基于数据分析的电能监控系统的制作方法

本发明涉及电能监测，尤其涉及一种基于数据分析的电能监控系统。

背景技术：

1、现代电能监控系统需要能够处理实时数据，以快速响应电网中的变化。实时数据处理技术确保了电能管理系统能够及时做出决策，提高电网的运行效率和可靠性。随着电能监控系统变得越来越网络化，网络安全变得至关重要。保护系统免受黑客攻击和数据泄露是确保电能数据安全和系统可靠性的关键。

2、公开号为cn108199370a的专利文献公开了一种基于大数据分析的电能管控系统及方法。该系统包括云端服务器和园区用电监控系统，园区用电监控系统包括给整个园区配电的园区总配电箱、给园区内公用用电设备配电的公用配电箱和设置在园区每幢办公楼内的办公楼配电系统，办公楼配电系统包括给办公楼配电的办公楼总配电箱、给办公楼电梯配电的电梯配电箱、给办公楼中央空调配电的中央空调配电箱以及与办公楼内每个企业租户一一对应的租户配电箱，租户配电箱给对应的企业租户配电。

3、由此可见存在以下问题：现有技术中由于在实际部署中不同设备和系统之间的集成可能会遇到困难从而影响整体效率的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于数据分析的电能监控系统，用以克服现有技术中由于在实际部署中不同设备和系统之间的集成可能会遇到困难从而影响整体效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于数据分析的电能监控系统，包括：

3、数据采集模块，用以采集电网的电流、电压、功率、电网频率和电网负荷的实时数据以及获取对应的历史数据；

4、数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用以根据所述电流、电压、功率、电网频率和电网负荷计算预测电能使用量，并与所述历史数据构建电能参数集；

5、数据调整模块，与所述数据处理模块连接，用以根据所述预测电能使用量和目标电能使用量计算电能使用量的实际紧急程度，根据所述电网负荷和所述电网频率来计算电能使用时间，将所述预测电能使用时间与目标电能使用时间进行比较，根据时间比较结果确定对实际电能使用量的参数进行调整以获取调整紧急程度；

6、判断执行模块，与所述调整模块连接，用以根据所述调整紧急程度判断目标电能效率，根据所述目标电能效率和节点电能效率确定传输节点的实际数量，根据所述实际数量的传输节点对所述电能参数集进行传输；

7、控制反馈模块，与所述判断执行模块连接，用以接收电能参数集，根据所述节点接收效率与所述目标电能效率的比较结果计算反馈参数，根据所述反馈参数对实际数量进行反馈调节以获取调节后的数量，根据所述调节后的数量传输节点对电能参数集进行传输。

8、进一步地，所述数据处理模块包括：

9、数据预处理单元，用以对所述实时数据进行滤波和去噪的预处理以得到处理后的实时数据；

10、特征提取单元，与所述数据预处理单元连接，用以从所述处理后的实时数据中提取电流、电压的峰值、平均值、方差的特征；

11、电能预测单元，与所述特征提取单元连接，用以根据所述实时数据和所述历史数据建立统计模型，并将提取的特征输入到所述统计模型中以得到预测电能使用量。

12、进一步地，所述电能预测单元包括：

13、数据集成子单元，用以将所述实时数据和所述历史数据集成一个电能参数集；

14、数据清洗子单元，与所述数据集成子单元连接，用以对所述电能参数集进行处理异常值和缺失值的处理以得到处理后的电能参数集；

15、特征选择子单元，与所述数据清洗子单元连接，用以从所述处理后的电能参数集中选择特征；

16、模型训练子单元，与所述特征选择子单元连接，用以根据所述选择的特征训练统计模型以得到训练好的模型；

17、模型验证子单元，与所述模型训练子单元连接，用以使用所述处理后的电能参数集中的一部分数据作为验证数据集，根据所述验证数据集对所述训练好的模型进行验证以得到验证后的训练模型；

