基于物联网平台的能源数据管理系统及方法与流程

1.本发明涉及能源管理技术领域，具体为基于物联网平台的能源数据管理系统及方法。


背景技术：

2.随着电力技术的发展，优质可靠的电力能源已经成为企业生产的基本前提，尤其是大型配电系统的运用，实现了用户对电能的供应与调控。但是，由于企业用电并不稳定，配电系统的工作状态处于不停切换的过程中，不仅用电数据难以统计，需要频繁切换工作状态的配电设备如滤波柜和补偿柜也更容易发生元件老化现象。当元件老化到一定程度时，其温度会急速上升，很可能引起配电设备起火，为企业带来安全隐患。
3.现有的能源数据管理方案侧重于对配电设备的实时监测，当监测到设备元件存在温度过高或电力数据异常等问题时断开设备的电力供应，向运维人员发出警报，通知其更换元件，实现对电力设备安全隐患的排查。但在运维人员接收到警报时，企业的生产线往往处于工作状态之中，即使只是单个设备的单个元件出现了损坏，更换元件时也需要切断整个电力系统的电力供应，在此期间企业生产会因为缺乏电力供应而暂停，带来不必要的损失。
4.此外，在交流电压下，单个设备，特别是包含大量电容与电感元件的设备，突然断电时会在电力系统中产生一定的自感电流，容易损坏正常运行的其他电力设备，带来为企业带来财产损失与安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于物联网平台的能源数据管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于物联网平台的能源数据管理系统，包括：设备监测模块、智能通讯模块、云分析模块、风险处置模块和维修通知模块；
7.所述设备监测模块用于收集电力传感器中采集到的电压和电流数据，计算电力系统的负载值与设备的功率信息，收集元件传感器采集到的元件数据，将数据存入数据库；
8.所述智能通讯模块用于从数据库中读取采集到的各类数据，通过无线网卡把数据上传到云平台，同时接收云平台发送的命令，将命令信息传送给各用电设备；
9.所述云分析模块用于将上传的数据进行可视化处理，并整理成图表以供运维人员参考；根据云平台中元件的数据，计算各元件的风险系数，筛选出风险系数高于安全参数值的元件，将该元件标记为风险元件，包含风险元件的设备标记为风险设备，计算风险设备的安全电压，并根据电力系统参数计算每秒电压降低的梯度；
10.所述风险处置模块用于检测到被系统标记为风险状态的设备时，向智能通讯模块发出对该设备的等待维修指令，让维修人员提前准备更换元件；通过云平台，向电力系统发
出转接命令，按计算出的每秒电压降低梯度逐步减小风险设备的电压供应，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；设备停止工作后再通知维修人员设备进行元件更换；
11.所述维修通知模块用于接收到智能通讯模块的指令，向用户终端提供电力数据与可视化图表，在接收到风险设备通知时，将风险设备与风险元件的编号通知运维人员，令其提前准备更换元件，在风险设备停止工作时，通知运维人员前往更换存在风险的元件，维修完毕后，向物联网发送维修结束信息，系统重新将维修后的设备接入电力系统，去除其风险标记；
12.进一步的，所述设备监测模块包括：负载检测单元、功率检测单元、元件检测单元与数据库单元；
13.负载检测单元用于测量整个电力系统的总电压与总电流，根据测得的电压与电流数据计算电力系统的总负载，将数据存入数据库模块；
14.功率检测单元用于检测单个设备的电流与电压数据，根据测得的电压、电流数据，计算设备的功率，将设备编号、设备种类、设备自感系数以及设备在每一个时间点的电压、电流和功率数据存入数据库；
15.元件检测单元用于检测电容元件电容、电阻元件电阻和断路器开合数据，根据得到的数据计算电容元件的电容值和电阻元件的电阻值，将采集到的数据存入数据库；
16.数据库单元用于存放采集来的各种数据；
17.进一步的，所述云分析模块包括：可视化处理单元、设备状态判别单元、元件风险计算单元和电压梯度计算单元；
18.可视化处理单元用于接收上传到云平台的信息，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，将图表反馈到用户终端；为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图，将图表反馈到用户终端；
