近幾年,我國(guó)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(shí)別和故障電弧監(jiān)測(cè)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(cè)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。因此,本文采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)與非侵入式監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)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(gè)方面的工作:1、針對(duì)用電器的識(shí)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(shí)別特征,設(shè)計(jì)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(shí)別級(jí)聯(lián)算法,比單一識(shí)別算法的效率更高;2、針對(duì)線路的故障電弧監(jiān)測(cè),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(shí)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(shí)別算法與基于支持向量機(jī)(SVM)的故障電弧精確識(shí)別算法;3、完成算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后,本文設(shè)計(jì)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(hào)的預(yù)處理和對(duì)線路的控制,同時(shí)采用分布式技術(shù)和B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用于算法分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢的云端監(jiān)控平臺(tái);4、將終端和云端監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行整合,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功能測(cè)試,最后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析與總結(jié),系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試結(jié)果符合預(yù)期目標(biāo)。本文設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)別技術(shù)和故障電弧監(jiān)測(cè)技術(shù)用于生產(chǎn)生活實(shí)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(tái)用于試點(diǎn)運(yùn)行,目前,系統(tǒng)運(yùn)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(tái)和智能監(jiān)控終端兩個(gè)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(gè)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(duì)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(shí)況與故障電這不僅對(duì)用電安全有巨大的意義，更能分析出用具有極高的價(jià)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(gè)方面，一方面是監(jiān)測(cè)功能，比如查詢?cè)诰�用電器列表等等；另一方面是控制整個(gè)系統(tǒng)需要完成三個(gè)方面的設(shè)計(jì)，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(tái)，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(hào)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(dòng)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(gè)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(chǔ)、分類和挖掘。這一層是“人”參處理結(jié)果面向的大多數(shù)對(duì)象仍然是“人”，當(dāng)然，最終處備和終端，形成一個(gè)龐大而協(xié)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)。由于涉及到海用云計(jì)算技術(shù)來降低處理成本[31]。

圖 2.3 云計(jì)算架構(gòu)虛擬化和再次整合重構(gòu)，云計(jì)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(shí)現(xiàn)了云服務(wù)的低成本全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)傳務(wù)平臺(tái)的控制信息。系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)，并提計(jì)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(shí)現(xiàn)服務(wù)資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和分配。監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)如圖 2.4 右圖所示，侵入式監(jiān)測(cè)技術(shù)需要在每個(gè)，這種監(jiān)測(cè)方式精度高，但是侵入式方案會(huì)增加大量的行壓力，也會(huì)增加施工量，還需要對(duì)室內(nèi)的用電系統(tǒng)進(jìn)或者減少節(jié)點(diǎn)時(shí)，也需要改變采集系統(tǒng)，因此，侵入式
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