本發(fā)明屬于電力設(shè)備，具體涉及一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、電力設(shè)備是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，涵蓋了從電力生成、傳輸?shù)绞褂玫娜^程。發(fā)電設(shè)備是這些設(shè)備的起點(diǎn)，它們包括發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板等。發(fā)電機(jī)將機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，太陽能電池板則通過光伏效應(yīng)將太陽光轉(zhuǎn)換為電能。這些設(shè)備將電力的生產(chǎn)與供應(yīng)進(jìn)行起始轉(zhuǎn)換。

2、在電力生成后，電力需要經(jīng)過變電設(shè)備進(jìn)行處理。變電設(shè)備的主要功能包括電壓調(diào)整和電路保護(hù)。常見的變電設(shè)備有變壓器、斷路器和隔離開關(guān)。變壓器用于提高或降低電壓，以適應(yīng)不同階段的電力需求。斷路器能夠自動(dòng)切斷故障電路，防止系統(tǒng)損壞，而隔離開關(guān)則用于在維護(hù)或檢修時(shí)斷開電路。

3、電力在長(zhǎng)距離傳輸過程中需要依靠輸電設(shè)備，這些設(shè)備包括高壓輸電線和電纜。高壓輸電線可以在盡量少的能量損失的情況下將電力從發(fā)電廠傳送到負(fù)荷中心。這一階段的重點(diǎn)在于減少電力損耗和確保電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

4、當(dāng)電力到達(dá)配電網(wǎng)時(shí)，配電設(shè)備負(fù)責(zé)將電力分配到各個(gè)用戶或終端設(shè)備。配電箱和配電板是常見的配電設(shè)備，它們將電力分配到不同的區(qū)域或用戶，并確保各個(gè)分支的電力供應(yīng)穩(wěn)定，最終，電力被輸送到具體的用電設(shè)備上，包括電機(jī)、電燈、電熱器和空調(diào)等。這些用電設(shè)備將電力轉(zhuǎn)化為各種形式的能量，滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)的需要。

5、現(xiàn)有的計(jì)算平臺(tái)對(duì)于電力設(shè)備的邊緣計(jì)算效率較差，數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t較大，不便于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載和任務(wù)優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)分配計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，不利于降低電力設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本，為此我們提出一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，能夠通過集成多模態(tài)深度學(xué)習(xí)技術(shù)和邊緣計(jì)算架構(gòu)，為電力設(shè)備監(jiān)控和管理帶來了全面的性能提升和成本節(jié)約。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，所述邊緣計(jì)算平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、動(dòng)態(tài)模型更新模塊、邊緣計(jì)算優(yōu)化模塊、智能報(bào)警與預(yù)測(cè)模塊、上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊、邊緣設(shè)備資源管理模塊、安全性增強(qiáng)模塊、模擬與仿真模塊。

4、在一種優(yōu)選方案中，所述數(shù)據(jù)融合模塊在特征提取階段對(duì)不同模態(tài)的特征進(jìn)行拼接、加權(quán)融合或采用pca數(shù)學(xué)變換，形成一個(gè)綜合的特征向量，在模型決策層，根據(jù)不同模態(tài)的模型輸出結(jié)果進(jìn)行融合，包括使用投票機(jī)制、加權(quán)評(píng)分或邏輯回歸，使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議來確保不同的傳感器和設(shè)備具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，采取時(shí)間戳相關(guān)的數(shù)據(jù)緩存策略。

5、在一種優(yōu)選方案中，所述動(dòng)態(tài)模型更新模塊定期運(yùn)行增量訓(xùn)練策略，不斷將新收集到的數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集上，在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)更新，根據(jù)性能指標(biāo)，包括損失函數(shù)的下降速度或預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)率，邊緣設(shè)備上運(yùn)行多個(gè)模型，當(dāng)平臺(tái)檢測(cè)到數(shù)據(jù)特征或設(shè)備狀態(tài)的變化時(shí)，在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)切換到最適合當(dāng)前情況的模型。

6、在一種優(yōu)選方案中，所述邊緣計(jì)算優(yōu)化模塊通過去掉網(wǎng)絡(luò)中不太重要的神經(jīng)元或連接，減少模型復(fù)雜度，減少計(jì)算量和提升運(yùn)行效率，通過深度可分離卷積、低秩分解優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少模型參數(shù)，將模型的浮點(diǎn)權(quán)重量化為較低位的精度，在不犧牲太多性能的前提下大幅減小模型在邊緣設(shè)備上的存儲(chǔ)需求，通過對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行哈弗曼編碼、深度壓縮，減少模型的存儲(chǔ)占用和傳輸帶寬。

