有效
一种现场作业全流程在线管控方法及系统
邓冰妍、宋梁、吕磊、邹琬、王志川、苏小平、方源、毛锐、李熠、陈泰龙、赵波、杜雪松、冯文韬、邓雯月、彭莘然
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邓
邓冰妍 专利 14
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宋
宋梁 专利 3
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苏小平 专利 2
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方源 专利 26
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毛锐 专利 3
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李
李熠 专利 16
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陈泰龙 专利 19
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赵波 专利 20
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杜雪松 专利 3
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冯文韬 专利 8
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彭莘然 专利 4
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摘要
本发明涉及电力现场管控技术领域,公开了一种现场作业全流程在线管控方法及系统,其方法包括以下步骤,采集实时信道参数,计算信道质量系数,对边缘与云端数据差异进行加权计算,根据信道质量和数据差异分配实时带宽,计算实时同步时延并启动分级缓存机制,对优先传输的检修任务数据采用差分编码对传输包结构优化,同步获取边缘侧实时坐标与云端基准坐标,计算平面直角坐标系下的坐标偏差。本发明构建信道-数据-定位跨层感知体系,弱网下仍维持300ms级控制指令闭环,通过补偿算法与多源校验,将地理围栏的米级误差压缩至亚米级,建立模型漂移-冲突事件-信道劣化的三角纠错机制,系统平均无故障时间大幅提升。
1.一种现场作业全流程在线管控方法,其特征在于,包括以下步骤:S100,动态带宽分配与数据差异预判:采集实时信道参数,计算信道质量系数,对边缘与云端数据差异进行加权计算,根据信道质量和数据差异分配实时带宽,计算实时同步时延并启动分级缓存机制,对优先传输的检修任务数据采用差分编码对传输包结构优化;具体包括以下步骤:S110,信道质量动态评估:采集实时信道参数:带宽、信噪比和丢包率,并计算信道质量系数;信道质量系数的计算公式如下: ;其中 表示理论最大带宽, 为实时带宽, 为丢包率, 为信噪比, 表示信道质量系数,当 ,当 <0.6时判定为信道劣化;S120,关键差异数据量化:对边缘与云端数据差异进行加权计算; ;其中 为数据维度权重, 为同步数据维度数, 为边缘端第i维度数据, 为云端第i维度数据, 表示数据差异量;S130,动态带宽分配策略:根据信道质量系数和数据差异量分配实时带宽; ;其中 为分配带宽, 为容差系数;S140,同步冲突检测与缓存触发:计算实时同步时延,若 > ,则启动分级缓存机制,并按权重 从低到高逐级缓存非关键数据;S150,核心数据压缩传输:对优先传输的检修任务数据采用差分编码,并对传输包结构进行优化; ;其中 为边缘端任务数据, 为云端任务数据, 为基准值, 表示差分编码后的任务数据;传输包结构优化: ;其中 表示传输包大小, 表示向下取整, 为信噪比;S200,定位数据双源采集与补偿:同步获取边缘侧实时坐标与云端基准坐标,计算平面直角坐标系下的坐标偏差,提取历史轨迹数据进行三次样条插值补偿,计算补偿后偏移量并触发多源校验策略,将最终偏移量反馈至带宽分配过程;具体包括以下步骤:S210,定位数据双源采集:同步获取边缘侧实时坐标与云端基准坐标;其中 表示边缘侧实时坐标, 表示云端基准坐标;S220,实时偏移量计算:计算平面直角坐标系下的坐标偏差,并求解欧氏距离偏移量; ; ;其中 