基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法与流程

本发明涉及电力故障分析，具体为一种基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法。

背景技术：

1、在现代社会，电力作为人类日常生活中不可或缺的重要能源，广泛应用于家庭、工业、交通等多个领域。随着电气化的进程加快，家用电器种类和数量迅速增加，这对电力管理和故障监测提出了更高的要求。特别是电力故障的预警与检测系统，直接关系到用电设备的安全性、稳定性以及电力能源的合理使用。

2、传统的电力故障分析方法主要有：使用电表自动进行简单的用电量监测或通过人工现场检测的方式，这些方法在监测用电设备运行状态和故障判断方面存在诸多局限。具体而言，由于缺乏对单个用电设备的精准监测，难以实时获知每个设备的运行状态，特别是设备的启动和停止时刻，因此难以有效进行故障预警。另外，传统方法往往只能检测严重的设备故障，而对小范围、短时间内的设备异常用电情况难以捕捉，导致漏报和误报现象时有发生。

3、为了解决上述问题，通过使用双模通信模块可以保障电力数据的采集和传输更加灵活且及时。此外，通过对用电设备的历史用电信息进行统计分析，能够为每个设备建立合理区间，并通过实时监测用电设备的持续使用时间，能够及时发现用电设备的异常情况。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，用于促进解决上述背景技术中所提到的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种基于双模通信模块的电力故障分析方法，包括：

