本發(fā)明涉及多功能儀表的數(shù)據(jù)分析，具體是一種應(yīng)用于多功能儀表的數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、多功能儀表是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的。作為一種先進(jìn)的智能化數(shù)字化電網(wǎng)前端采集元件，它可以高精度的測量所有的常用電力參數(shù)，同時采用可視度高的led或lcd來顯示儀表測量參數(shù)信息，能夠完成業(yè)界不同plc、工業(yè)控制計算機(jī)通訊軟件組網(wǎng)。

2、在多功能儀表實(shí)際運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)儀表沒有回送數(shù)據(jù)的情況；其一般是由于通訊總線的連接不準(zhǔn)確、rs485轉(zhuǎn)換器不正常或者是相應(yīng)的通訊線以及上位機(jī)軟件問題；然而由于多功能儀表一般由若干個儀表進(jìn)行組網(wǎng)工作，在不同數(shù)量的多功能儀表出現(xiàn)問題時，往往對應(yīng)不同的故障，而目前僅僅是采用人工判斷或者逐步嘗試的方式進(jìn)行排查，缺乏智能化的手段處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于多功能儀表的數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種應(yīng)用于多功能儀表的數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：信號輸入模塊、功能模塊、儀表數(shù)據(jù)回送模塊、面板顯示信息模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊；

3、所述信號輸入模塊用于確定信號輸入接線方式，接收電壓、電流、頻率、功率和電能數(shù)據(jù)信號；所述功能模塊用于控制開關(guān)量的輸入、輸出以及模擬量變送輸出；所述儀表數(shù)據(jù)回送模塊用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)通訊，完成儀表數(shù)據(jù)的通訊、傳輸以及預(yù)警；所述面板顯示信息模塊用于提供數(shù)據(jù)信息反饋至led面板，展示給用戶，并提供智能選項；所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲儀表歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建云端數(shù)據(jù)平臺；

4、所述信號輸入模塊的輸出端與所述功能模塊的輸入端相連接；所述功能模塊的輸出端與所述儀表數(shù)據(jù)回送模塊的輸入端相連接；所述儀表數(shù)據(jù)回送模塊的輸出端與所述面板顯示信息模塊的輸入端相連接；所述信號輸入模塊、功能模塊、儀表數(shù)據(jù)回送模塊以及面板顯示信息模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊相連接。

5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述信號輸入模塊包括接線監(jiān)測單元與信號測量單元；

6、所述接線監(jiān)測單元用于設(shè)置信號輸入接線方式，包括三相四線、高壓三相四線、三相三線以及高壓三相三線；所述信號測量單元采用每個測量通道單獨(dú)采集的計算方式，其中，電壓輸入端的輸入電壓應(yīng)不高于產(chǎn)品的額定輸入電壓；電流輸入端應(yīng)不高于標(biāo)準(zhǔn)額定輸入電流；確保輸入電壓、電流相對應(yīng)，順序一致，進(jìn)線和出線方向一致；

7、信號測量單元輸入網(wǎng)絡(luò)的配置根據(jù)系統(tǒng)的ct個數(shù)決定，在2個ct的情況下，選擇三相三線兩元件方式；在3個ct的情況下，選擇三相四線三元件方式；其中在三相三線中，電壓測量和顯示的為線電壓；而在三相四線中，電壓測量和顯示為電網(wǎng)的相電壓；

8、所述接線監(jiān)測單元的輸出端與所述信號測量單元的輸入端相連接。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述功能模塊包括開關(guān)量輸入輸出單元與模擬量變送輸出單元；

10、所述開關(guān)量輸入輸出單元用于提供最多4路開關(guān)量輸入和4路開關(guān)量輸出功能；所述開關(guān)量輸入用于檢測外接無源開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，儀表內(nèi)部配備工作電源，無需外部供電，當(dāng)開關(guān)閉合時在儀表面板顯示信息模塊的開關(guān)量顯示頁面對應(yīng)位置用“1”表示，開關(guān)斷開時在儀表面板顯示信息模塊的開關(guān)量顯示頁面對應(yīng)位置用“0”表示，狀態(tài)信息通過rs485通訊接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳；所述開關(guān)量輸出包括兩種模式：電量上下限越限報警輸出方式以及通訊遙控輸出方式；

