一种用电管理系统及用电数据监测方法与流程

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种用电管理系统及用电数据监测方法。

背景技术：

随着用电设备的种类越来越多，用电安全问题已经成为消防安全中的主要部分。为了能够保证用电设备的用电安全，现有技术中通常会使用电气火灾监控系统对用电设备进行监控。

目前电气火灾监控系统，主要包括一台主控机和若干个剩余电流式火灾报警装置、总线隔离器经双总线连接而成。当被保护线路中的剩余电流式火灾报警装置探测的接地故障电流超过预设值时，会生成对应的报警信号和控制信号。但是，在现有的电气火灾监控系统在发现用电异常时是直接切断电路电源，无法精确上报故障位置。并且，在排查故障位置时需要人工现场一次排查故障点并修复，耗费大量人力物力，使得最终的检修效率较低。

技术实现要素：

针对于上述问题，本发明提供一种用电管理系统及用电数据监测方法，实现了能够准确上报故障电器位置，消除潜在安全隐患，提高故障检修效率。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用电管理系统，该系统包括：

若干个电器设备单元、在每个电器设备单元总线路上安装的感知设备以及与所述感知设备连接的数据传输模块、与所述数据传输模块进行通讯连接的服务器；

其中，每个所述感知设备将采集到的与之相匹配的用电设备单元的用电数据通过所述数据传输模块发送至所述服务器；

所述服务器接收所述用电数据，根据预设的安全用电场景模型对所述用电数据进行评估，若所述用电数据满足风险预警条件，生成预警信息，所述预警信息用于指示存在用电风险的用电设备信息和风险评估信息。

可选地，所述感知设备包括电流互感器、剩余电流互感器、电压互感器和线路温度传感器；

所述感知设备采集到的用电数据包括电压数据、电流数据和温度数据。

可选地，所述数据传输模块包括无线数据传输模块和/或有线数据传输模块。

一种用电数据监测方法，该方法应用于上述任意一项所述的用电管理系统中的服务器，该方法包括：

获取各个电器设备单元对应的用电数据，所述用电数据为所述用电管理系统的感知设备针对电器设备单元采集获得的；

根据预设的安全用电场景模型对所述用电数据进行评估，若所述用电数据满足风险预警条件，生成预警信息，所述预警信息用于指示存在用电风险的用电设备信息和风险评估信息；所述预设的安全用电场景模型为根据电气行业知识图谱、历史用电数据和历史用电设备故障事件作为训练样本，通过算法训练得到的。

