［摘 要］隨著科技水平的不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在電力計量領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。因此，文章探討了現(xiàn)有電力計量方法存在的問題與挑戰(zhàn)，重點分析了基于大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的電學(xué)計量檢測構(gòu)架，并介紹了其計量檢測構(gòu)架的應(yīng)用。研究旨在提高電力測量的準(zhǔn)確性與可靠性，以滿足社會發(fā)展的需要。

［關(guān)鍵詞］大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)；電學(xué)計量檢測

［中圖分類號］TP311.13 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0133–03

1 物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指那些在一定時間內(nèi)無法通過常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕獲和處理的數(shù)據(jù)集合。這些數(shù)據(jù)集合需要新的處理模式，以獲得強(qiáng)大的決策支持和流程優(yōu)化能力，形成具有海量存儲、高增長性和多樣化特征的信息資產(chǎn)。在電學(xué)計量檢測領(lǐng)域，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對電學(xué)設(shè)備和計量數(shù)據(jù)的高效處理。通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲和管理系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠提升數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲管理能力，確保數(shù)據(jù)的可追溯性。這不僅簡化了數(shù)據(jù)處理流程，還有效降低了計量數(shù)據(jù)的誤差，提高了電學(xué)計量檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過信息傳感器、紅外感應(yīng)等信息自動采集設(shè)備實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的實時數(shù)據(jù)采集。物聯(lián)網(wǎng)是基于傳統(tǒng)電信網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的一種信息載體，能夠?qū)崿F(xiàn)萬物互聯(lián)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于電學(xué)計量檢測架構(gòu)中，是采取自下而上的方式來實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的有效連接，如感知層、傳輸層和應(yīng)用層，以此提升數(shù)據(jù)的采集效率。

2 電學(xué)計量的現(xiàn)狀與不足

隨著社會的不斷發(fā)展和科技的日益更新，電學(xué)設(shè)備的數(shù)量和類型也在逐漸增加，如互感器、萬用表、電能表、歐姆表等。由于這些電學(xué)設(shè)備在運行過程中需要保持穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，因此必須定期進(jìn)行計量檢測，而這一需求使得計量檢測的工作量持續(xù)增加，對檢測技術(shù)和效率提出了更高的要求。

目前，在對電學(xué)設(shè)備進(jìn)行計量檢測時，主要以人工操作的方式為主。因此檢測工作者需要去到現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，再執(zhí)行后期的數(shù)據(jù)計算和報表編制。傳統(tǒng)的計量檢測模式，既增加了檢測人員的工作負(fù)荷，又使其陷入重復(fù)的工作狀態(tài)，無法充分發(fā)揮其專業(yè)能力。同時，由于大量的人為介入，測量的效率與精度很難得到有效保證。此外，在電學(xué)計量檢測過程中，對海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用通常僅限于生成鑒定報告，而其更深層次的潛力并未得到充分利用。這不僅浪費了數(shù)據(jù)資源，還可能導(dǎo)致o5R/V6lsdflraZcHGrVbZK37mMB3fxinpUnIHJDP2BY=重要信息的遺漏。

針對電學(xué)計量檢測工作中存在的問題和缺陷，文章提出在計量檢測工作中對大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)自動采集，提高檢測過程的自動化程度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。同時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理和分析，深入挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的電學(xué)計量檢測架構(gòu)

3.1 組成原理

基于物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的電學(xué)計量檢測架構(gòu)如圖1 所示，主要由物聯(lián)網(wǎng)部分和大數(shù)據(jù)處理部分構(gòu)成。在物聯(lián)網(wǎng)部分，設(shè)置了3 個層級：計量信息感知層、計量信息網(wǎng)絡(luò)層及計量信息應(yīng)用層，這些層級共同工作，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集、高效傳輸和靈活應(yīng)用。大數(shù)據(jù)處理部分則負(fù)責(zé)對收集到的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的處理和分析，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)解釋，這3 個環(huán)節(jié)確保了數(shù)據(jù)質(zhì)量和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過這樣的設(shè)計，該架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對電學(xué)計量檢測工作的全方位支持，提升檢測效率，優(yōu)化資源配置，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。

