本發(fā)明涉及智能配電，更具體地說，它涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廠房供配電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、廠房供配電系統(tǒng)是指為工業(yè)廠房?jī)?nèi)的各種生產(chǎn)設(shè)備、照明設(shè)施、空調(diào)系統(tǒng)等提供電力供應(yīng)的電氣系統(tǒng)，廠房供配電系統(tǒng)的功能主要包括：電力的傳輸、分配、調(diào)控和保護(hù)，通常由外部電網(wǎng)接入高壓電力，通過廠房?jī)?nèi)的配電設(shè)備（例如變壓器、配電柜等）將其轉(zhuǎn)換為低壓電力分配到廠房?jī)?nèi)的用電設(shè)備。

2、傳統(tǒng)的廠房供配電系統(tǒng)通常是通過電力監(jiān)測(cè)設(shè)備（例如智能電表、傳感器等）采集用電設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，通過人工預(yù)設(shè)規(guī)則結(jié)合自動(dòng)化控制程序來實(shí)現(xiàn)電力分配，其中自動(dòng)化控制程序可以是plc（可編程邏輯控制器）、dcs（分布式控制系統(tǒng)）等。然而，傳統(tǒng)的廠房供配電系統(tǒng)存在以下問題：1、廠房供配電調(diào)控通常以單個(gè)設(shè)備或區(qū)域?yàn)閱挝唬狈y(tǒng)一的調(diào)度機(jī)制，即無法根據(jù)實(shí)際負(fù)載需求動(dòng)態(tài)調(diào)整電力分配，導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的電力浪費(fèi)。2、缺乏對(duì)用電設(shè)備的用電需求和運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)能力，靜態(tài)的人工預(yù)設(shè)規(guī)則無法及時(shí)適應(yīng)突發(fā)的負(fù)載變化，導(dǎo)致電力響應(yīng)滯后。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廠房供配電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，解決上述背景技術(shù)中的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廠房供配電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊，其用于在預(yù)設(shè)時(shí)間段t1內(nèi)，按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔t采集廠房?jī)?nèi)m個(gè)用電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；

4、運(yùn)行參數(shù)包括：節(jié)假日標(biāo)識(shí)、班次標(biāo)識(shí)、環(huán)境溫度、輸出功率、額定功率、耗電量、電價(jià)、能效比、碳排放量和供電優(yōu)先級(jí)；

5、數(shù)據(jù)處理模塊，其用于對(duì)m個(gè)用電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理生成特征序列；

6、特征序列包括n個(gè)序列單元，第n個(gè)序列單元表示經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)，其中1≤n≤n，n=t1/t；

7、第一預(yù)測(cè)模塊，其用于將每個(gè)用電設(shè)備的特征序列輸入到第一預(yù)測(cè)模型，輸出的值表示用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的狀態(tài)參數(shù)；

8、狀態(tài)參數(shù)包括：用電預(yù)測(cè)量和能耗系數(shù)；

9、第二預(yù)測(cè)模塊，其用于將每個(gè)用電設(shè)備的特征序列輸入到第二預(yù)測(cè)模型，輸出的值表示用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的后k個(gè)時(shí)間段的狀態(tài)參數(shù)；

10、預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣構(gòu)建模塊，其用于將m個(gè)用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的狀態(tài)參數(shù)和后k個(gè)時(shí)間段的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行拼接獲得預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣；

11、預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣包括m行h列，預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣的元素值通過狀態(tài)參數(shù)表示，其中h=2×k；

12、配電方案生成模塊，其用于根據(jù)預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣通過粒子群算法生成配電方案。

13、進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)時(shí)間段t1、預(yù)設(shè)時(shí)間間隔t、用電設(shè)備的數(shù)量m、未來時(shí)間段t2和時(shí)間段k的數(shù)量均為自定義參數(shù)。

14、進(jìn)一步地，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理生成特征序列，包括以下步驟：

15、步驟s201，將運(yùn)行參數(shù)中的節(jié)假日標(biāo)識(shí)、班次標(biāo)識(shí)和供電優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)換為數(shù)值表示；