可选地，所述获取各个电器设备单元对应的用电数据，包括：

当目标电器设备加入到所述电器设备单元时，获取所述电器设备单元的用电数据，并根据所述用电数据识别得到所述目标电器设备的属性信息。

可选地，该方法还包括：

获取电气行业知识图谱，所述电气行业知识图谱包括加入到所述电器设备单元中的用电设备的使用参数；

获取所述用电设备使用参数的更新数据，并利用所述更新数据对所述电气行业知识图谱进行更新，使得能够利用更新的电气行业知识图谱训练得到安全用电场景模型。

可选地，所述安全用电场景模型根据不同用电场景进行调整，使得调整后的安全用电场景模型适用于当前用电场景。

可选地，所述风险预警条件包括：故障事件条件、用电变化趋势条件、安全用电标准条件或者用电场景规范条件中的一个或多个。

可选地，该方法还包括：

利用所述安全用电场景模型对所述用电数据进行用电趋势分析，得到评估数据，所述评估数据用于对电器设备单元中的各个电器设备进行用电管理。

可选地，该方法还包括：

根据所述评估数据，生成对所述电器设备单元中的目标电器设备的控制指令，所述控制指令用于实现控制所述目标电器设备的延时启动。

相较于现有技术，本发明提供了一种用电管理系统及用电数据监测方法，该系统包括：若干个电器设备单元、在每个电器设备单元总线路上安装的感知设备以及与感知设备连接的数据传输模块、与数据传输模块进行通讯连接的服务器；其中，每个感知设备将采集到的与之相匹配的用电设备单元的用电数据通过数据传输模块发送至服务器；服务器接收用电数据，根据预设的安全用电场景模型对用电数据进行评估，若用电数据满足风险预警条件，生成预警信息。通过在每个电器设备单元配置有感知设备，能够实时采集该电器设备单元的用电数据，并且能够基于安全用电场景模型实现对用电数据的智能、准确性分析，从而获得存在用电风险的用电设备和风险评估信息，进而实现了能够准确上报故障电器位置，消除安全隐患，解决了人工排查故障风险的效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的与用电管理系统对应的用电管理场景的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用电数据监测方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种应用安全用电场景模型的示意图；

图4为本发明实施例提供的用电安全态势感知的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种空调启动控制示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种用电管理系统，该系统包括：

若干个电器设备单元、在每个电器设备单元总线路上安装的感知设备以及与感知设备连接的数据传输模块、与数据传输模块进行通讯连接的服务器；

其中，每个感知设备将采集到的与之相匹配的用电设备单元的用电数据通过数据传输模块发送至服务器；

服务器接收用电数据，根据预设的安全用电场景模型对用电数据进行评估，若用电数据满足风险预警条件，生成预警信息，预警信息用于指示存在用电风险的用电设备的位置和风险评估信息。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的与用电管理系统对应的用电管理场景的示意图。在图1中，以生产区域、办公区域或生活区域的电器设备数量或种类划分为多个单元，即在可以根据电器设备的类别属性、工作区域以及电器设备的数量，将电器设备划分为多个用电单元，即电器设备单元，同时为每个电器设备单元配置一个感知设备。在另一种可能的实现方式中，若电器设备数量较少，或者为了实现更加精准的监测，可以为每一部电器设备都安装上对应的感知设备。具体的，感知设备包括电流互感器、剩余电流互感器、电压互感器和线路温度传感器。感知设备采集的用电数据通过数据传输模块上传至服务器，需要说明的是，在本发明实施例中的用电数据包括电压数据、电流数据、温度数据，也可以包括功率相关数据。具体的，数据传输模块可以为无线数据传输模块或有线数据传输模块或两者都有，即其工作方式可以为无线传输或有线传输或两者都有三种方式，进一步地，无线传输方式包括nb-iot、4g、5g、wifi、bluetooth、zigbee等，有线传输方式包括rs485、rs232、以太网、can等。

数据传输模块将感知设备采集到的用电数据上传至服务器，即在服务器上实现了对用电数据的处理、监控和分析。具体的，可以通过搭载在服务器上的用电安全管理平台实现。在本发明实施例中的用电安全管理平台综合运用了人工智能技术、电气行业知识图谱和用电场景安全模型相关内容。实现用电安全态势感知、用电规章制度监管和电器协同安全控制。

搭载在服务器上的用电安全管理平台根据预设的安全用电场景模型对用电数据进行评估，若用电数据满足风险预警条件，生成预警信息。该预警信息用于指示存在用电风险的用电设备的相关信息和风险评估信息。

本发明提供了一种用电管理系统，该系统包括：若干个电器设备单元、在每个电器设备单元总线路上安装的感知设备以及与感知设备连接的数据传输模块、与数据传输模块进行通讯连接的服务器；其中，每个感知设备将采集到的与之相匹配的用电设备单元的用电数据通过数据传输模块发送至服务器；服务器接收用电数据，根据预设的安全用电场景模型对用电数据进行评估，若用电数据满足风险预警条件，生成预警信息。通过在每个电器设备单元配置有感知设备，能够实时采集该电器设备单元的用电数据，并且能够基于安全用电场景模型实现对用电数据的智能、准确性分析，从而获得存在用电风险的用电设备和风险评估信息，进而实现了能够准确上报故障电器信息，消除潜在安全隐患，解决了人工排查故障风险的效率低的问题。