11、所述電量上下限越限報警輸出方式指當(dāng)測量的電參數(shù)低于或超過設(shè)置的門限值后，對應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)接通；所述通訊遙控輸出方式指上位機(jī)或后臺監(jiān)控系統(tǒng)通過485通訊接口直接控制輸出接點(diǎn)的開合；

12、所述模擬量變送輸出單元用于將被測電量信息轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的直流電流或直流電壓，最多提供4路模擬量輸出功能。

13、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述儀表數(shù)據(jù)回送模塊包括儀表數(shù)據(jù)通訊單元與回送預(yù)警單元；

14、所述儀表數(shù)據(jù)通訊單元用于設(shè)置硬件連接、通訊協(xié)議以及傳輸方式；所述硬件連接包括提供異步半雙工的rs485通訊接口，與上位機(jī)或后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接，各種數(shù)據(jù)信息均在通訊線路上傳輸，一條線路上能夠同時連接若干個儀表，每個儀表均設(shè)置其通訊地址、通訊速率；線路連接使用帶有屏蔽網(wǎng)的雙絞屏蔽線；所述通訊協(xié)議采用modbus-rtu協(xié)議,在一根通訊線上采用主從應(yīng)答方式的通訊連接方式，主機(jī)的信號尋址到一臺唯一地址的從機(jī)，從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答信號以相反的方向傳輸給主機(jī)，即：在一根單獨(dú)的通訊線上，信號沿著相反兩個方向傳輸所有的通訊數(shù)據(jù)流(半雙工的工作模式)。modbus協(xié)議只允許在主機(jī)(pc,plc等)和終端設(shè)備之間通訊，而不允許獨(dú)立的終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，這樣各終端設(shè)備不會在它們初始化時占據(jù)通訊線路，而僅限于響應(yīng)到達(dá)本機(jī)的查詢信號；所述傳輸方式采用異步方式，其中，字節(jié)格式為：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗位、1個停止位；報文格式為：地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)碼和校驗碼。

15、根據(jù)上述技術(shù)方案，還包括：

16、所述地址碼由一個字節(jié)組成，每個終端設(shè)備的地址必須是唯一的，僅僅被尋址到的終端會響應(yīng)包含該地址的查詢，當(dāng)終端發(fā)送回一個響應(yīng)，響應(yīng)中的從機(jī)地址數(shù)據(jù)告訴主機(jī)哪臺終端與之進(jìn)行通訊；所述功能碼用于反饋被尋址到的終端執(zhí)行何種功能；所述數(shù)據(jù)碼包含終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時采集到的數(shù)據(jù)；所述校驗碼用于進(jìn)行錯誤校驗，采用crc值進(jìn)行判定，crc值由傳輸設(shè)備計算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時重新計算crc值，然后與接收到的crc域中的值進(jìn)行比較，如果這兩個值不等，就判斷為發(fā)生錯誤；

17、生成一個crc的流程為：

18、s5-1、預(yù)置一個16位寄存器為ffffh，記為crc寄存器；

19、s5-2、把數(shù)據(jù)幀中的第一個字節(jié)的8位與crc寄存器中的低字節(jié)進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存回crc寄存器；

20、s5-3、將crc寄存器向右移一位，最高位填以0，最低位移出并檢測；

21、s5-4、移出的最低位如果為0，重復(fù)進(jìn)行最低位移出并檢測；如果最低位為1，將crc寄存器與一個預(yù)設(shè)的固定值0a001h進(jìn)行異或運(yùn)算；

22、s5-5、重復(fù)s5-3和s5-4直到8次移位，處理完成一個完整的八位，進(jìn)行記錄；

23、s5-6、重復(fù)s5-2到s5-5來處理下一個八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束；

24、s5-7、最終crc寄存器的值就是crc的值；

25、所述回送預(yù)警單元用于獲取判斷為發(fā)生錯誤的儀表數(shù)量，反饋至面板顯示信息模塊。

26、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述面板顯示信息模塊包括面板顯示信息單元與智能化處理單元；

27、所述面板顯示信息單元用于構(gòu)建儀表數(shù)據(jù)的各項面板顯示，通過led屏幕進(jìn)行展示給用戶；所述智能化處理單元用于提供智能選項進(jìn)行智能選擇；

