基于边缘物联的分布式电缆通道实时监控系统及方法与流程

本发明涉及分布式电缆监控，具体为基于边缘物联的分布式电缆通道实时监控系统及方法。

背景技术：

1、分布式智能电缆通道综合在线监测系统遵循电力物联网技术构架，低功耗设计，实现了各输电线路在线监测信息连接、交互、贯通和统一物联管理，它以先进的微处理器为控制核心，采用高性能的传感器，依托光纤为电力及通信载体，可对电缆隧道中的电缆的相关参数进行监测；如系统能有效地对电缆通道中由于高压电缆及电缆接头的老化、过热引起的事故进行预警，同时可对易诱发事故的环境因素进行实时监测，为现场设备安全运行提供有力的保障；但是基于现有存在的分布式监测终端，往往是点对点的数据量化分析即分布式光纤测温终端仅对与光纤温度相关的数据进行捕捉分析预警，会存在忽视对于同一电缆通道且相近分布式位置实施主体相同或实施目的相同下的影响关联分析，不能实现对任意种终端的多方位考量，不能提高独立终端分析预警的前瞻性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于边缘物联的分布式电缆通道实时监控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于边缘物联的分布式电缆通道实时监控方法，包括以下分析步骤：

3、步骤s100：以分布式电缆通道实时监控系统所布设的监测终端为分析对象，以所有监测终端接入的边缘计算装置输出的数据构建数据库；对电缆通道中实施监控的各类型监测终端进行关联划分生成每一监测终端对应的关联集；

4、步骤s200：提取数据库中存在以关联集包含的监测终端为数据源的数据作为对应监测终端的历史考察数据，基于历史考察数据分析每一关联集中各监测终端间的有效关联性；

5、步骤s300：标记电缆通道中实际布设监测终端的位置节点，构建包含监测终端类型最大化时的监测区域为一度量区域；获取数据库中记录度量区域内存在的监控事件，并基于监测终端间的有效关联性，辨析任意监测终端异常时对应关联集中其他监测终端的预警优先级；

6、步骤s400：基于预警优先级，在边缘计算装置响应对应监测终端异常时，传输关联监测终端预警优先级信号至云平台响应。

7、进一步的，所述关联集的分析包括以下具体步骤：

8、步骤s110：获取分布式电缆通道实时监控系统所布设监测终端对应的终端类型，终端类型是指基于实施对象执行实施目的进行分类的类型，不同终端类型存在实施对象不同或实施目的不同；将每一监测终端对应的实施对象与实施目的以单元表的形式进行存储；

9、步骤s120：获取单元表中记录的第i种实施对象相同时对应的监测终端集合ai，ai={a1,a2,...,an}i，{a1,a2,...,an}i表示第i种实施对象相同时对应的第1、2、...、n个监测终端；提取m种实施对象的监测终端集合，标记每一监测终端集合中任一监测终端与其余监测终端互为第一关联终端，并构建第一关联集p1，p1={aji→aj+ki}，aji表示第i个监测终端集合中第j个监测终端作为第一关联集的母节点，aj+ki表示第j个监测终端所处第i个监测终端集合对应第一关联集中其余j+k个监测终端为子节点，j≤n，k为不为零的整数，1-n≤k≤n-1；

10、步骤s130：提取任一第一关联集中母节点记录的实施目的为目标目的，遍历m种实施对象的第一关联集，定位与目标目的相同且记录于不同第一关联集中的监测终端，构建第二关联集p2，p2={aji→aj+k2i+k1}，k1为非零整数，k2为整数；aj+k2i+k1表示在第i+k1个监测终端集合中与目标目的相同的第j+k2个监测终端；

11、步骤s140：遍历所有监测终端集合，构建每一母节点基于第一关联集和第二关联集对应的关联集。

12、进一步的，分析每一关联集合中各监测终端间的有效关联性包括以下：

13、步骤s210：历史考察数据包括异常阶段数据和常态运行数据；异常阶段数据是指边缘计算装置输出异常响应信号前后相同监测阶段内记录的数据，常态运行数据是指边缘计算装置未输出异常响应信号终端运行记录的数据；