和 分别为边缘端坐标的横坐标和纵坐标, 和 分别为云端坐标的横坐标和纵坐标, 表示横坐标上的坐标偏差, 表示纵坐标上的坐标偏差;欧氏距离偏移量的计算公式如下: ;约束条件:当 时,触发补偿机制;其中 表示欧氏距离偏移量, 表示偏移量阈值;S230,历史轨迹插值补偿:提取时间窗口内的历史轨迹数据,构建三次样条插值函数,生成补偿后坐标;其中历史轨迹数据的提取公式如下: ; ;其中 表示时间窗口, 为当前时间, 为时间窗口长度, 和 分别为第k个历史坐标点的横坐标和纵坐标, 表示历史坐标点的总数, 表示历史轨迹数据集;三次样条插值函数的计算公式如下: ; ;其中 和 分别为横坐标和纵坐标的插值系数,通过最小二乘法拟合, 表示时间的i次幂, 表示插值后的横坐标, 表示插值后的纵坐标;补偿后坐标如下: ; ;其中 为补偿后的坐标, 表示补偿后的坐标的横坐标, 表示补偿后的坐标的纵坐标;S240,补偿结果验证:计算补偿后偏移量,并融合安全帽RFID定位数据进行修正;计算补偿后偏移量: ;其中, 和 分别为云端基准坐标的横坐标和纵坐标, 表示补偿后偏移量,若 ,触发多源校验策略:融合安全帽RFID定位数据 修正;采用加权平均修正: ; ;其中 表示加权的权重系数, 和 表示RFID定位坐标的横坐标和纵坐标;S250,动态误差反馈:将最终偏移量 反馈至S100中的带宽分配流程中,更新S120中的差异数据权重,记录历史误差数据用于长期优化;将最终偏移量反馈至S100的带宽分配流程中: ;其中 为最终偏移量, 为偏移阈值, 为原始坐标数据权重, 表示位置数据权重;更新步骤S120中的差异数据权重: ;其中 表示更新后的差异数据权重;记录历史误差数据用于长期优化: ;其中 为历史记录长度 为记录时间戳, 表示历史误差数据, 表示第k个最终偏移量;S300,孪生模型增量学习与校准:校验同步数据完整性并提取设备健康状态关键指标,计算孪生模型预测寿命与实际寿命的偏差,加载轻量化模型进行边缘侧增量学习,采用梯度压缩与回传机制,更新云端全局模型并进行校准效能验证;具体包括以下步骤:S310,隐患数据同步验证:校验S100中的同步数据完整性,提取设备健康状态关键指标,建立数据质量评分;校验S100中的同步数据完整性,要求 ; ;其中 为边缘端数据, 为云端数据, 为数据差异量, 表示同步数据完整性;提取设备健康状态关键指标:绝缘电阻 、局部放电量 和振动频谱 ;建立数据质量评分: ;其中 表示数据质量评分, 表示最小绝缘电阻, 表示最大放电量, 表示最大振动频谱值, 、 、 和 分别表示数据完整性权重、绝缘电阻权重、放电量权重和振动频谱权重;S320,模型漂移量化检测:计算孪生模型的预测寿命与实际寿命的偏差,建立漂移趋势监控;计算孪生模型的预测寿命与实际寿命的偏差: ;其中 表示预测寿命, 表示实际寿命, 表示寿命偏差,当 时,触发增量学习,其中 表示寿命偏差阈值;建立漂移趋势监控: ;其中 为监控窗口大小, 表示漂移趋势, 表示当前时间戳;S330,边缘侧增量学习:加载轻量化模型 ,构建训练集: ;其中 为边缘端数据, 为实际寿命, 为历史数据, 为样本数量, 表示训练集;局部训练损失函数: ;其中 为模型函数, 为模型参数, 为正则化系数, 表示损失函数值;S340,梯度压缩与回传:计算参数梯度矩阵: ;其中 表示参数梯度矩阵;采用Top-K稀疏化压缩: ;其中 表示压缩后的梯度矩阵, 表示取最大的K个梯度值的操作;回传数据量控制: ;其中 表示回传时间;S350,孪生模型动态更新:云端全局模型融合: ;其中 为云端模型参数, 为学习率, 为压缩后的梯度, 表示更新后的模型参数;更新设备健康状态预测函数: ;其中 表示更新后的预测寿命, 表示更新后的模型函数;模型版本控制:记录更新时间戳和性能指标: ;其中 表示模型版本记录;S360,校准效能验证:计算校准后偏差: ;其中 表示校准后的预测偏差;生成校准报告:若 ,则触发S250的动态反馈记录校准失败原因启动人工干预流程;建立效能跟踪指标: ;其中 为跟踪窗口大小, 为时间间隔, 表示校准效能指标;S400,电子围栏动态调整与告警:使用高精度定位设备进行实时校准,动态调整电子围栏边界,监测人员位置与电子围栏的关系并设置分级告警,计算误报率并启动多源数据校验,通过调整系统参数降低误报率;具体包括以下步骤:S410,定位数据校准:使用高精度定位设备进行实时校准,建立校准精度评估;使用高精度定位设备进行实时校准: ;其中 表示校准后的定位数据, 