19.元件风险计算单元用于每隔预设时间检测一次元件的电容电阻值变化，每两次检测到的电容电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，将元件的风险系数与系统预设的安全参数值相比较，若元件风险系数大于安全参数值，将其标记为风险元件；检测断路器的开合总次数，当断路器的开合总次数达到其使用寿命时，将断路器标记为风险元件，把含有风险元件的设备标记为风险设备；
20.设备状态判别单元用于将含有风险元件的设备标记为风险设备，根据其含有风险元件的数量与风险元件的种类，计算设备的安全电压；
21.电压梯度计算单元用于读取风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度，将计算出的数据反馈给云平台；
22.所述风险处置单元包括：风险设备监测单元、电路切换单元和电力恢复单元；
23.风险设备监测单元用于检测含有风险元件的风险设备，记录设备的编号、设备的名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，将数据发送给智能通讯模块，由智能通讯模块进行数据传达，检测风险设备的运行状态，当风险设备停止工作，向智能通讯模块发送通知；
24.电路切换单元用于读取风险设备的安全电压，当该设备电压高于风险设备的安全
电压值时，按计算出的每秒电压降低幅度逐步降低风险设备的电压，直到降低到安全电压为止；
25.电力恢复单元用于接收到维修结束信息后，将维修后的风险设备与电力系统重新连接起来，去除其风险设备标记，恢复系统正常运转。
26.所述维修通知模块包括：用户终端单元和用户控制单元；
27.用户终端单元用于接收云平台提供的图表和设备数据，通过软件应用将其显示在用户终端上，发现风险设备时向用户终端发出警告，提供风险设备的编号、名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，通知维修人员提前准备维修材料，当接收到风险设备的停止工作通知时，向用户发送维修提示；
28.用户控制单元用于接收用户传来的结束维修指令，向用户终端反馈重新供电信息后，把恢复电力供应的指令传输给物联网云平台。
29.基于物联网的能源数据管理方法，包括以下步骤：
30.s100.在设备与元件中嵌入传感器，电力系统工作之后，每隔预设时间，传感器记录设备数据与元件数据，同时，根据每一台设备的电压与电流值计算其实际功率，根据电力系统的整体的电流与电压值计算电力系统的负载值；
31.s200.将步骤s100中传感器记录下的数据、电力系统功率、电力系统负载值、该设备的编号与该设备的类型实时上传到云平台以供步骤s300进行分析；
32.s300.云平台接收到步骤s200中传来的数据后，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，绘制每一个元件的电容与电阻变化曲线图；
33.s400.对电容元件的电容值和电阻元件的电阻值进行监测，每两次上传的电容值或电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，当一个元件的风险系数大于系统预设的安全参数值时，将该元件标记为风险元件，检测断路器的开合次数，当一个断路器的开合总次数达到其使用寿命的时，将该断路器标记为风险元件，将含有风险元件的设备标记为风险设备；
34.s500.读取步骤s400中风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度；根据所含风险元件的数量与种类计算风险设备的安全电压；
35.s600.根据步骤s500中计算到的安全电压，当风险设备电压大于其安全电压时，逐步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于步骤s500中计算出的每秒电压梯度值，直到风险设备的电压降低到安全电压为止，通过云平台向维修人员发出维修通知，并提供风险设备与风险元件的名称和编号信息，在维修完毕后重新接入该设备并取消其标记；
36.进一步的，步骤s100包括：
37.步骤s101.每隔预设的时间t0，记录一次传感器测得的电力系统总电压v0，总电流i0，设备的电压v1，设备电流i1，电容元件的电容为c，电阻元件的电阻为r，断路器开合状态记为s，其中s＝1时代表断路器断开电路，s＝0代表断路器未断开电路；
