基于大数据的智慧用电系统设计及实现研究

基于大数据的智慧用电系统设计及实现研究

王春风

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摘要：目前，智慧用电系统是实时监控用电线路可能发生电气危害的在线系统。文章研究了当前智慧用电系统的不足，分析了大数据分析的关键技术，设计了基于大数据分析的智慧用电系统。该系统可以满足智慧用电系统中日益增长的海量数据分析的要求，适用于智慧城市消防、用能信息、智慧路灯市政等系统。

关键词：大数据；智慧用电；系统设计；实现

引言

随着社会的发展和科技的进步，电力在生产和生活中的应用越来越广泛，例如用电照明，用电作为动力开动机器和设备，把电能转化为热能用于熔炼、焊接、切割、干燥、加热、金属热处理等，把电能转化为化学能用于电镀、电解、电化学加工等，电能同样广泛应用于医疗、通讯、计算、测量等领域。电无处不在的应用，促进了科学技术的发展，尤其当今时代新能源技术、物联网、大数据、云计算、人工智能的飞速发展，进一步推动了科学技术的进步。

1智慧用电管理平台的应用前景

电能采集产品的技术提升将促进电能管理系统水平的有效提升。信息传输的稳定性与及时性智慧用电监管平台发展的一项重要基础；另外，智能化、多性能的实现也是该智慧平台的一项重要研究前提，这平台研究过程中，应当积极吸收各类新兴技术，实现智慧化和综合化发展，确保电力公司可以实现多功能、全方位的远程平台监控管理效果。在电力生产与消耗的过程中，增强对电能的调度、输送以及使用的管理，是现在智慧电网的主要发展方向。而能够实时、精准的获取电力用户的电耗信息，有效的分析电能消耗模型，以此来提高对智慧电网中用电方面管理能力的提升，达到全监控、全采集、全覆盖全面性智能发展。智慧用电管理系统的建立，发展优质智慧电网的必要基础，同时更是支持阶梯电价发展的重要前提。智慧用电管理系统的发展能够有效提高现在电网工作的稳定性，提高经济效益，实现改良电网负荷，提高效果的发展。

2大数据智慧用电系统的核心技术

2.1基于大数据的用电集成管理技术

基于大数据技术的智能用电管理平台，是统一使用多种技术管理方案，有效结合众多技术，从而获取一个性能更全面的管理效果。融合数据的方式是将各种类型的数据实现系统逻辑的综合管理，最终，实现一个全方位，具有良好使用效果的数据集合。通过大数据技术的集成能力，能够有效改善过去智慧用电系统方案所存在的信息难以流通的情况。现代大数据技术的一个主要特色就是数据源头变得更加丰富化，这代表着能够获取更多不同种类，类型丰富的信息源，这样极为丰富的数据背景，对于大数据的处理而言是一项全新挑战。数据获取与整理的本质就是能够分析各种繁琐的数据，并结合其关系链进行获取。就是实现对复杂数据的预处理，将各种繁琐、混乱、错杂的数据转变为精准、规范化，具有使用价值的数据信息。通过分布式功能，可以有效处理数据文件，将其分化在各个不同的计算机节点当中，现阶段中，通过HDFS分布式文件系，利用冗沉数据存储技术，加强数据的稳定性和极强的跨平台特征，如今此系统已经被有效应用在各种海量数据的存储与管理工作当中。

2.2用电数据分析技术

现代大数据技术的关键就是其数据分析处理能力，大数据技术能够对海量数据进行预处理，并且通过其强大的分析处理能力，对整体数据进行研究，或许智能用电的隐形规律，给工作人员提供可靠的参考根据。统计管理方面的知识与现代发达的计算机技术是实现大数据强大分析能力的重要基础，随着近几年来对大数据技术的不断研究改进，如今大数据技术能够实现关联分析、数据挖掘、神经网络、遗传算法等各类不同的高性能处理方式。大数据智能用电平台是以过去的用电系统为研究模板进行改进优化。积极运用数据获取技术，融合计算机学习状况，实现新型的智能用电管理平台能够实现对庞大数据源的有效获取，动态模型的研究分析，迅速决策的能力。新型的智能用电管理平台，可以分析目标特征，实现对数据体量的简化处理；利用聚类数据算法，实现数据迭代获取分析模型；利用大数据并行算法，获取其他高效分析模型，实现系统的多功能自动判断效果。