表示原始定位数据, 表示校准修正值;建立校准精度评估: ;其中 为高精度参考点坐标, 表示位置误差;S420,动态调整电子围栏边界:根据校准后的定位数据,实时调整电子围栏边界,考虑安全裕度;根据校准后的定位数据,实时调整电子围栏边界: ;其中 表示动态调整后的电子围栏边界, 表示初始电子围栏边界, 表示边界调整值;考虑安全裕度: ;其中 为安全裕度系数, 表示最终电子围栏边界;S430,监测人员位置与电子围栏的关系:监测人员位置是否越界,计算越界距离,设置分级告警阈值;监测人员位置是否越界: ;其中 表示越界状态;计算越界距离: ;其中 表示越界距离;设置分级告警阈值: ;其中 表示告警等级;S440,误报率监测:计算当前误报率,建立误报分析矩阵;计算当前误报率: ;其中 表示误报数量, 表示总告警数量, 表示误报率;建立误报分析矩阵: ;其中 表示时间段, 表示位置区域, 表示误报次数, 表示原因分类,其中 表示误报分析矩阵;S450,多源数据校验启用:当误报率超过15%时,启动多源数据校验,计算校验后误报率,建立校验可信度评分;当误报率超过15%时,启动多源数据校验,包括RFID信号验证、摄像头图像识别和工作票信息核验;根据多源数据校验,计算校验后误报率: ;其中 表示校验后确认的误报数量, 表示总告警数量, 表示校验后误报率;并建立校验可信度评分: ;其中 表示RFID信号权重系数, 表示视频识别权重系数, 表示工作票核验权重系数, 表示校验可信度综合评分, 表示RFID信号验证准确率, 表示视频识别准确率, 表示工作票核验准确率;S460,降低误报率:调整告警系统参数,确保 ,采用优化策略,建立长期优化指标;其中调整告警系统参数,确保 ;优化策略包括动态调整检测阈值、更新告警规则和完善过滤算法;建立长期优化指标: ;其中 为评估周期, 表示长期优化效果评估指标, 表示调整后的误报率, 表示评估时间间隔;S500,冲突事件分析与优化:提取关键参数构建时空关联数据集,计算带宽利用效能指数和信道质量衰减影响,生成优化报告并输出建议规则,根据带宽压缩比调整QoS等级,重构分级缓存阈值并进行闭环验证;S510,冲突事件参数全息记录:提取关键参数:带宽 、信道质量 、同步时延 、定位误差 和模型漂移率 ;构建时空关联数据集: ;其中 为事件数量, 表示冲突事件时空关联数据集, 表示第k个带宽数据, 表示第k个信道质量数据, 表示同步时延数据;建立事件关联分析: ;其中 表示事件关联系数矩阵, 表示相关性分析函数;S520,同步效能量化评估:计算带宽利用效能指数: ;其中 表示带宽利用效能指数, 表示第k次分配的带宽, 表示第k次实际需要的带宽;评估信道质量衰减影响: ;其中 表示信道质量衰减影响因子;建立综合评分: ;其中 表示效能评分, 表示带宽效能权重, 表示信道质量权重;S530,优化报告自动生成:生成PDF报告,包含:同步冲突事件热力图: ;其中 为时间衰减系数, 表示热力图强度分布, 表示第k次事件发生时间;带宽-时延关联矩阵: ;其中 表示带宽-时延关联矩阵, 表示第j个时延样本;输出优化建议规则:若 则提升 分配权重;S540,信道分配策略动态更新:根据带宽压缩比 调整QoS等级: ;其中 表示带宽压缩比, 表示调整后 等级;更新频谱分配: ;其中 表示更新后的带宽分配值;建立分配效果跟踪: ;其中 表示带宽分配效果跟踪记录;S550,缓存规则自适应优化:重构分级缓存阈值: ;其中 表示缓存阈值;动态调整数据权重: ;其中 表示定位误差阈值 , 表示更新后的数据权重;S560,闭环验证与迭代:量化优化效能提升率: ;其中 表示优化前的同步时延, 表示优化后的同步时延, 表示优化效能提升率,若 ,触发S360中的模型校准机制。
2.根据权利要求1所述的一种现场作业全流程在线管控方法,其特征在于,其中边缘侧实时坐标来自北斗/GPS双模定位终端,云端基准坐标来自iPMS3.0隐患数据库的GIS坐标; ; 。
3.一种现场作业全流程在线管控系统,其特征在于,执行如权利要求1-2中任一所述的一种现场作业全流程在线管控方法中的步骤,包括:动态带宽智能分配模块:实时监测信道参数,计算信道质量系数,动态分配带宽;定位校准与补偿模块:双源坐标同步,计算偏移量,执行三次样条插值生成补偿坐标;数字孪生自优化模块:校验数据完整率,检测模型漂移,执行增量学习;电子围栏联控模块:动态调整围栏,三级告警,通过误报率进行误报;冲突回溯优化模块:记录关键参数集,生成热力图,重构策略库。



