基于嵌入式Linux电力网关设计与用电异常行为分析

发布时间：2021-11-08 01:43

　　随着“泛在电力物联网”的提出,信息化与智能化已经成为智能电网的一个发展方向。一方面,利用通信技术,实现底层电气设备和云平台的广泛交流;另一方面,随着人工智能、数据挖掘技术的逐渐成熟,电网数据价值需要更深一步的挖掘,更好地完善应用层的用户服务。电网企业可以通过两个方面实现业务转型升级,促进社会经济的可持续发展。目前,仍有部分电气设备不能满足物联网发展的要求,但更换这些电气设备的成本比较昂贵。本文设计并制作了一款电力网关硬件平台,旨在解决部分电气设备的数据无法上传至云平台的问题。硬件上,本文利用FET335XS-Ⅱ核心板,在其周围设计了 RS485、USB、以太网、无线远距离等接口电路和供电电路;软件上,本文以嵌入式Linux操作平台为基础,在数据传输方面,实现对电气设备的数据采集,将设备层的Modbus数据协议解析处理,再封装成MQTT协议帧,通过远程无线网络上传至云端。其次,嵌入BOA Web服务器和SQlite3数据库,实现了电力网关参数的配置功能;利用对U盘的操作,实现系统升级服务。最后经过实验测试表明,该电力网关具有针对性强、成本低廉等特点,满足了电力场合的基本功能需求。电力网关... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 电力物联网的国内外发展
        1.2.2 物联网网关的研究进展
        1.2.3 异常用电行为检测的国内研究进展
    1.3 本文主要研究内容及章节安排
    1.4 本章小结
2 电力网关总体设计
    2.1 物联网架构介绍及电力网关需求分析
        2.1.1 物联网的分层网络架构介绍
        2.1.2 电力网关的需求分析
    2.2 电力网关设计方案研究
        2.2.1 电力网关通信方式方案论证
        2.2.2 电力网关软件平台方案论证
    2.3 电力网关通信协议的介绍
        2.3.1 Modbus协议
        2.3.2 MQTT协议
    2.4 电力网关的系统框架
    2.5 本章小结
3 电力网关的实现
    3.1 硬件的设计
        3.1.1 硬件电路总体架构
        3.1.2 硬件电路设计
    3.2 软件的设计
        3.2.1 嵌入式软件开发平台的介绍
        3.2.2 串口接收数据程序
        3.2.3 远程无线网络的搭建
        3.2.4 接收与发送数据间通信的设计
        3.2.5 本地配置
        3.2.6 程序升级服务
    3.3 电力网关功能测试
        3.3.1 测试平台的搭建
        3.3.2 本地配置服务测试
        3.3.3 云平台接入测试
    3.4 本章小结
4 用电异常行为的分析
    4.1 异常用电行为概述
    4.2 异常用电行为基本模型
    4.3 基于传统思路的检测方法
    4.4 基于机器学习的检测方法
        4.4.1 机器学习主要算法分类
        4.4.2 机器学习开发流程
    4.5 本章小结
5 基于多分类器组合的用电异常行为检测
    5.1 相关理论基础的研究
        5.1.1 逻辑回归
        5.1.2 支持向量机
        5.1.3 随机森林
        5.1.4 BP神经网络
        5.1.5 多分类器组合
    5.2 电力用电数据的处理
        5.2.1 数据集构建及介绍
        5.2.2 数据清洗
        5.2.3 特征提取
        5.2.4 数据归一化和降维
    5.3 模型构建与实验分析
        5.3.1 基于基分类器的异常用电行为检测实验
        5.3.2 基于多分类器组合模型的异常用电行为检测实验
        5.3.3 模型比较
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作及展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于网格搜索与交叉验证的SVR血压预测[J]. 奚杏杏,刘宇红,张荣芬.  计算机与现代化. 2020(03)
[2]泛在电力物联网研究现状分析[J]. 肖白,周文凯,姜卓,綦雪松,牛湘智.  发电技术. 2020(01)
[3]解读泛在电力物联网[J]. 孙彬.  电气时代. 2020(01)
[4]浅谈泛在电力物联网的接入网技术[J]. 周亮亮,王建锋.  中国新通信. 2019(22)
[5]嵌入式系统Web服务器的移植与CGI的应用[J]. 田晨林,陈正宇.  金陵科技学院学报. 2019(02)
[6]一种通用MODBUS物联网网关设计与实现[J]. 陈文艺,张杨旭,杨辉.  西安邮电大学学报. 2019(03)
[7]泛在电力物联网来了[J]. 朱金凤.  电气时代. 2019(04)
[8]机器学习中的PCA降维方法研究及其应用[J]. 孙平安,王备战.  湖南工业大学学报. 2019(01)
[9]异常用电的检测方法:评述与展望[J]. 陈启鑫,郑可迪,康重庆,皇甫奋宇.  电力系统自动化. 2018(17)
[10]基于时间序列算法计算用电异常的研究[J]. 成冰,万磊,潘彦含,陈亚力.  信息通信. 2018(01)

硕士论文
[1]机器学习在客户用电行为分析中的应用研究[D]. 张恬恬.西安石油大学 2019
[2]基于MQTT的物联网云平台设计与实现[D]. 赵星泽.华北理工大学 2019
[3]基于PCA改进与SVM相结合的人脸识别算法研究[D]. 李润青.昆明理工大学 2018
[4]基于FPGA的4G与PROFIBUS嵌入式网关研究与实现[D]. 李晓坤.吉林大学 2017
[5]基于Cortex-A9的物联网网关设计与实现[D]. 罗志来.成都理工大学 2017
[6]基于嵌入式Linux的智能家居系统设计[D]. 李冬琦.江苏科技大学 2017
[7]电能计量数据聚类分析与窃电检测研究[D]. 曾虎.昆明理工大学 2017
[8]基于STM32智能家居的无线网关设计与实现[D]. 刘振.浙江理工大学 2017
[9]物联网网关的设计与实现[D]. 徐勤丰.浙江工业大学 2016
[10]基于Linux的实时数据网关关键技术的研究与实现[D]. 侯志强.云南大学 2016



本文编号：3482750