需要说明的是，在本发明实施例中还提供了一种用电数据监测方法，参见图2，该方法应用于用电管理系统中的服务器，该方法包括：

s101、获取各个电器设备单元对应的用电数据；

所述用电数据为所述用电管理系统的感知设备针对电器设备单元采集获得的；

s102、根据预设的安全用电场景模型对所述用电数据进行评估，若所述用电数据满足风险预警条件，生成预警信息。

所述预警信息用于指示存在用电风险的用电设备和风险评估信息；所述预设的安全用电场景模型为根据电气行业知识图谱、历史用电数据和历史用电设备故障事件作为训练样本训练得到的。

具体地，预设的安全用电场景模型为根据电气行业知识图谱、历史用电数据和历史用电设备故障事件作为训练样本训练得到的。其中，电气行业知识图谱包括各种类、各型号用电设备的暂态功率、额定电压、额定电流、额定功率、最高线路温度、最大持续运行时长、累计使用年限、超负荷运行累计时长等参数。每种电器设备有独特的暂态功率，可以根据采集到的用电数据中该电器设备的接入或断开时的暂态功率能够分析出接入或断开的电器设备具体是哪种设备。

为了保证能够对用电数据的精准判断和监测，在本发明实施例中还包括：

获取电气行业知识图谱，所述电气行业知识图谱包括加入到所述电器设备单元中的用电设备的使用参数；

获取所述用电设备使用参数的更新数据，并利用所述更新数据对所述电气行业知识图谱进行更新，使得能够利用更新的电气行业知识图谱训练得到安全用电场景模型。

具体的，可以利用人工智能技术自动从网络上爬取新电器设备的安全参数，以便不断完善到电气行业知识图谱中。用电场景安全模型针对场景内电器设备进行差异化监管，实现智能电器协同安全控制，进一步提高用电安全管理的精细化程度。

需要说明的是，为了实现用电安全管理的精细化程度，所述安全用电场景模型能够根据不同用电场景，适应性调整安全用电策略。即实现根据不同的用电场景对安全用电场景模型的调整。

具体的，参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种应用安全用电场景模型的示意图。在时间节点1时，场景接入的用电设备包括电视机、浴霸、冰箱、空调、热水器等，此时有对应的安全用电模型1，对接入的用电设备实时监测；当在时间节点2时，利用电气行业知识图谱能够分析出新接入的是微波炉及型号，对应修改为安全用电模型2，对电视机、浴霸、冰箱、空调、热水器、微波炉等一同监测；当在时间节点3时，利用电气行业知识图谱能够判断出关闭的是空调及型号，对应修改为安全用电模型3，对电视机、浴霸、冰箱、热水器、微波炉等一同检测。需要说明的是，在时间节点2时，微波炉加入到当前电器设备单元中，则调用的安全用电模型2中会自适应加入微波炉安全用电策略；在时间节点3时，空调关闭则相当于空调退出当前电器设备单元，则调用的安全用电模型3中会自适应删除空调安全用电策略。

在本发明实施例中还可以根据安全用电场景模型对用电数据进行用电趋势分析，得到评估数据，通过评估数据对电器设备单元中的各个电器设备进行用电管理。即实现了用电安全态势感知的目的。如图4所示，其示出了本发明实施例的用电安全态势感知的流程示意图。对当前场景的用电情况对应的用电数据进行获取，其中，针对各个用电设备的用电数据包括但不局限于：实际功率/额定功率，实际电流/额定电流，实际电压/额定电压，实际温度/温度上限等，还包括用电系统的禁止接入设备类型、线路使用年限和超负荷运行累计时等。通过用电安全场景模型对上述用电数据进行评估，具体的，用电安全场景模型结合历史故障事件、用电变化趋势、安全用电标准和当前场景的特殊规定，做出整体的态势评估和威胁评估，提前消除故障和风险。具体的，历史故障事件是指在同样的用电场景下之前发生故障时存储的功率、剩余电流、电压、电流、温度等指标；用电情况变化趋势指当前各项指标的变化趋势，并利用算法预测出未来走势，当预测有风险时及时预警；安全用电标准指国家或单位设定的用电规范。在经过整体安全态势感知后，综合做出响应预警。每种电器开启和关闭瞬间暂态是特定的，根据暂态可以判断是哪种电器设备加入/退出电网。该方法能够显著区分不同型号的用电设备，但同一型号的区分不明显，但是可以根据电器设备的型号缩小故障排查范围。