18、预测执行子单元，与所述模型验证子单元连接，用以根据所述验证后的训练模型对新的实时数据进行电能使用量的预测以得到预测电能使用量。

19、进一步地，所述数据调整模块包括：

20、紧急程度计算单元，用以将所述预测电能使用量和目标电能使用量的比值作为所述实际紧急程度；

21、使用时间计算单元，用于根据所述电网负荷和所述电网频率来计算所述电能使用时间，并与所述目标使用时间进行比较以得到时间比较结果，以确定是否存在时间上的不匹配；

22、参数调整确定单元，与所述紧急程度计算单元和所述时间计算单元连接，用以根据所述实际紧急程度和所述时间比较结果调整实际电能使用量的参数。

23、进一步地，所述使用计算单元包括：

24、电能使用时间分析子单元，用以分析所述电网负荷和所述电网频率的历史数据以识别电能使用的高峰时间段；

25、目标使用时间对比子单元，与所述电能使用时间分析子单元连接，用以使用所述高峰时间段与所述目标时间进行比较，若所述高峰时间段与所述目标时间不匹配，则在低峰时间段存储电能，在高峰时间段进行释放电能。

26、进一步地，所述参数调整确定单元包括：

27、参数调整策略子单元，用以在电网负荷处于高峰时间段时，将对应的电网负荷转移到非高峰时间段的使用电力中；

28、调整参数执行子单元，与所述参数调整策略子单元连接，用以执行所述参数调整策略子单元制定的策略。

29、进一步地，所述判断执行模块包括：

30、紧急程度评估单元，用以评估电能使用量与目标电能使用量之间的差异，计算出一个紧急程度值；

31、节点数量决策单元，与所述紧急程度评估单元连接，用以根据紧急程度值与结合节点接收效率和目标电能效率的数据确定传输节点的实际数量；

32、传输执行单元，与所述节点数量决策单元连接，用以执行所述节点数量决策单元的传输。

33、进一步地，所述紧急程度评估单元包括：

34、差异计算子单元，用以计算电能使用量与目标电能使用量之间的差异；

35、电网状态分析子单元，用以分析电网负荷和频率的数据；

36、紧急程度计算子单元，与所述差异计算子单元和所述电网状态分析子单元连接，用以根据所述电能使用量的差异和电网状态分析的结果，计算出一个紧急程度值。

37、进一步地，所述节点数量决策单元包括：

38、紧急程度分析子单元，用以分析紧急程度值，以确定是否需要对电网采取紧急措施；

39、接收效率分析子单元，用以分析节点的接收效率，以评估节点在电能传输中的表现；

40、目标电能效率分析子单元，用以分析目标电能效率，结合所述历史数据和所述实时数据，预测未来的电能传输效率；

41、节点数量计算子单元，与所述紧急程度子单元、所述接收效率分析子单元和所述目标电能效率子单元连接，用以根据紧急程度分析子单元、接收效率分析子单元和目标电能效率分析子单元的数据计算传输节点的实际数量。

42、进一步地，所述控制反馈模块包括：

43、反馈参数计算单元，用以当所述节点接收效率小于所述目标传输效率时，将所述目标传输效率除以所述节点接收效率获取所述反馈参数，当所述节点接收效率大于等于所述目标传输效率时，不计算所述反馈参数；

44、反馈调节执行单元，与所述反馈参数子单元连接，用以根据反馈参数对实际数量进行调节以获取调节后的数量，根据所述调节后的数量对所述电能参数集进行传输。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述数据处理模块通过对实时数据的分析，计算出预测的电能使用量，为用户提供了对未来电能消耗的预判。结合历史数据构建电能参数集，提高了预测模型的准确性和可靠性。所述数据调整模块根据预测电能使用量和目标电能使用量的比较，评估电能使用的紧急程度，为用户提供及时的调整建议。通过预测电能使用时间与目标电能使用时间的对比，合理安排电网负荷，提高电能使用效率。所述判断执行模块根据电能使用的紧急程度，判断目标电能效率，为用户提供了决策支持。确定传输节点的实际数量，优化了电能参数集的传输效率。所述控制反馈模块接收电能参数集，及时获取系统运行情况，为后续的优化和调整提供实际数据。通过比较节点接收效率与目标电能效率，计算反馈参数，实现了系统的自我学习和持续优化。