7、在一種優(yōu)選方案中，所述智能報(bào)警與預(yù)測(cè)模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立自適應(yīng)閾值模型，定期調(diào)整異常檢測(cè)的閾值，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)使用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)每個(gè)模態(tài)的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)，使用時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，基于歷史數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備的潛在故障點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)預(yù)測(cè)模型捕捉到潛在故障時(shí)，自動(dòng)生成預(yù)警信息，并通知維護(hù)人員，記錄預(yù)警日志。

8、在一種優(yōu)選方案中，所述上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口協(xié)議，包括opc?ua、mqtt，與電力控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，基于邊緣計(jì)算平臺(tái)的分析和預(yù)測(cè)結(jié)果，調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)，包括開關(guān)狀態(tài)、負(fù)載分配，與資產(chǎn)管理、維護(hù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接和集成，將不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面，提供全面的系統(tǒng)視圖。

9、在一種優(yōu)選方案中，所述邊緣設(shè)備資源管理模塊根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載、任務(wù)優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊緣設(shè)備的各項(xiàng)資源使用情況并及時(shí)調(diào)整資源分配策略，在多個(gè)邊緣設(shè)備之間分配計(jì)算任務(wù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)邊緣設(shè)備的負(fù)載，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整任務(wù)分配策略。

10、在一種優(yōu)選方案中，所述安全性增強(qiáng)模塊在數(shù)據(jù)傳輸過程中使用tls/ssl加密協(xié)議，對(duì)存儲(chǔ)在設(shè)備上的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保護(hù)靜態(tài)數(shù)據(jù)的安全性，采用多因素身份驗(yàn)證技術(shù)，根據(jù)用戶的角色和需求，限制用戶對(duì)不同功能和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。

11、在一種優(yōu)選方案中，所述模擬與仿真模塊用于測(cè)試系統(tǒng)在不同操作場(chǎng)景和故障情況下的表現(xiàn)，模擬不同的操作場(chǎng)景和故障情況，測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)能力和故障處理能力，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)人體操作和系統(tǒng)的交互進(jìn)行模擬，測(cè)試新的算法和系統(tǒng)功能，在仿真環(huán)境中，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試，檢查其預(yù)測(cè)能力和性能。

12、在一種優(yōu)選方案中，所述數(shù)據(jù)采集模塊從電力設(shè)備中獲取各種類型的數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括溫度、壓力、電流、電壓傳感器信息，以及監(jiān)控?cái)z像頭拍攝的圖像或視頻。

13、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

14、平臺(tái)能夠整合來自不同傳感器的多模態(tài)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，形成更綜合、準(zhǔn)確的特征向量，從而提高故障檢測(cè)和預(yù)測(cè)的精度，邊緣計(jì)算架構(gòu)使得數(shù)據(jù)處理和分析能夠在設(shè)備近端進(jìn)行，減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，提升了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，對(duì)于需要快速反應(yīng)的電力場(chǎng)景至關(guān)重要；

15、平臺(tái)支持模型的動(dòng)態(tài)更新和優(yōu)化，能夠適應(yīng)不斷變化的數(shù)據(jù)特征和設(shè)備狀態(tài)，保持模型的預(yù)測(cè)性能始終處于最佳狀態(tài)，邊緣設(shè)備資源管理模塊能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載和任務(wù)優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)分配計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，確保資源的高效利用，避免浪費(fèi)；

16、通過采用tls/ssl加密協(xié)議和多因素身份驗(yàn)證技術(shù)，平臺(tái)在數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)過程中提供了強(qiáng)大的安全保障，有效保護(hù)了敏感數(shù)據(jù)不被泄露或?yàn)E用，上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊使得不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能能夠集成在一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面上，為操作員提供了全面的系統(tǒng)視圖，簡(jiǎn)化了操作和管理流程；

17、通過深度學(xué)習(xí)算法和時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，平臺(tái)能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)設(shè)備的潛在故障點(diǎn)，并及時(shí)生成預(yù)警信息，有助于減少意外停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的運(yùn)行效率和維護(hù)效果，平臺(tái)的模塊化設(shè)計(jì)使得各個(gè)功能模塊能夠獨(dú)立升級(jí)和擴(kuò)展，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制化的開發(fā)和部署，通過優(yōu)化資源分配、提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性以及減少故障響應(yīng)時(shí)間，平臺(tái)有助于降低電力設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本，包括維護(hù)成本、能源消耗和人力成本。

