近幾年,我國電能應(yīng)用水平得到了較大提高。電能的大規(guī)模應(yīng)用方便了居民的生活,但是也帶來了大量的電氣火災(zāi)隱患。用電器的違章使用與線路故障產(chǎn)生的電弧是電氣火災(zāi)的重要原因。為了預(yù)防電氣火災(zāi),研究人員在用電器識別和故障電弧監(jiān)測方面做了大量的研究,但相關(guān)研究大多局限于算法理論,而將算法用于生產(chǎn)生活構(gòu)建完整系統(tǒng)的研究則較少。在故障電弧監(jiān)測領(lǐng)域,盡管有故障電弧斷路器(AFCI)投入應(yīng)用,但其功能單一,且不具備聯(lián)網(wǎng)功能,難以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。因此,本文采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)與非侵入式監(jiān)測方案設(shè)計了一套端、云結(jié)合的用電安全監(jiān)控系統(tǒng),用于室內(nèi)用電器和線路故障電弧的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本文主要完成了以下幾個方面的工作:1、針對用電器的識別,本文采用了傅里葉分析電流諧波特征提取算法提取用電器的15次諧波作為電器的識別特征,設(shè)計了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與K最近鄰(KNN)算法相結(jié)合的用電器識別級聯(lián)算法,比單一識別算法的效率更高;2、針對線路的故障電弧監(jiān)測,本文深入研究了常見用電器正常工作與故障電弧的電流特征,提出并實現(xiàn)了自回歸AR模型故障電弧特征提取算法,根據(jù)提取的特征參數(shù),提出了歐氏距離故障電弧快速模糊識別算法與基于支持向量機(jī)(SVM)的故障電弧精確識別算法;3、完成算法的設(shè)計與實現(xiàn)后,本文設(shè)計了以STM32微控制器為核心的非侵入式電氣智能監(jiān)控終端,主要用于信號的預(yù)處理和對線路的控制,同時采用分布式技術(shù)和B/S架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了用于算法分析、數(shù)據(jù)存儲和查詢的云端監(jiān)控平臺;4、將終端和云端監(jiān)控平臺進(jìn)行整合,并對系統(tǒng)進(jìn)行了功能測試,最后對測試結(jié)果進(jìn)行了分析與總結(jié),系統(tǒng)的設(shè)計與測試結(jié)果符合預(yù)期目標(biāo)。本文設(shè)計實現(xiàn)的用電安全監(jiān)控系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、用電器識別技術(shù)和故障電弧監(jiān)測技術(shù)用于生產(chǎn)生活實踐的一次全新探索,目前系統(tǒng)已經(jīng)投入應(yīng)用,在本高校的宿舍已經(jīng)安裝數(shù)十臺用于試點運行,目前,系統(tǒng)運行穩(wěn)定并得到較好反饋,因此本系統(tǒng)的研發(fā)具有一定的創(chuàng)新意義和實際應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM92;TP277;TN929.5;TP391.44
【部分圖文】：

圖 2.1 端、云一體用電安全監(jiān)控方案示意圖可知，系統(tǒng)將分為云端平臺和智能監(jiān)控終端兩個傳統(tǒng)的用電安全保護(hù)設(shè)備，本系統(tǒng)不僅提供用電監(jiān)控，因此系統(tǒng)需要完成以下三個功能：統(tǒng)需要能夠?qū)κ覂?nèi)供電線路的電氣信息與數(shù)據(jù)進(jìn)統(tǒng)需要對采集到的電氣信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從中分析的目標(biāo)主要有室內(nèi)用電器使用實況與故障電這不僅對用電安全有巨大的意義，更能分析出用具有極高的價值，故障電弧更是電氣火災(zāi)發(fā)生的程監(jiān)控功能包含兩個方面，一方面是監(jiān)測功能，比如查詢在線用電器列表等等；另一方面是控制整個系統(tǒng)需要完成三個方面的設(shè)計，分別是提供數(shù)據(jù)分析與遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的云端監(jiān)控平臺，此

圖 2.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)息的收集和獲取，是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的最底層，也是物聯(lián)網(wǎng)感器技術(shù)，比如電壓電流采集、圖像采集、紅外感應(yīng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以全方位的感知信息和采集信息。聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的中間層，主要負(fù)責(zé)信號的傳輸，這一層既依聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸介質(zhì)以無線 WIFI介質(zhì)不僅包含傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸手段，還包含了 BLE動網(wǎng)絡(luò)，各種自定義協(xié)議的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)也可以通過網(wǎng)關(guān)范圍，這使得物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備不再局限于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的集設(shè)備，目前，物聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備已經(jīng)遍布各個角落。聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的最上層，主要負(fù)責(zé)各種信息的處理和應(yīng)用進(jìn)行處理，比如存儲、分類和挖掘。這一層是“人”參處理結(jié)果面向的大多數(shù)對象仍然是“人”，當(dāng)然，最終處備和終端，形成一個龐大而協(xié)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)。由于涉及到海用云計算技術(shù)來降低處理成本[31]。

圖 2.3 云計算架構(gòu)虛擬化和再次整合重構(gòu)，云計算為最上層的服務(wù)層提供視為無窮大且可擴(kuò)展。這種架構(gòu)實現(xiàn)了云服務(wù)的低成本全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計思路是分為端、云兩部分，在智能監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，終端通過物聯(lián)網(wǎng)將采集到的數(shù)據(jù)實時傳務(wù)平臺的控制信息。系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、存儲，并提計算技術(shù)將系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析、處理和查詢放到云端，并力，實現(xiàn)服務(wù)資源的動態(tài)擴(kuò)展和分配。監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測技術(shù)如圖 2.4 右圖所示，侵入式監(jiān)測技術(shù)需要在每個，這種監(jiān)測方式精度高，但是侵入式方案會增加大量的行壓力，也會增加施工量，還需要對室內(nèi)的用電系統(tǒng)進(jìn)或者減少節(jié)點時，也需要改變采集系統(tǒng)，因此，侵入式
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本文編號：2846883