28、所述面板顯示信息單元的輸出端與所述智能化處理單元的輸入端相連接。

29、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲儀表的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時為智能化處理單元提供訓(xùn)練數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能選擇的模型構(gòu)建。

30、一種應(yīng)用于多功能儀表的數(shù)據(jù)分析管理方法，該方法具體包括：

31、s1、確定儀表信號輸入接線方式，接收電壓、電流、頻率、功率和電能數(shù)據(jù)信號，以及控制開關(guān)量的輸入、輸出以及模擬量變送輸出；

32、s2、構(gòu)建儀表數(shù)據(jù)通訊體系，完成儀表數(shù)據(jù)的通訊、傳輸以及預(yù)警，調(diào)用儀表歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成智能反饋模型；

33、s3、基于智能反饋模型，在面板顯示信息模塊為用戶提供故障處理的智能選項，形成全自動化的故障處理分析。

34、根據(jù)上述技術(shù)方案，具體包括：

35、調(diào)用儀表歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，選擇儀表回送數(shù)據(jù)的故障情況，分離故障類型與對應(yīng)的儀表回送報錯數(shù)量，形成標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)組[h0、l0、k0、m0]；

36、其中，h0指信號輸入接線方式；l0指通訊線路上的儀表總數(shù)量；k0指儀表回送報錯數(shù)量；m0指故障類型；所述故障類型包括：通訊總線連接錯誤、rs485轉(zhuǎn)換器信號異常、對應(yīng)儀表的地址錯誤以及上位機(jī)軟件報錯；

37、在實(shí)際應(yīng)用中，如果大批量的儀表回報數(shù)據(jù)錯誤，一般情況下是屬于通訊總線連接錯誤或者rs485轉(zhuǎn)換器信號異常，而如果只有單塊或少數(shù)儀表通訊異常，則通常優(yōu)先排查相應(yīng)的通訊線，采用修改交換正常儀表和異常儀表從機(jī)地址來測試以及排除或確認(rèn)上位機(jī)軟件問題，或者通過交換正常儀表和異常儀表的安裝位置來測試，排除或確認(rèn)儀表故障；

38、在儀表歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中，將同一故障類型的標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)組置于同一存儲樣本，對信號輸入接線方式進(jìn)行賦值，相同的接線方式賦予相同的數(shù)值，形成新的輸入接線方式、通訊線路上的儀表總數(shù)量以及儀表回送報錯數(shù)量的數(shù)值集合，將數(shù)值集合按照順序形成三維坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)(x0、y0、z0)，其中，x0、y0、z0分別指代輸入接線方式、通訊線路上的儀表總數(shù)量以及儀表回送報錯數(shù)量的對應(yīng)數(shù)值；

39、獲取當(dāng)前儀表的信號輸入接線方式、通訊線路上的儀表總數(shù)量以及儀表回送報錯數(shù)量，形成當(dāng)前儀表的三維坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)，建立當(dāng)前儀表的三維坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)與各個存儲樣本之間的距離：

40、

41、其中，d代表當(dāng)前儀表的三維坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)與各個存儲樣本之間的距離；xi、yi、zi代表某一存儲樣本中的第i個數(shù)據(jù)點(diǎn)；a1、b1、c1代表當(dāng)前儀表的信號輸入接線方式、通訊線路上的儀表總數(shù)量以及儀表回送報錯數(shù)量的對應(yīng)數(shù)值；u指某一存儲樣本中的數(shù)據(jù)點(diǎn)總量；

42、取d最小值對應(yīng)的存儲樣本反應(yīng)的故障類型作為智能選項的第一項反饋至面板顯示信息模塊。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的多功能儀表是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的。它可以高精度的測量所有的常用電力參數(shù)；采用可視度高的led或lcd作為面板顯示，來顯示儀表測量參數(shù)信息?？梢灾苯哟娉Ｒ?guī)電力變送器等輔助單元，在安裝方便、接線簡單、維護(hù)方便、工程量小等特點(diǎn)的前提下，提供智能化的故障判定，能夠完成業(yè)界不同plc、工業(yè)控制計算機(jī)通訊軟件組網(wǎng)，快速形成儀表的數(shù)據(jù)處理分析，能夠應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)、變電自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)中。