技術(shù)特征：

1.一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述邊緣計(jì)算平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、動(dòng)態(tài)模型更新模塊、邊緣計(jì)算優(yōu)化模塊、智能報(bào)警與預(yù)測(cè)模塊、上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊、邊緣設(shè)備資源管理模塊、安全性增強(qiáng)模塊、模擬與仿真模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)融合模塊在特征提取階段對(duì)不同模態(tài)的特征進(jìn)行拼接、加權(quán)融合或采用pca數(shù)學(xué)變換，形成一個(gè)綜合的特征向量，在模型決策層，根據(jù)不同模態(tài)的模型輸出結(jié)果進(jìn)行融合，包括使用投票機(jī)制、加權(quán)評(píng)分或邏輯回歸，使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議來確保不同的傳感器和設(shè)備具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，采取時(shí)間戳相關(guān)的數(shù)據(jù)緩存策略。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)模型更新模塊定期運(yùn)行增量訓(xùn)練策略，不斷將新收集到的數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集上，在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)更新，根據(jù)性能指標(biāo)，包括損失函數(shù)的下降速度或預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)率，邊緣設(shè)備上運(yùn)行多個(gè)模型，當(dāng)平臺(tái)檢測(cè)到數(shù)據(jù)特征或設(shè)備狀態(tài)的變化時(shí)，在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)切換到最適合當(dāng)前情況的模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述邊緣計(jì)算優(yōu)化模塊通過去掉網(wǎng)絡(luò)中不太重要的神經(jīng)元或連接，減少模型復(fù)雜度，減少計(jì)算量和提升運(yùn)行效率，通過深度可分離卷積、低秩分解優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少模型參數(shù)，將模型的浮點(diǎn)權(quán)重量化為較低位的精度，在不犧牲太多性能的前提下大幅減小模型在邊緣設(shè)備上的存儲(chǔ)需求，通過對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行哈弗曼編碼、深度壓縮，減少模型的存儲(chǔ)占用和傳輸帶寬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述智能報(bào)警與預(yù)測(cè)模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立自適應(yīng)閾值模型，定期調(diào)整異常檢測(cè)的閾值，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)使用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)每個(gè)模態(tài)的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)，使用時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，基于歷史數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備的潛在故障點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)預(yù)測(cè)模型捕捉到潛在故障時(shí)，自動(dòng)生成預(yù)警信息，并通知維護(hù)人員，記錄預(yù)警日志。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口協(xié)議，包括opc?ua、mqtt，與電力控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，基于邊緣計(jì)算平臺(tái)的分析和預(yù)測(cè)結(jié)果，調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)，包括開關(guān)狀態(tài)、負(fù)載分配，與資產(chǎn)管理、維護(hù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接和集成，將不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面，提供全面的系統(tǒng)視圖。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述邊緣設(shè)備資源管理模塊根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載、任務(wù)優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊緣設(shè)備的各項(xiàng)資源使用情況并及時(shí)調(diào)整資源分配策略，在多個(gè)邊緣設(shè)備之間分配計(jì)算任務(wù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)邊緣設(shè)備的負(fù)載，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整任務(wù)分配策略。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述安全性增強(qiáng)模塊在數(shù)據(jù)傳輸過程中使用tls/ssl加密協(xié)議，對(duì)存儲(chǔ)在設(shè)備上的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保護(hù)靜態(tài)數(shù)據(jù)的安全性，采用多因素身份驗(yàn)證技術(shù)，根據(jù)用戶的角色和需求，限制用戶對(duì)不同功能和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述模擬與仿真模塊用于測(cè)試系統(tǒng)在不同操作場(chǎng)景和故障情況下的表現(xiàn)，模擬不同的操作場(chǎng)景和故障情況，測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)能力和故障處理能力，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)人體操作和系統(tǒng)的交互進(jìn)行模擬，測(cè)試新的算法和系統(tǒng)功能，在仿真環(huán)境中，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試，檢查其預(yù)測(cè)能力和性能。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊從電力設(shè)備中獲取各種類型的數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括溫度、壓力、電流、電壓傳感器信息，以及監(jiān)控?cái)z像頭拍攝的圖像或視頻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力設(shè)備多模態(tài)深度學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算平臺(tái)，所述邊緣計(jì)算平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、動(dòng)態(tài)模型更新模塊、邊緣計(jì)算優(yōu)化模塊、智能報(bào)警與預(yù)測(cè)模塊、上下游數(shù)據(jù)鏈路整合模塊、邊緣設(shè)備資源管理模塊、安全性增強(qiáng)模塊、模擬與仿真模塊，所述數(shù)據(jù)融合模塊在特征提取階段對(duì)不同模態(tài)的特征進(jìn)行拼接、加權(quán)融合或采用PCA數(shù)學(xué)變換，形成一個(gè)綜合的特征向量，在模型決策層，根據(jù)不同模態(tài)的模型輸出結(jié)果進(jìn)行融合，包括使用投票機(jī)制、加權(quán)評(píng)分或邏輯回歸。該發(fā)明通過集成多模態(tài)深度學(xué)習(xí)技術(shù)和邊緣計(jì)算架構(gòu)，為電力設(shè)備監(jiān)控和管理帶來了全面的性能提升和成本節(jié)約。

技術(shù)研發(fā)人員：鄺凡,張承周,汪萬偉,孫德興,龔子璇,溫皓涌,陳渠,任申
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6