14、步骤s220：以单位时间为横坐标，单位时间对应记录监测终端的输出值为纵坐标，构建包含异常阶段数据和常态运行数据对应时间周期的曲线图；生成每一母节点与对应关联集包含监测终端的曲线图集合；以母节点对应曲线图的横坐标为基准，标定异常阶段数据所处横坐标的运行时段为第一时段t1，遍历曲线图集合中各监测终端对应第一时段是否存在波动数据q，q=[(y(x1)max-y(x1)min)/(y(x2)max-y(x2)min)]；y(x1)max表示关联集中监测终端与第一时段重合部分所处横坐标x1中对应纵坐标y的最大值，y(x1)min表示关联集中监测终端与第一时段重合部分所处横坐标x1中对应纵坐标y的最小值；y(x2)max表示关联集中监测终端除去与第一时段重合部分所处横坐标x2中对应纵坐标y的最大值，y(x2)min表示关联集中监测终端除去与第一时段重合部分所处横坐标x2中对应纵坐标y的最小值；

15、设置波动数据阈值q0，当q<q0时，输出监测终端与对应母节点的有效 关联性为零；当q≥q0时，选定关联集中监测终端除去与第一时段重合部分且记录为异常阶段数据的运行时段为第二时段t2；

16、步骤s230：利用公式：

17、y1=[(t-t2)/t1]*[(y(x1)max-y(x1)min)/(y(x2)max-y(x2)min)]

18、计算关联集中母节点对应监测终端在异常时段影响关联集中各监测终端的有效关联性y1，t表示绘制曲线图对应横坐标的总时段，且不同监测终端对应总时段相同。(t-t2)/t1越大表示母节点对应监测终端与关联集对应监测终端异常响应时段的区间越相近，造成关联影响的可能性就越大。有效关联性越大说明母节点对应监测终端异常时对关联集中的监测终端影响程度越大。

19、进一步的，步骤s300包括以下具体过程：

20、步骤s310：包含监测终端类型最大化是指基于各监测终端以分布式结构布局情况下，获取不同监测终端间距离的最小值和平均值，以最小值和平均值为距离区间，选定属于距离区间内且包含监测终端的个数最多时的类型最大化；标记类型最大化对应的监测区域为度量区域，分布式电缆通道实时监控系统监控若干度量区域；

21、步骤s320：标记边缘计算装置输出异常响应信号对应监测终端为考察终端，考察终端所属的度量区域为考察区域，提取考察终端作为母节点对应关联集中的监测终端为验证终端；

22、步骤s330：监控事件是指边缘计算装置响应异常的事件，当验证终端在边缘计算装置输出异常响应信号后时间阈值内传输对应监测终端的监控事件响应信号，标记验证终端异常系数l为1；当验证终端在边缘计算装置输出异常响应信号后时间阈值内未传输对应监测终端的监控事件响应信号，则标记验证终端异常系数l为0；

23、步骤s340：获取标记响应系数为1对应验证终端记录波动数据满足q≥q0所处度量区域的个数d1，以及验证终端所处度量区域的总个数d2；利用公式：u1=d1/d2，计算验证终端的响应系数u1；基于验证终端的响应系数、异常系数结合与考察终端的有效关联性，分析考察终端异常时对应关联集中验证终端的预警指数；

24、分析异常系数和响应系数是因为基于分布式的电缆监控系统并不是存在节点异常就会导致整体的异常，分布式系统的特点即是局部的异常可能不会影响整体，所以对于相关联的监测终端不仅要从整体分析也要从局部分析来评估终端之间的影响关联性。

25、步骤s350：将预警指数按照从大到小的顺序排序，生成考察终端异常时对应关联集中验证终端的预警优先级。

26、进一步的，步骤340中分析考察终端异常时对应关联集中验证终端的预警指数包括以下步骤：

27、步骤s341：获取存在响应系数为1对应验证终端记录波动数据满足q≥q0所处度量区域的有效关联性y1，计算考察终端对应关联验证终端的平均有效关联性y0，y0=(1/d1)∑y1；