46、尤其，通过所述数据预处理单元的滤波和去噪操作，可以显著提高数据的质量，去除随机噪声和系统误差，使得后续的分析更加准确和可靠。所述特征提取单元可以从原始数据中提取出关键的统计特征，对于理解电网的运行状态和预测电能使用量至关重要。所述电能预测单元利用历史数据和实时数据建立统计模型，可以更准确地预测未来的电能使用量。通过将提取的特征输入到统计模型中，模型能够更好地学习数据的内在规律，从而提高预测的准确性。

47、尤其，所述数据集成子单元通过将实时数据和历史数据集成，提供了完整的数据视图，有助于捕捉电能消耗的时间序列模式。所述数据清洗子单元处理异常值和缺失值，提高了数据的质量和可靠性。去除或填充不准确或不完整的数据点，确保了后续分析的准确性。所述特征选择子单元选择与电能消耗最相关的特征，减少了模型的复杂性，提高了预测的效率。所述模型训练子单元通过训练模型，提高了预测的效率。所述模型验证子单元使用一部分数据作为验证数据集，评估模型的性能和准确性。所述预测执行子单元根据验证后的训练模型，对新的实时数据进行电能使用量的预测可以帮助用户做出更明智的决策。

48、尤其，通过所述紧急程度计算单元可以实时评估电能需求的紧迫程度，从而快速响应电网运行中的变化，提高电网的运行效率。使用所述时间计算单元帮助确定电能使用的实际时间，与目标使用时间比较后，可以优化电网资源的分配，避免资源浪费。所述参数调整确定单元根据紧急程度和时间比较结果调整实际电能使用量，有助于保持电网的稳定性，防止因供需不平衡而导致的电网波动。

49、尤其，通过所述电能使用时间分析子单元和所述目标使用时间对比子单元可以提高电网的运行效率和响应能力，确保电网在高峰时段有足够的电能供应。

50、尤其，所述参数调整策略子单元和所述调整参数执行子单元通过调整负荷分配，可以有效地平衡电网的供需关系，减少高峰时段的电力短缺和低峰时段的电力过剩，提高电网的运行效率。通过在高峰时段减少负荷，可以降低电网的压力，减少电网过载的风险，提高电网的稳定性和可靠性。

51、尤其，通过实时评估电能使用量与目标电能使用量之间的差异，所述紧急程度评估单元能够快速识别电网面临的紧急情况。所述节点数量决策单元根据紧急程度和节点接收效率、目标电能效率数据，合理确定传输节点的实际数量，从而优化电网结构，提高电力传输效率。所述传输执行单元能够迅速执行节点数量决策单元的传输决策，确保电能在关键时刻稳定供应。

52、尤其，通过实时监测电能使用量和电网状态，所述紧急程度评估单元能够迅速计算出紧急程度值，从而快速响应电网中的异常情况。所述电网状态分析子单元能够及时发现电网负荷和频率的异常，所述差异计算子单元能够监测电能使用量的偏差，这些信息有助于提前预测和防止电网崩溃或故障。

53、尤其，所述紧急程度计算子单元通过实时分析和调整，确保电网在最佳状态下运行，减少能源浪费。所述接收效率分析子单元通过评估节点的接收效率，提高节点接收效率可以减少能量损失，提高电网的整体效率，从而降低运营成本。所述目标电能效率分析子单元通过分析历史数据和实时数据，子单元可以预测未来的电能传输效率，以提供更准确的数据支持。所述节点数量计算子单元通过综合考虑紧急程度、接收效率和目标电能效率等因素，子单元可以计算出最佳的传输节点数量。这有助于优化电网结构，提高电能传输的效率和稳定性，同时减少不必要的节点投资。

54、尤其，通过所述反馈参数计算单元和所述反馈调节执行单元实时调整节点数量，电网可以更高效地传输电能，减少能量损失。根据节点的实际性能，动态调整资源分配，确保电网资源得到最有效的利用。通过反馈调节，电网能够适应节点性能的变化，保持稳定的电能传输能力。