38.步骤s102.计算每一台设备的实际功率p1，所述p1＝v1*i1，计算电力系统的负载r0，其中r0＝v0/i0；
39.在步骤s300中，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图；
40.进一步的，步骤s400包括：
41.步骤s401.对电容元件进行监测，一个电容元件在时刻t0测得的电容值记为c1，在下一时刻2t0测得的电容值记为c2，计算电容风险系数e1，其中e1＝|c1-c2|，当e》ec0时，其中ec0代表电容元件的安全参数，将该电容元件标记为风险元件；
42.步骤s402对电阻元件进行监测，一个电阻元件在时刻t0测得的电阻值记为r1，在下一时刻2t0测得的电阻值记为r2，计算其风险系数e2，其中e2＝|r1-r2|，当e2》er0时，其中er0代表电阻元件的安全参数，将该电阻元件标记为风险元件；
43.步骤s403.统计断路器的总开合次数记为s1，断路器寿命记为s0，当一个断路器的s1》s2时，将该断路器标记为风险元件；
44.步骤s404.将含有风险元件的设备标记为风险设备；
45.进一步的，在步骤s500中，根据云平台获取的数据，系统获取从风险设备上采集过的历史最大电流，将其记为imax，按以下公式计算设备的每秒电压梯度δu：
46.δu＝l*r0*(imax-i1)
47.其中，设备电流为i1，电力系统总负载为r0，设备的自感系数为l；
48.按以下公式计算风险设备的安全电压u：
49.u＝v1-(a*u1+b*u2+c*u3)
50.其中，设备电压为v1，风险电容元件的数量为a，风险电阻元件的数量为b，风险断路器元件的数量为c，u1代表风险电容元件安全电压，u2代表风险电阻元件安全电压，u2代表风险断路器元件安全电压，u1、u2和u3预设在系统中；
51.进一步的，步骤s600包括：
52.步骤s601：逐步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于δu，δu随着设备电流i1的变化实时更新，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；
53.步骤s602：检测风险设备状态，在风险设备停止工作时发出提醒；
54.步骤s603：收到提醒后，通过云平台向维修人员发出维修通知，所述维修通知包括：待维修的设备编号、设备种类、元件编号和元件种类；维修结束后，重新接入该风险设备，并取消其标记。
55.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
56.1.本发明基于物联网技术，将对设备数据的实时监测数据上传到云平台，使运维人员能够随时了解电力设备的运行状态，对电力设备进行相应调整；
57.2.本发明可以建立电力系统工作模型，对企业内部每一个电力设备进行统一管理，当检测到设备风险时，通过云平台自动通知运维人员，并智能分析风险设备的工作状态，逐步降低风险设备的功率直到其能够安全工作，使自感电流不高于设备正常工作时的最大电流，防止在更换元件的过程中，因设备突然断电而产生的感生电流对其他电力设备造成损坏，实现对设备的自感保护，避免安全事故的发生；
58.3.本发明能够实时监测每一个元件的参数，评估每一个元件的风险系数，并将其告知运维人员；维持风险设备在低功率下运行，以保证安全，在风险设备停止工作时，通知维修人员对高风险系数的元件进行更换，实现了热维修与预防性维护，避免企业在生产设备运行过程中需要断电停产来等待电力系统维修结束的情况出现。
附图说明
59.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
60.图1是本发明基于物联网平台的能源数据管理系统的结构示意图；
61.图2是本发明基于物联网平台的能源数据管理方法的步骤示意图；
具体实施方式
62.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。
63.请参阅图1，本发明提供技术方案：基于物联网平台的能源数据管理系统，包括：设备监测模块、智能通讯模块、云分析模块、风险处置模块和维修通知模块；
64.所述设备监测模块用于收集电力传感器中采集到的电压和电流数据，计算电力系统的负载值与设备的功率信息，收集元件传感器采集到的元件数据，将数据存入数据库；
65.所述设备监测模块包括：负载检测单元、功率检测单元、元件检测单元与数据库单元；