3、通过电表记录用户的用电信息，且每个用户仅对应一个电表；

4、获取用户住房内所有用电设备，并录入电器设备集合；

5、获取电器设备集合内每个用电设备的历史用电信息；

6、根据每个用电设备的历史用电信息进行分析处理，获得对应的合理区间；历史用电信息为用电设备每次的持续使用时间；

7、通过双模通信模块实时监测电表显示的用电量，并根据用电量变化判断电表的运行状态，运行状态包括启动状态和停止状态；

8、若双模通信模块监测电表显示的用电量发生变化，则电表的运行状态为启动状态，则实时获取相应用电设备的持续使用时间；

9、根据用电设备持续使用时间和当前用电设备对应的合理区间进行数据处理，判断用电设备持续使用时间是否处于合理区间；

10、在数据处理过程中，收集用电设备中的异常数据，并将异常数据分别录入一号集合和二号集合；

11、异常数据包括，用电设备从开始时刻到结束时刻之间的持续使用时间小于对应合理区间的最小值，或大于对应合理区间的调整值；

12、调整值为合理区间内最小值和最大值与时间调整阈值之间的差或和；

13、根据数据处理结果和双模通信模块判断是否进行预警提醒和故障报警，并根据一号集合或二号集合调整对应用电设备的合理区间；

14、若双模通信模块监测电表显示的用电量没有发生变化，则电表的运行状态为停止状态，根据电器设备集合内元素的运行状态判断是否进行预警提醒。

15、可选的，所述收集电器设备集合内每个用电设备的历史用电信息，包括：

16、对电器设备集合内所有元素进行数据收集：

17、随机选取电器设备集合内任一元素作为目标设备；

18、获取目标设备在当前一个月内每次启动的时间区间，记为启动区间，启动区间包括起始时间和终止时间；

19、按照用电设备启动起始时间的先后顺序，将启动区间录入第一时间集合；

20、设置数据量阈值a；

21、若当前一个月内的启动次数小于等于a，则获取上一个月份的所有启动区间，并按照用电设备启动的时间先后顺序录入第一时间集合，直至第一时间集合元素个数大于a；

22、设置时间间隔阈值b；

23、依次选取第一时间集合内元素作为第一判断元素；

24、获取第一判断元素中的终止时间作为第一时间；

25、获取第一时间集合内第一判断元素的所有相邻元素，并选取相邻元素中用电设备启动时间最晚的相邻元素作为第二判断元素；

26、将第二判断元素内的起始时间作为第二时间；

27、计算第二时间与第一时间之间的差，记为时间差；

28、若时间差小于等于b，则将第一判断元素的起始时间作为第二判断元素的起始时间，并剔除第一时间集合内的第一判断元素；

29、重新选取第一时间集合内元素作为新的第一判断元素进行判断；

30、若时间差大于b，则将第一判断元素录入第二时间集合，并剔除第一时间集合内的第一判断元素；

31、重新选取第一时间集合内元素作为新的第一判断元素进行判断；

32、当第一时间集合元素个数为零时，则计算第二时间集合内每个元素的终止时间与起始时间之间的差值，记为持续时间，并录入第三时间集合；

33、获取第三时间集合内最小元素和最大元素，组成目标设备的合理区间，并录入区间集合；

34、合理区间中的最小值为第三时间集合内最小元素，合理区间中的最大值为第三时间集合内最大元素；

35、重新选取设备集合内元素，并通过数据收集获取当前元素的合理区间；

36、当遍历完设备集合内所有元素，则停止数据收集。

37、可选的，所述根据用电设备持续使用时间和当前用电设备对应的合理区间进行数据处理，判断用电设备持续使用时间是否处于合理区间，包括：

38、设置时间调整阈值e；

39、设置高频时间段，高频时间段包括，第一时间段，第二时间段和第三时间段；

40、通过双模通信模块实时监测电表显示的用电量；

41、若双模通信模块监测电表显示的用电量发生变化，则电表的运行状态为启动状态；

42、获取电器设备集合中运行状态为启动状态的用电设备，并录入启动设备集合；

43、若启动设备集合内元素个数为零，则进行故障预警；

44、若启动设备集合内元素个数不为零，则启动设备集合内任一用电设备作为监测元素；

45、实时获取目标设备的持续使用时间，记为目标持续使用时间；

46、在区间集合内获取监测元素对应的合理区间，记为目标合理区间；

47、若监测元素目标持续使用时间小于目标合理区间中的最小值，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测。

48、可选的，所述在数据处理过程中，收集用电设备中的异常数据，并将异常数据分别录入一号集合和二号集合，包括：

49、当监测元素由启动状态转换为停止状态，且目标持续使用时间小于目标合理区间中的最小值时，则判断监测元素的起始时间的所处时间段；

50、若监测元素的起始时间处于第一时间段，则计算目标持续时间与e/3之间的和，记为第一调整值；

51、若第一调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

52、若第一调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的一号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警；

53、若监测元素的起始时间处于第二时间段，则计算目标持续时间与e的和，记为第二调整值；

54、若第二调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

55、若第二调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的一号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警；

56、若监测元素的起始时间处于第三时间段，则计算目标持续时间与e/2之间的和，记为第三调整值；

57、若第三调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

58、若第三调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的一号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警。

59、可选的，所述根据一号集合或二号集合调整对应用电设备的合理区间，包括：

60、获取当前监测元素一号集合内元素个数；

61、若当前监测元素一号集合内元素个数大于a/3，则获取当前监测元素一号集合中的最大值；

62、若上述最大值小于当前监测元素对应合理区间中的最小值，则将上述最大值替换当前监测元素对应合理区间的最小值；

63、获取当前监测元素二号集合内元素个数；

64、若当前监测元素二号集合内元素个数大于a/3，则获取当前监测元素二号集合中的最小值；

65、若上述最小值大于当前监测元素对应合理区间中的最大值，则将上述最小值替换为当前监测元素对应合理区间的最大值。

66、可选的，所述根据用电设备持续使用时间和当前用电设备对应的合理区间进行数据处理，判断用电设备持续使用时间是否处于合理区间，包括：

67、若目标持续使用时间处于目标合理区间内，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

68、若目标持续使用时间大于目标合理区间中的最大值，则判断当前监测元素的起始时间的所处时间段；

69、根据二号集合判断是否进行预警提醒和故障报警。

70、可选的，所述根据二号集合判断是否进行预警提醒和故障报警，包括：

71、获取当前监测元素对应的二号集合内最小元素，记为预警值；

72、当目标持续时间等于预警值时，则进行预警提醒，并获取用户反馈；

73、若用户反馈为监测元素正在使用，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

74、若用户反馈为监测元素未使用，则进行故障报警。

75、可选的，所述在数据处理过程中，收集用电设备中的异常数据，并将异常数据分别录入一号集合和二号集合，包括：

76、当监测元素由启动状态转换为停止状态，则判断监测元素的起始时间的所处时间段；

77、若监测元素的起始时间处于第一时间段，则计算目标持续时间与e/3之间的差值，记为第四调整值；

78、若第四调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

79、若第四调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的二号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警；