3.1.1 物聯(lián)網(wǎng)部分

感知層主要專注于對數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理，并將各種類型的電學(xué)計量設(shè)備設(shè)定為感知節(jié)點，如相位表、功率表、電壓表等，通過使用先進(jìn)的無線技術(shù)（如藍(lán)牙、射頻識別、傳感器），實現(xiàn)對計量設(shè)備數(shù)據(jù)的自動化采集。這一過程涉及對靜態(tài)計量信息的采集與動態(tài)信息的捕獲，可保證原始計量數(shù)據(jù)采集的全面性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集完成后，利用數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，可對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理，包括數(shù)據(jù)分選、壓縮和封裝等步驟，以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的高效性和安全性。這些預(yù)處理措施為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時也提升了整體的數(shù)據(jù)傳輸效率。

計量信息網(wǎng)絡(luò)層主要承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵娜蝿?wù)，確保計量信息能夠高效、穩(wěn)定地傳遞至應(yīng)用端，為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。該層具有靈活的選擇機(jī)制，可根據(jù)實際需求選擇不同類型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，如無線通信網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)等，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻有院瓦m應(yīng)性。這種靈活性使得計量信息網(wǎng)絡(luò)層能夠應(yīng)對各種復(fù)雜的應(yīng)用場景，滿足不同用戶的需求。

應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)對網(wǎng)絡(luò)層傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理和應(yīng)用。這一層的作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、識別和分類，涵蓋電壓、電流、電阻等關(guān)鍵計量數(shù)據(jù)及被計量設(shè)備的信息等輔助數(shù)據(jù)。為了高效存儲和管理這些數(shù)據(jù)，需要建立一個專門的電學(xué)計量數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和集中管理，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，應(yīng)用層軟件能夠便捷地從數(shù)據(jù)庫中讀取計量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行深入的分析處理，如不確定度分析和誤差分析等，然后生成詳盡的檢測報表，為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)展示。此外，這一層級還承擔(dān)著計量設(shè)備管控、計量業(yè)務(wù)導(dǎo)調(diào)和管理的重要職責(zé)。

3.1.2 大數(shù)據(jù)處理部分

在電力設(shè)備的測量和測試中，會產(chǎn)生大量的檢測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由專門的測量數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保存。通過對這些數(shù)據(jù)的價值進(jìn)行深入挖掘，能夠提取出更多有用的潛在信息。通過對測量數(shù)據(jù)的處理，采用預(yù)先定義的清潔規(guī)則，來對測量數(shù)據(jù)中的可辨識誤差進(jìn)行檢測，然后對其進(jìn)行修正，其中包括檢測數(shù)據(jù)的一致性、無效值及遺漏值的處理。計量數(shù)據(jù)清洗完成后，再執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘操作，通過對機(jī)器學(xué)習(xí)、遺傳算法、聚類、決策樹及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，來對龐大的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)性分析、預(yù)測和分類，實現(xiàn)對隱藏信息的搜索。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)挖掘獲得的信息能夠通過數(shù)據(jù)解釋的方式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，這樣的展示方式可以為計量電學(xué)設(shè)備的生產(chǎn)和加工流程提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

3.2 架構(gòu)優(yōu)勢

（1）該架構(gòu)能夠顯著提升計量工作的精確度和效率。借助物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，相關(guān)計量工作者前期僅需對計量設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置，就能對計量設(shè)備的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程獲取。并且通過對應(yīng)用層客戶端的操作就能完成相應(yīng)的計量工作，然后生成詳細(xì)的計量報告。這種遠(yuǎn)程、自動化的計量方式，不僅提升了工作效率，減少了重復(fù)性勞動，還降低了人為誤差，從而提高了計量的準(zhǔn)確性。

（2）提升數(shù)據(jù)利用率。在開展計量工作時，需要對大量的電學(xué)設(shè)備進(jìn)行頻繁使用，因此會產(chǎn)生海量的測試數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的計量方法是將這些數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的檢測報告，并基于此對設(shè)備的合格性進(jìn)行判定，但之后大部分?jǐn)?shù)據(jù)并未得到標(biāo)準(zhǔn)化地存儲和管理，導(dǎo)致許多數(shù)據(jù)被丟棄。將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入電學(xué)計量，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和儲存，借助數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析，還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯，并解決計量工作中復(fù)雜的計算問題。此外，通過對不確定度及設(shè)備誤差的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，還能總結(jié)出潛在的發(fā)展趨勢，這不僅提升了數(shù)據(jù)的利用率，還為設(shè)備的制造和設(shè)計奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的電學(xué)計量檢測架構(gòu)應(yīng)用分析