66.负载检测单元用于测量整个电力系统的总电压与总电流，根据测得的电压与电流数据计算电力系统的总负载，将数据存入数据库模块；
67.功率检测单元用于检测单个设备的电流与电压数据，根据测得的电压、电流数据，计算设备的功率，将设备编号、设备种类、设备自感系数以及设备在每一个时间点的电压、电流和功率数据存入数据库；
68.元件检测单元用于检测电容元件电容、电阻元件电阻和断路器开合数据，根据得到的数据计算电容元件的电容值和电阻元件的电阻值，将采集到的数据存入数据库；
69.数据库单元用于存放采集来的各种数据；
70.所述智能通讯模块用于从数据库中读取采集到的各类数据，通过无线网卡把数据上传到云平台，同时接收云平台发送的命令，将命令信息传送给各用电设备；
71.所述云分析模块用于将上传的数据进行可视化处理，并整理成图表以供运维人员参考；根据云平台中元件的数据，计算各元件的风险系数，筛选出风险系数高于安全参数值的元件，将该元件标记为风险元件，包含风险元件的设备标记为风险设备，计算风险设备的安全电压，并根据电力系统参数计算每秒电压降低的梯度；
72.所述云分析模块包括：可视化处理单元、设备状态判别单元、元件风险计算单元和电压梯度计算单元；
73.可视化处理单元用于接收上传到云平台的信息，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，将图表反馈到用户终端；为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图，将图表反馈到用户终端；
74.元件风险计算单元用于每隔预设时间检测一次元件的电容电阻值变化，每两次检测到的电容电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，将元件的风险系数与系统预设的安全
参数值相比较，若元件风险系数大于安全参数值，将其标记为风险元件；检测断路器的开合总次数，当断路器的开合总次数达到其使用寿命时，将断路器标记为风险元件，把含有风险元件的设备标记为风险设备；
75.设备状态判别单元用于将含有风险元件的设备标记为风险设备，根据其含有风险元件的数量与风险元件的种类，计算设备的安全电压；
76.电压梯度计算单元用于读取风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度，将计算出的数据反馈给云平台；
77.所述风险处置模块用于检测到被系统标记为风险状态的设备时，向智能通讯模块发出对该设备的等待维修指令，让维修人员提前准备更换元件；通过云平台，向电力系统发出转接命令，按计算出的每秒电压降低梯度逐步减小风险设备的电压供应，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；设备停止工作后再通知维修人员设备进行元件更换；
78.所述风险处置单元包括：风险设备监测单元、电路切换单元和电力恢复单元；
79.风险设备监测单元用于检测含有风险元件的风险设备，记录设备的编号、设备的名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，将数据发送给智能通讯模块，由智能通讯模块进行数据传达，检测风险设备的运行状态，当风险设备停止工作，向智能通讯模块发送通知；
80.电路切换单元用于读取风险设备的安全电压，当该设备电压高于风险设备的安全电压值时，按计算出的每秒电压降低幅度逐步降低风险设备的电压，直到降低到安全电压为止；
81.电力恢复单元用于接收到维修结束信息后，将维修后的风险设备与电力系统重新连接起来，去除其风险设备标记，恢复系统正常运转。
82.所述维修通知模块用于接收到智能通讯模块的指令，向用户终端提供电力数据与可视化图表，在接收到风险设备通知时，将风险设备与风险元件的编号通知运维人员，令其提前准备更换元件，在风险设备停止工作时，通知运维人员前往更换存在风险的元件，维修完毕后，向物联网发送维修结束信息，系统重新将维修后的设备接入电力系统，去除其风险标记；
83.所述维修通知模块包括：用户终端单元和用户控制单元；
84.用户终端单元用于接收云平台提供的图表和设备数据，通过软件应用将其显示在用户终端上，发现风险设备时向用户终端发出警告，提供风险设备的编号、名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，通知维修人员提前准备维修材料，当接收到风险设备的停止工作通知时，向用户发送维修提示；