28、步骤s342：基于考察终端对应关联集中各验证终端记录的平均有效关联性y0，利用公式：

29、r1=y0*(l+u1)

30、计算考察终端对应关联集中各验证终端的预警指数r1。

31、验证终端的预警指数越大说明考察终端异常时验证终端受到异常影响的可能性越大。

32、进一步的，基于边缘物联的分布式电缆通道实时监控系统，包括关联集生成模块、有效关联性分析模块、度量区域划分模块、预警优先级构建模块和云平台响应模块；

33、关联集生成模块用于对电缆通道中实施监控的各类型监测终端进行关联划分生成每一监测终端对应的关联集；

34、有效关联性分析模块用于分析每一关联集中各监测终端间的有效关联性；

35、度量区域划分模块用于构建包含监测终端类型最大化时的监测区域为一度量区域；

36、预警优先级构建模块用于辨析任意监测终端异常时对应关联集中其他监测终端的预警优先级；

37、云平台响应模块用于在边缘计算装置响应对应监测终端异常时，传输关联监测终端预警优先级信号至云平台响应。

38、进一步的，关联集生成模块包括单元表生成单元、第一关联集构建单元、第二关联集构建单元和关联集输出单元；

39、单元表生成单元用于将每一监测终端对应的实施对象与实施目的以单元表的形式进行存储；

40、第一关联集构建单元用于标记每一监测终端集合中任一监测终端与其余监测终端互为第一关联终端，并构建第一关联集；

41、第二关联集构建单元用于提取任一第一关联集中母节点记录的实施目的为目标目的，遍历m种实施对象的第一关联集，定位与目标目的相同且记录于不同第一关联集中的监测终端，构建第二关联集；

42、关联集输出单元用于遍历所有监测终端集合，输出每一母节点基于第一关联集和第二关联集对应的关联集。

43、进一步的，有效关联性分析模块包括历史考察数据分析单元、曲线图绘制单元、波动数据提取单元和有效关联性计算单元；

44、历史考察数据分析单元用于分析异常阶段数据和常态运行数据；

45、曲线图绘制单元用于以单位时间为横坐标，单位时间对应记录监测终端的输出值为纵坐标，构建包含异常阶段数据和常态运行数据对应时间周期的曲线图；

46、波动数据提取单元用于遍历曲线图集合中各监测终端对应第一时段是否存在波动数据；

47、有效关联性计算单元用于基于波动数据计算关联集中母节点对应监测终端在异常时段影响关联集中各监测终端的有效关联性。

48、进一步的，预警优先级构建模块包括度量区域分析单元、异常系数输出单元、响应系数计算单元和预警指数计算单元；

49、度量区域分析单元用于标记类型最大化对应的监测区域为度量区域；

50、异常系数输出单元用于标记验证终端异常系数；

51、响应系数计算单元用于获取标记响应系数为1对应验证终端记录波动数据满足q≥q0所处度量区域的个数，并计算验证终端的响应系数；

52、预警指数计算单元用于基于考察终端对应关联集中各验证终端记录的平均有效关联性以及异常系数和响应系数，计算考察终端对应关联集中各验证终端的预警指数。

53、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明基于现有的分布式电缆通道监控系统记录的终端数据，分析从实施主体和实施目的不同方向上相互存在关联影响的监测终端，并构建关联集；基于关联集验证分析监测终端间是否存在实际监控事件验证强关联，以及存在强关联下对应的影响程度；从而整体分析任意监测终端异常时关联集中其他监测终端的预警优先级问题，实现在任意监测终端异常下其余关联终端的数据可排查性以及独立终端分析预警的前瞻性；实现对监测终端的多方位考量，为复杂分布式环境系统下的监控做出数据引导，提高各监测终端预警分析的智能化和多样化。