4.1 實現(xiàn)智能檢測功能

電力設(shè)備運行過程中，將傳感器與物聯(lián)網(wǎng)無縫對接，能夠保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)被實時采集和檢測。借助高精度的傳感器和電能表等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)控。此外，通過大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建，使其能夠?qū)Ｗ⒂谔幚砗头治鲞@些龐大的數(shù)據(jù)。借助深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)，可對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析和挖掘，從而尋找到具有價值性的潛在信息。

4.2 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

將電力設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，就能實時地運輸和監(jiān)測各項運行數(shù)據(jù)，并通過傳感器將這些數(shù)據(jù)傳送至控制中心。這使得電網(wǎng)供電企業(yè)等相關(guān)部門，能夠?qū)﹄娏υO(shè)施的運行狀態(tài)和用電基礎(chǔ)狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)還能深入分析傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)，然后通過對深度學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的使用，能有效監(jiān)測電壓和電力負(fù)荷，使遠(yuǎn)程監(jiān)控中心能夠及時、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)運行狀態(tài)。這為監(jiān)控中心綜合調(diào)度電網(wǎng)的運行、制訂運行策略等提供了有力的參考依據(jù)。此外，通過對數(shù)據(jù)的深入分析，該智能遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控系統(tǒng)還能結(jié)合相關(guān)企業(yè)的具體狀況，制訂一套科學(xué)、有效的遠(yuǎn)程控制方案。操作人員可以根據(jù)工作需求，對設(shè)備的運行狀態(tài)、切換參數(shù)等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而提高資源的分配效率，實現(xiàn)對全電網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.3 實現(xiàn)異常預(yù)檢功能

以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為核心，依托電力設(shè)備運行過程中的數(shù)據(jù)，可構(gòu)建高效的故障診斷模型，并實施故障診斷工作。利用所構(gòu)建的模型實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀況，并與模型進(jìn)行比對，可對設(shè)備使用期間的異常狀況進(jìn)行實時監(jiān)測，這為及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題提供了有力支持。在設(shè)備故障辨識方面，可以采用先進(jìn)的預(yù)測維修技術(shù)，如通過運用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，可精確地分析設(shè)備在操作過程中出現(xiàn)的故障問題，這不僅提高了故障診斷的準(zhǔn)確性，還為預(yù)防性維護(hù)提供了有力依據(jù)。此外，通過對設(shè)備失效原因的深入分析，能夠有針對性地制訂失效防范措施，降低失效發(fā)生的概率，減少由此帶來的損失。這進(jìn)一步強(qiáng)化了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，將大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，還能構(gòu)建一套完善的維修與預(yù)警機(jī)制。通過實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，并根據(jù)故障預(yù)報結(jié)果，能夠?qū)φ麄€電網(wǎng)進(jìn)行全面的維修規(guī)劃，優(yōu)化電網(wǎng)工作流程，從而提高電網(wǎng)的生產(chǎn)率并延長其使用壽命。

5 結(jié)束語

在信息技術(shù)不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益普及的情況下，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。針對當(dāng)前電力裝備計量測試中存在的問題，如效率低下、人為因素導(dǎo)致的測量精度不高等，文章利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)開展電能計量檢測構(gòu)架的研究，其可提升計量工作的效率和品質(zhì)，實現(xiàn)對電能計量數(shù)據(jù)的高效管理與利用。通過整合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可為電力行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和創(chuàng)新動力。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛曉麗. 物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)研究[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)，2020（2）：2067-2068，2071.

[2] 張俊瑋，張博. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在計量自動化終端設(shè)備中的應(yīng)用[J]. 貴州電力技術(shù)，2017，20（3）：42-44.

[3] 郭玉華. 物聯(lián)網(wǎng)的智能化計量檢定技術(shù)方法分析[J]. 儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2019（6）：29-30，42.

[4] 王韓朋，郜連飛，馬振奇. 基于物聯(lián)網(wǎng)的計量檢測技術(shù)研究[J]. 計量與測試技術(shù)，2019，46（2）：90-92.

[5] 云南電力試驗研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院. 高精度電學(xué)參量標(biāo)準(zhǔn)族群的研究與建設(shè)[J]. 云南科技管理，2017，30（1）：61.

[6] 劉瑜. 電學(xué)計量檢定測量系統(tǒng)誤差的因素分析[J]. 中國設(shè)備工程，2021（3）：181-182.

[7] 朱凌廷，吳輝，王聰，等. 基于大數(shù)據(jù)分析的電力移動物聯(lián)網(wǎng)信息安全終端架構(gòu)[J]. 中國新通信，2019，21（19）：164.