85.用户控制单元用于接收用户传来的结束维修指令，向用户终端反馈重新供电信息后，把恢复电力供应的指令传输给物联网云平台。
86.基于物联网的能源数据管理方法，包括以下步骤：
87.s100.在设备与元件中嵌入传感器，电力系统工作之后，每隔预设时间，传感器记录设备数据与元件数据，同时，根据每一台设备的电压与电流值计算其实际功率，根据电力系统的整体的电流与电压值计算电力系统的负载值；
88.步骤s100包括：
89.步骤s101.每隔预设的时间t0，记录一次传感器测得的电力系统总电压v0，总电流i0，设备的电压v1，设备电流i1，电容元件的电容为c，电阻元件的电阻为r，断路器开合状态记为s，其中s＝1时代表断路器断开电路，s＝0代表断路器未断开电路；
90.步骤s102.计算每一台设备的实际功率p1，所述p1＝v1*i1，计算电力系统的负载r0，其中r0＝v0/i0；
91.s200.将步骤s100中传感器记录下的数据、电力系统功率、电力系统负载值、该设备的编号与该设备的类型实时上传到云平台以供步骤s300进行分析；
92.s300.云平台接收到步骤s200中传来的数据后，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，绘制每一个元件的电容与电阻变化曲线图；
93.在步骤s300中，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图；
94.s400.对电容元件的电容值和电阻元件的电阻值进行监测，每两次上传的电容值或电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，当一个元件的风险系数大于系统预设的安全参数值时，将该元件标记为风险元件，检测断路器的开合次数，当一个断路器的开合总次数达到其使用寿命的时，将该断路器标记为风险元件，将含有风险元件的设备标记为风险设备；
95.步骤s400包括：
96.步骤s401.对电容元件进行监测，一个电容元件在时刻t0测得的电容值记为c1，在下一时刻2t0测得的电容值记为c2，计算电容风险系数e1，其中e1＝|c1-c2|，当e》ec0时，其中ec0代表电容元件的安全参数，将该电容元件标记为风险元件；
97.步骤s402对电阻元件进行监测，一个电阻元件在时刻t0测得的电阻值记为r1，在下一时刻2t0测得的电阻值记为r2，计算其风险系数e2，其中e2＝|r1-r2|，当e2》er0时，其中er0代表电阻元件的安全参数，将该电阻元件标记为风险元件；
98.步骤s403.统计断路器的总开合次数记为s1，断路器寿命记为s0，当一个断路器的s1》s2时，将该断路器标记为风险元件；
99.步骤s404.将含有风险元件的设备标记为风险设备；
100.s500.读取步骤s400中风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度；根据所含风险元件的数量与种类计算风险设备的安全电压；
101.在步骤s500中，根据云平台获取的数据，系统获取从风险设备上采集过的历史最大电流，将其记为imax，按以下公式计算设备的每秒电压梯度δu：
102.δu＝l*r0*(imax-i1)
103.其中，设备电流为i1，电力系统总负载为r0，设备的自感系数为l；
104.按以下公式计算风险设备的安全电压u：
105.u＝v1-(a*u1+b*u2+c*u3)
106.其中，设备电压为v1，风险电容元件的数量为a，风险电阻元件的数量为b，风险断路器元件的数量为c，u1代表风险电容元件安全电压，u2代表风险电阻元件安全电压，u2代表风险断路器元件安全电压，u1、u2和u3预设在系统中；
107.s600.根据步骤s500中计算到的安全电压，当风险设备电压大于其安全电压时，逐
步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于步骤s500中计算出的每秒电压梯度值，直到风险设备的电压降低到安全电压为止，通过云平台向维修人员发出维修通知，并提供风险设备与风险元件的名称和编号信息，在维修完毕后重新接入该设备并取消其标记；
108.步骤s600包括：
109.步骤s601：逐步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于δu，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；