80、若监测元素的起始时间处于第二时间段，则计算目标持续时间与e之间的差值，记为第五调整值；

81、若第五调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

82、若第五调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的二号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警；

83、若监测元素的起始时间处于第三时间段，则计算目标持续时间与e/2之间的差值，记为第六调整值；

84、若第六调整值处于当前监测元素对应的合理区间，则重新选取启动设备集合内元素作为监测元素并继续监测；

85、若第六调整值不处于当前监测元素对应的合理区间，则将目标持续使用时间录入当前监测元素对应的二号集合，并剔除启动设备集合内当前监测元素，重新选取启动设备集合内元素作为新的监测元素，判断是否进行预警提醒和故障报警；

86、若启动设备集合内元素个数为零，则通过双模通信模块监测电表显示的用电量是否发生变化，并判断电表的运行状态；

87、若电表为启动状态，则进行故障报警。

88、可选的，所述若双模通信模块监测电表显示的用电量没有发生变化，则电表的运行状态为停止状态，根据电器设备集合内元素的运行状态判断是否进行预警提醒，包括：

89、获取电器设备集合内所有元素的运行状态；

90、若电器设备集合中存在运行状态为启动状态的元素，则进行预警提醒。

91、可选的，所述基于双模通信模块的电力故障分析方法的系统，包括：

92、数据收集模块，分别收集用户住房内每个用电设备的历史用电信息，并根据历史用电信息获取合理区间；

93、电表判断模块，通过双模通信模块实时监测电表的用电量，根据电表的用电量变化情况判断电表的运行状态；

94、故障判断模块，根据电表的运行状态采取不同的故障判断标准；

95、异常数据收集模块，收集用电设备使用时间不处于合理区间的数据；

96、区间调整模块，当异常数据个数满足调整要求，则对用电设备对应的合理区间进行调整。

97、本发明具备以下有益效果：

98、1、该基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，通过获取当前月份电器设备集合内所有用电设备的用电信息，当获取用电设备的用电信息个数小于等于数据量阈值a时，则获取上个月用电设备的用电信息，直至用电信息个数大于数据量阈值a；通过该方式可以收集到大量的用电信息作为判断依据，进而提高后续每个用电设备合理区间的精准度，降低判断误差；通过比较相邻用电信息之间的间隔时间，将间隔时间按小于时间间隔阈值b的两个用电信息进行合并；根据用电信息分别建立每个用电设备的合理区间，通过合并间隔时间过小的用电信息，可以更加贴近用电设备在实际使用中出现的特殊情况，避免由于用电设备频繁启动造成的数据误差。

99、2、该基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，通过设置多个不同的高频时间段，用于判断用电设备开启时所处时间段，根据用电设备开启时所处时间段，并根据当前用电设备实际持续使用时间与对应的合理区间进行判断处理，若处理结果不符合对应的合理区间，则将当前用电设备的持续使用时间标记为异常数据，该方式可以根据不同用电设备持续使用时间所处的不同时间段来判断当前用电设备的持续使用时间是否为异常数据，这种分析方法能够提高故障检测的精确度，确保在不同时间段内的不同用电设备的持续使用时间能够保持在合理范围内，减少误差。

100、3、该基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，通过在每次录入异常数据时，对异常数据的个数进行判断，当异常数据个数达到预定值时，根据异常数据对用电设备的合理区间进行调整，通过异常数据的持续积累，系统能够动态调整每个用电设备的合理区间，使得每个用电设备的合理区间更加符合用电设备在实际使用中的情况，增强了系统的自适应能力，这一功能随着用电设备使用时间的增长，用电设备对应的合理区间越准确，有助于对用电设备管理的优化。

101、4、该基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，通过设定时间调整阈值和高频时间段，进一步细化了对设备使用情况的判断标准，避免因短时波动或非高峰时段的用电变化而引发误判，提升了故障分析的精度。

102、5、该基于双模通信模块的电力故障分析系统及方法，通过系统对电器设备集合内所有用电设备进行周期性的监测和数据处理，确保每个设备的使用状态及其合理区间能够准确更新，这种动态管理机制提升了整体系统的响应速度和智能化水平。