16、節(jié)假日標(biāo)識(shí)通過0或者1表示，其中0表示非節(jié)假日，1表示節(jié)假日；

17、班次標(biāo)識(shí)通過取值范圍為1到3的正整數(shù)表示，其中1表示早班，2表示中班，3表示晚班；

18、供電優(yōu)先級(jí)由人為自定義設(shè)定，并通過取值范圍為1到5的正整數(shù)表示，值越大表示優(yōu)先等級(jí)越高；

19、步驟s202，對(duì)運(yùn)行參數(shù)中的缺失值進(jìn)行插值填充處理；

20、對(duì)于運(yùn)行參數(shù)中的環(huán)境溫度、輸出功率、耗電量、電價(jià)和碳排放量的缺失值，通過取缺失值對(duì)應(yīng)相鄰兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的值的平均值進(jìn)行插值填充處理；

21、對(duì)于運(yùn)行參數(shù)中的節(jié)假日標(biāo)識(shí)、班次標(biāo)識(shí)、額定功率、能效比和供電優(yōu)先級(jí)的缺失值，通過隨機(jī)取缺失值對(duì)應(yīng)相鄰一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的值進(jìn)行插值填充處理；

22、步驟s203，通過min-max方法對(duì)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行歸一化處理生成特征序列。

23、進(jìn)一步地，第一預(yù)測(cè)模型由兩個(gè)第一單元、兩個(gè)第二單元、兩個(gè)第三單元、兩個(gè)第四單元、k個(gè)第一集成單元和k個(gè)第二集成單元組成；

24、第一單元、第二單元、第三單元和第四單元的輸入均為特征序列；

25、其中一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元的輸出均為用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的用電預(yù)測(cè)量，另外一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元的輸出均為用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的能耗系數(shù)；

26、k個(gè)第一集成單元分別用于對(duì)其中一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元輸出的用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的用電預(yù)測(cè)量進(jìn)行加權(quán)求和，每個(gè)第一集成單元中第一單元、第二單元、第三單元和第四單元的權(quán)重系數(shù)的總和值為1；

27、k個(gè)第二集成單元分別用于對(duì)另外一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元輸出的用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的能耗系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，每個(gè)第二集成單元中第一單元、第二單元、第三單元和第四單元的權(quán)重系數(shù)的總和值為1；

28、第一單元基于隨機(jī)森林構(gòu)建，第二單元基于輕量級(jí)梯度提升機(jī)構(gòu)建，第三單元基于分類梯度提升機(jī)構(gòu)建，第四單元基于極限梯度提升機(jī)構(gòu)建。

29、進(jìn)一步地，在預(yù)設(shè)時(shí)間段t1后，采集用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的耗電量和輸出功率，并結(jié)合用電設(shè)備的能效比計(jì)算獲得能耗系數(shù)作為用于訓(xùn)練第一預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練樣本的樣本標(biāo)簽，其中能耗系數(shù)等于耗電量/（輸出功率×能效比）。

30、進(jìn)一步地，第二預(yù)測(cè)模型由不包括k個(gè)第一集成單元和k個(gè)第二集成單元的第一預(yù)測(cè)模型、第一時(shí)序分析層、第一隱藏層、第一拼接層、第二時(shí)序分析層、第二隱藏層、第二拼接層、k個(gè)第一分類器和k個(gè)第二分類器組成；

31、第一時(shí)序分析層輸入特征序列，輸出第一隱藏向量；

32、第一隱藏層的輸入為第一向量，第一向量的維度數(shù)量為4×k，分別對(duì)應(yīng)第一預(yù)測(cè)模型的其中一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元輸出的用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的用電預(yù)測(cè)量，第一隱藏層的輸出為第一更新向量；

33、第一拼接層用于將第一隱藏向量和第一更新向量進(jìn)行拼接獲得第一組合向量；

34、第二時(shí)序分析層輸入特征序列，輸出第二隱藏向量；

35、第二隱藏層的輸入為第二向量，第二向量的維度數(shù)量為4×k，分別對(duì)應(yīng)第一預(yù)測(cè)模型的另外一個(gè)第一單元、第二單元、第三單元和第四單元輸出的用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的前k個(gè)時(shí)間段的能耗系數(shù)，第二隱藏層的輸出為第二更新向量；