110.步骤s602：检测风险设备状态，在风险设备停止工作时发出提醒；
111.步骤s603：收到提醒后，通过云平台向维修人员发出维修通知，所述维修通知包括：待维修的设备编号、设备种类、元件编号和元件种类；维修结束后，重新接入该风险设备，并取消其标记。
112.实施例：
113.一个电力系统内共有4台相同种类的设备，设备编号分别为1、2、3和4，设备参数如下：设备额定功率p0＝1100w，设备电感系数l＝2，电容元件的安全系数ec0＝0.1f，电阻元件的安全系数er0＝1ω，采样间隔t0＝30秒，断路器寿命s0＝1000次，电力系统接入220v恒压交流电，系统预设u1＝10，u2＝5，u3＝50；
114.电力系统开始工作后，系统设备检测模块检测到设备1电压为220v，电流为5a，设备2电压为220v，电流为2a，设备3电压为220v，电流为1a，设备4电压为220v，电流为3a，电力系统总电压220v，电流为11a，计算总负载r0＝20ω；
115.第一次检测设备1中的8个电容元件此时电容值为1f，2个电阻元件此时电阻值为100ω，断路器已经开合500次，第二次检测到8个电容元件电容值为1.2f，2个电阻元件电阻值为101ω，系统将采集到的所有数据通过智能通讯模块上传到物联网云平台；
116.云平台接收到数据，计算得设备1功率为1100w，设备2功率为440w，设备3功率为220w，设备4功率为660w，将每一台设备的电流、电压和功率数据记录进数据库中，与之前收到的数据一起做成折线图，将图表发送给用户终端；
117.云平台所有检测元件的电容与电阻变化，将其绘制成图表发送给用户终端；检测到设备1中所述电容的风险系数e1＝0.2f，超过电容元件的安全系数，系统将8个电容元件标记为风险元件，记录其编号，所述电阻的风险系数e2＝1ω，不大于电阻元件的安全系数，断路器开合次数s1《s0,不处于风险范围内，由于含有风险元件，将设备1标记为风险设备；
118.系统记录下风险设备的编号和风险元件的编号，将其反馈给用户终端；统计设备1的历史最大电流imax＝6a，计算设备1的每秒电压梯度δu＝2*20*(6-5)＝40v，安全电压u＝140v，将设备1两端的电压每秒下降40v，直到其电压降低到140v为止；向用户终端发去维修通知，等待维修完毕后，重新将设备1接入电力系统，并去除其标记。
119.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
120.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于物联网平台的能源数据管理系统，其特征在于，所述系统包括：设备监测模块、智能通讯模块、云分析模块、风险处置模块和维修通知模块；所述设备监测模块用于收集电力传感器中采集到的电压和电流数据，计算电力系统的负载值与设备的功率信息，收集元件传感器采集到的元件数据，将数据存入数据库；所述智能通讯模块用于从数据库中读取采集到的各类数据，通过无线网卡把数据上传到云平台，同时接收云平台发送的命令，将命令信息传送给各用电设备；所述云分析模块用于将上传的数据进行可视化处理，并整理成图表以供运维人员参考；根据云平台中元件的数据，计算各元件的风险系数，筛选出风险系数高于安全参数值的元件，将该元件标记为风险元件，包含风险元件的设备标记为风险设备，计算风险设备的安全电压，并根据电力系统参数计算每秒电压降低的梯度；所述风险处置模块用于检测到被系统标记为风险状态的设备时，向智能通讯模块发出对该设备的等待维修指令，让维修人员提前准备更换元件；通过云平台，向电力系统发出转接命令，按计算出的每秒电压降低梯度逐步减小风险设备的电压供应，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；设备停止工作后再通知维修人员设备进行元件更换；所述维修通知模块用于接收到智能通讯模块的指令，向用户终端提供电力数据与可视化图表，在接收到风险设备通知时，将风险设备与风险元件的编号通知运维人员，令其提前准备更换元件，在风险设备停止工作时，通知运维人员前往更换存在风险的元件，维修完毕后，向物联网发送维修结束信息，系统重新将维修后的设备接入电力系统，去除其风险标记。2.