公司，
類型：發明
國別省市：
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