2.3用电数据处理技术

大数据智慧用电的数据处理需求主要集中于极大数据量的分布式处理方法、数据泛化处理以及数据实时处理等方面。分布式处理采用Ｈａｄｏｏｐ框架对海量数据进行批处理，可以用于智慧用电信息采集部分，实现大规模分散数据源的采集。数据泛化处理采用文本处理、多媒体处理以及图像技术对非结构化数据进行归一化。采用流式处理技术可以实现最快达到毫秒级的实时数据处理效果，可用于金融交易、传感器网络、信息网络等要求实时性高的场合。

2.4用电数据可视化技术

大数据智慧用电的数据可视化技术可以更直观、更迅速的方式帮助管理人员理解用电系统数据内涵，了解整个智慧用电的运行情况。虽然可视化技术早已用在智慧用电系统中，但在智慧用电系统中采用大数据技术后，可以在原有用电系统上发掘出更深层次的用电规律和联系。可视化技术结合地理位置信息、实时用电参数信息等数据信息，采用可靠的数据分析模型，实时分析并展示智慧用电系统中危险环节的数据走势，从而实现对危险环节的实时预警功能。

3基于大数据技术的智慧用电平台设计

智慧用电管理平台基于大数据对前端数据获取、分析以及对数据的运用，深度探究用电系统中各数据之间的联系。将系统功能划分为5各层级：数据获取、存储、服务、分析以及应用部分，并有效利用原有智慧用电系统框架。通过大数据Kafka、Chukwa等方法，根据对应的数据特征，实现对数据的预处理操作，确保后续输出的信息资料全面、精确以及具有良好的价值，为后续分析工作打下扎实的基础。基于大数据的智慧用电管理平台通过Hadoop分布式框架技术以及HDFS数据库技术，建立高效存储的数据库类型，进而有效提高智慧用电平台的数据调度能力。服务层级有效结合系统管理、信息呈现、安全管理、数据处理等功能。系统管理功能是实现对系统内各种信息资源进行合理调度安排；信息展示功能是将前端采集器所获取的信息处理通过图形或数字的方式进行直观呈现；信息安全管理是对系统中的使用权限进行管理、储备保存对应的数据、提高数据的保密性，保证数据传输的安全性；数据分析是通过技术方案，便捷高效的处理数据信息资源；并利用ApacheSpark技术引擎，还大幅度增强数据处理的效率。智能用电管理平台通过将各类源数据进行预处理，再利用各类数据分析模型进行分析。实现对电网异常情况以及使用风险的判断，基于大数据技术发展的智慧用电管理平台，能够充分体现其智慧性优势，为未来的智慧消防、智慧建筑发展提供稳定的技术支持。

结语

电力作为人们生活和生产中的重要组成部分，在广泛应用的同时会产生故障，事故问题频发，甚至引发火灾或爆炸事件，给人们的生命和财产造成严重损害。传统的电力维修依靠电力工作人员的经验进行事后处理，风险评估不全面，且时效性差。笔者开发的智慧安全用电管理系统，采用手机小程序、网页客户端、邮件多维度监管预警模式，采集获取电气数据，在云服务平台和微处理器进行数据共享，通过实时监测，建立故障识别与预测模型，故障数据频域分析监测，实现电力系统的维护、管理、诊断、评估。基于智慧安全用电管理系统的应用，能够有效减少用电系统的安全隐患，提高用电效率。

参考文献

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[2]聂堃.基于物联网技术的智能施工临时用电系统设计[J].江西电力,2020,44(06):13-15.

[3]谢小军,柳星,马亮,胡萍萍.基于大数据的智慧用电系统设计[J].电工技术,2019(24):118-119+125.