根据权利要求1所述的基于物联网平台的能源数据管理系统，其特征在于：所述设备监测模块包括：负载检测单元、功率检测单元、元件检测单元与数据库单元；负载检测单元用于测量整个电力系统的总电压与总电流，根据测得的电压与电流数据计算电力系统的总负载，将数据存入数据库模块；功率检测单元用于检测单个设备的电流与电压数据，根据测得的电压、电流数据，计算设备的功率，将设备编号、设备种类、设备自感系数以及设备在每一个时间点的电压、电流和功率数据存入数据库；元件检测单元用于检测电容元件电容、电阻元件电阻和断路器开合数据，根据得到的数据计算电容元件的电容值和电阻元件的电阻值，将采集到的数据存入数据库；数据库单元用于存放采集来的各种数据。3.根据权利要求1所述的基于物联网平台的能源数据管理系统，其特征在于：所述云分析模块包括：可视化处理单元、元件风险计算单元、设备状态判别单元和电压梯度计算单元；可视化处理单元用于接收上传到云平台的信息，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，将图表反馈到用户终端；为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图，将图表反馈到用户终端；元件风险计算单元用于每隔预设时间检测一次元件的电容电阻值变化，每两次检测到的电容电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，将元件的风险系数与系统预设的安全参数值相比较，若元件风险系数大于安全参数值，将其标记为风险元件；检测断路器的开合总次
数，当断路器的开合总次数达到其使用寿命时，将断路器标记为风险元件，把含有风险元件的设备标记为风险设备；设备状态判别单元用于将含有风险元件的设备标记为风险设备，根据其含有风险元件的数量与风险元件的种类，计算设备的安全电压；电压梯度计算单元用于读取风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度，将计算出的数据反馈给云平台。4.根据权利要求1所述的基于物联网平台的能源数据管理系统，其特征在于：所述风险处置单元包括：风险设备监测单元、电路切换单元和电力恢复单元；风险设备监测单元用于检测含有风险元件的风险设备，记录设备的编号、设备的名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，将数据发送给智能通讯模块，由智能通讯模块进行数据传达，检测风险设备的运行状态，当风险设备停止工作，向智能通讯模块发送通知；电路切换单元用于读取风险设备的安全电压，当该设备电压高于风险设备的安全电压值时，按计算出的每秒电压降低幅度逐步降低风险设备的电压，直到降低到安全电压为止；电力恢复单元用于接收到维修结束信息后，将维修后的风险设备与电力系统重新连接起来，去除其风险设备标记，恢复系统正常运转。5.根据权利要求1所述的基于物联网平台的能源数据管理系统，其特征在于：所述维修通知模块包括：用户终端单元和用户控制单元；用户终端单元用于接收云平台提供的图表和设备数据，通过软件应用将其显示在用户终端上，发现风险设备时向用户终端发出警告，提供风险设备的编号、名称、风险元件的编号和风险元件的名称数据，通知维修人员提前准备维修材料，当接收到风险设备的停止工作通知时，向用户发送维修提示；用户控制单元用于接收用户传来的结束维修指令，向用户终端反馈重新供电信息后，把恢复电力供应的指令传输给物联网云平台。6.基于物联网平台的能源数据管理方法，其特征在于：包含以下步骤：s100.在设备与元件中嵌入传感器，电力系统工作之后，每隔预设时间，传感器记录设备数据与元件数据，同时，根据每一台设备的电压与电流值计算其实际功率，根据电力系统的整体的电流与电压值计算电力系统的负载值；s200.将步骤s100中传感器记录下的数据、电力系统功率、电力系统负载值、该设备的编号与该设备的类型实时上传到云平台以供步骤s300进行分析；s300.云平台接收到步骤s200中传来的数据后，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，绘制每一个元件的电容与电阻变化曲线图；s400.对电容元件的电容值和电阻元件的电阻值进行监测，每两次上传的电容值或电阻值相减并取绝对值得出其风险系数，当一个元件的风险系数大于系统预设的安全参数值时，将该元件标记为风险元件，检测断路器的开合次数，当一个断路器的开合总次数达到其使用寿命的时，将该断路器标记为风险元件，将含有风险元件的设备标记为风险设备；s500.读取步骤s400中风险设备的实时电压值和电流值，根据该设备的最高电流、电力系统的负载和该设备的自感系数计算设备的每秒电压梯度；根据所含风险元件的数量与种类计算风险设备的安全电压；