36、第二拼接層用于將第二隱藏向量和第二更新向量進(jìn)行拼接獲得第二組合向量；

37、將第一組合向量輸入到k個(gè)第一分類器，k個(gè)第一分類器的分類空間表示用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的后k個(gè)時(shí)間段的用電預(yù)測(cè)量；

38、將第二組合向量輸入到k個(gè)第二分類器，k個(gè)第二分類器的分類空間表示用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的后k個(gè)時(shí)間段的能耗系數(shù)；

39、第一時(shí)序分析層和第二時(shí)序分析層均基于gru模型構(gòu)建。

40、進(jìn)一步地，第一隱藏層的計(jì)算公式和第二隱藏層的計(jì)算公式相同，第一隱藏層的計(jì)算公式如下：

41、；

42、其中表示第一隱藏層輸出的第一更新向量，表示第一隱藏層輸入的第一向量，和分別表示第一權(quán)重參數(shù)和第二權(quán)重參數(shù)，和分別表示第一偏置參數(shù)和第二偏置參數(shù)，swish表示swish激活函數(shù)，gelu表示gelu激活函數(shù)。

43、進(jìn)一步地，在預(yù)設(shè)時(shí)間段t1后，采集用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的后k個(gè)時(shí)間段的耗電量和輸出功率，并結(jié)合用電設(shè)備的能效比計(jì)算獲得能耗系數(shù)作為用于訓(xùn)練第二預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練樣本的樣本標(biāo)簽，其中能耗系數(shù)等于耗電量/（輸出功率×能效比）。

44、進(jìn)一步地，粒子群算法的初始化種群的所有個(gè)體均通過矩陣編碼表示，矩陣編碼包括m行h列，第m行第h列的元素值表示第m個(gè)用電設(shè)備在未來時(shí)間段t2內(nèi)的第h個(gè)時(shí)間段的輸出功率調(diào)節(jié)值，其中1≤m≤m，1≤h≤h，矩陣編碼的元素值均滿足約束條件，在粒子群算法的每個(gè)迭代次數(shù)中，通過目標(biāo)函數(shù)計(jì)算獲得初始化種群的所有個(gè)體的適應(yīng)度值，直至滿足迭代終止條件，將初始化種群中適應(yīng)度值最大的個(gè)體的矩陣編碼輸出作為配電方案；

45、約束條件包括：每個(gè)用電設(shè)備在每個(gè)時(shí)間段的輸出功率調(diào)節(jié)值不能超過其輸出功率的上下限值，其中每個(gè)用電設(shè)備的輸出功率的上下限值均為自定義參數(shù)；每個(gè)用電設(shè)備在每個(gè)時(shí)間段的輸出功率調(diào)節(jié)值乘以一個(gè)時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)必須大于等于預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣中對(duì)應(yīng)的用電預(yù)測(cè)量；在每個(gè)時(shí)間段所有用電設(shè)備的輸出功率調(diào)節(jié)值不能超過配電功率總量，其中配電功率總量為自定義參數(shù)；

46、迭代終止條件包括：迭代次數(shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)，其中最大迭代次數(shù)為自定義參數(shù)；在連續(xù)3個(gè)迭代次數(shù)內(nèi)，適應(yīng)度值的最大值的變化率不超過5%。

47、進(jìn)一步地，目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算公式如下：

48、；

49、其中fit表示適應(yīng)度值，表示矩陣編碼的第m行第h列對(duì)應(yīng)的輸出功率調(diào)節(jié)值，表示預(yù)測(cè)狀態(tài)矩陣的第m行第h列對(duì)應(yīng)的能耗系數(shù)，和分別表示第m個(gè)用電設(shè)備在第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電價(jià)和碳排放量。

50、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)捕捉用電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)在時(shí)間維度上的變化特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來多個(gè)時(shí)間段的用電量和能耗的預(yù)測(cè)，并結(jié)合粒子群算法實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房?jī)?nèi)用電設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度，從而減少電力浪費(fèi)，提高電力響應(yīng)的速度。