通过本发明实施例提供的用电数据监测方法可以实现用电规章制度在线监管，基于电气行业知识图谱进行用电规范推理，用于监测办公场所电器的违法接入、商户违规经营、租房用途欺诈、线路私自扩容等，解决用电规章制度执行监管难题。具体地，用电规章制度规定接入电器设备的黑/白名单；电气行业知识图谱能够监测接入的电器种类和型号，经过知识抽取和融合关联能够分析得到分析报告。

用电安全管理平台将监测结果及时发送到pc端、app端，当出现或预计出现用电风险时通过声光报警提醒用户或安全管理员；基于物联协同，一方面与电气消防设备联动，及时切断电源进行风险抢救，一方面错开用电设备的开启时间，防止同时入网对电网造成的瞬时巨大电荷冲击。将发生电气火灾风险时的监测数据存储在统一的服务器中，结合用电场景内的具体电器参数，通过大数据分析工具，总结电气火灾风险与各指标变化规律，形成电气火灾风险评估模型，训练后的模型嵌入到用电安全管理平台中，被用电安全态势感知模块调用进行风险评估。

本发明应用场景包括电气火灾预警、违禁电器接入识别、线路私自扩容排查、商户违规经营监测等。

在本发明实施例中将安全用电规章制度的监管与信息化系统结合。目前用电安全政策监管主要靠人工定期或不定期巡查，且一些安全隐患比较隐蔽不易于发现。本发明创造性地将用电规章制度与信息化系统相结合，利用知识图谱分析接入的用电设备的属性信息，例如，接入的用电设备的种类及型号，进行用电欺诈检测、违规用电管理等，实现线上监管。根据每类/型号电器用电特性构建安全用电策略，利用非侵入式感知设备(剩余电流互感器、电流互感器、电压互感器、温度传感器等)采集线路数据，基于电气行业知识图谱分析接入的用电设备种类/型号，制定对应的安全用电场景模型，实现精准监控。

在本发明实施例中的用电态势感知是基于环境、动态、整体地洞悉用电安全风险，以用电大数据为基础，从场景全局视角提升对潜在风险的发现识别、理解分析、响应处置能力。对应的在本发明实施例中还包括：根据所述评估数据，生成对所述电器设备单元中的目标电器设备的控制指令，所述控制指令用于实现控制所述目标电器设备的延时启动。

参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种空调启动控制示意图，在图5中以园区办公场所用电安全态势感知为例，同一层楼办公区域温度达到开启空调标准，在现有技术中会控制该办公区域的空调同时启动，这样会使得瞬时功率过高，而应用本发明提供的控制方法，可以使得空调依次启动，降低对线路和电网的冲击，避免瞬时功率过高。也可以根据空调启动时的瞬间功率确定空调的启动顺序，根据该启动顺序控制各个空调的启动，实现了空调的延时启动。

因此，在本发明实施例中基于电气行业知识图谱创建的自适应安全用电场景模型可有效识别接入的用电设备种类，针对性的监测电气火灾风险，实现精准监控；风险发生时精确故障位置，降低运检人员的排查时间。对于商场、租赁住房等场所的接入用电设备有效监管，解决用电规章制度执行监管难题。态势感知技术能够利用电气火灾风险评估模型，根据场景内的具体用电设备和历史故障、用电情况变化趋势等，评估风险发生概率，及时响应与预警；同时能够基于物联网控制众多用电设备错峰入网，降低对电网的瞬时负荷冲击，提高用电线路安全性。监测数据上传统一平台共享，训练电气火灾风险评估模型，提高风险预测精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。