s600.根据步骤s500中计算到的安全电压，当风险设备电压大于其安全电压时，逐步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于步骤s500中计算出的每秒电压梯度值，直到风险设备的电压降低到安全电压为止，通过云平台向维修人员发出维修通知，并提供风险设备与风险元件的名称和编号信息，在维修完毕后重新接入该设备并取消其标记。7.根据权利要求6所述的基于物联网平台的能源数据管理方法，其特征在于：步骤s100包括：步骤s101.每隔预设的时间t0，记录一次传感器测得的电力系统总电压v0，总电流i0，设备的电压v1，设备电流i1，电容元件的电容为c，电阻元件的电阻为r，断路器开合状态记为s，其中s＝1时代表断路器断开电路，s＝0代表断路器未断开电路；步骤s102.计算每一台设备的实际功率p1，所述p1＝v1*i1，计算电力系统的负载r0，其中r0＝v0/i0；在步骤s300中，以时间为横坐标，分别以每一台设备的电流、电压和功率为纵坐标，绘制每一台设备的电流、电压和功率折线图，为每一台设备的每一个电容元件绘制电容随时间变化的曲线图，为每一台设备的每一个电阻元件绘制电阻随时间变化的曲线图。8.根据权利要求6所述的基于物联网平台的能源数据管理方法，其特征在于：步骤s400包括：步骤s401.对电容元件进行监测，一个电容元件在时刻t0测得的电容值记为c1，在下一时刻2t0测得的电容值记为c2，计算电容风险系数e1，其中e1＝|c1-c2|，当e>ec0时，其中ec0代表电容元件的安全参数，将该电容元件标记为风险元件；步骤s402对电阻元件进行监测，一个电阻元件在时刻t0测得的电阻值记为r1，在下一时刻2t0测得的电阻值记为r2，计算其风险系数e2，其中e2＝|r1-r2|，当e2>er0时，其中er0代表电阻元件的安全参数，将该电阻元件标记为风险元件；步骤s403.统计断路器的总开合次数记为s1，断路器寿命记为s0，当一个断路器的s1>s2时，将该断路器标记为风险元件；步骤s404.将含有风险元件的设备标记为风险设备；在步骤s500中，根据云平台获取的数据，系统获取从风险设备上采集过的历史最大电流，将其记为imax，按以下公式计算设备的每秒电压梯度δu：δu＝l*r0*(imax-i1)其中，设备电流为i1，电力系统总负载为r0，设备的自感系数为l；按以下公式计算风险设备的安全电压u：u＝v1-(a*u1+b*u2+c*u3)其中，设备电压为v1，风险电容元件的数量为a，风险电阻元件的数量为b，风险断路器元件的数量为c，u1代表风险电容元件安全电压，u2代表风险电阻元件安全电压，u2代表风险断路器元件安全电压，u1、u2和u3预设在系统中。9.根据权利要求6所述的基于物联网平台的能源数据管理方法，其特征在于：步骤s600包括：步骤s601：逐步减小风险设备上的电压，每秒减少的电压值等于δu，直到风险设备的电压降低到安全电压为止；步骤s602：检测风险设备状态，在风险设备停止工作时发出提醒；
步骤s603：收到提醒后，通过云平台向维修人员发出维修通知，所述维修通知包括：待维修的设备编号、设备种类、元件编号和元件种类；维修结束后，重新接入该风险设备，并取消其标记。

技术总结
本发明公开了基于物联网平台的能源数据管理系统及方法，所述系统包括：包括：设备监测模块、智能通讯模块、云分析模块、风险处置模块和维修通知模块，设备检测模块用于检测电力设备的数据，智能通讯模块用于向数据云端上传数据，云分析模块用于分析数据，制作数据图表并标记风险元件，风险处置模块用于检测含有风险元件的设备并缓慢降低其电压，维修通知模块用于向用户终端发送维修通知，本发明能够对电力设备与其中的元件进行实时检测，避免造成安全事故，实现了在系统不断电的情况下对风险元件的热维修，同时降低设备自感电流对电力系统的影响，保障了电力系统的安全性。保障了电力系统的安全性。保障了电力系统的安全性。


技术研发人员：胡迪 胡道浩 陈强
受保护的技术使用者：江苏莱宝电力股份有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/19