本發(fā)明涉及計量箱運行監(jiān)管，具體是一種戶外落地式計量箱運行環(huán)境預警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、戶外落地式計量箱廣泛應用于電力系統(tǒng)中，用于對電能進行計量，由于其長期暴露在戶外環(huán)境中，容易受到各種環(huán)境因素的影響，這些環(huán)境因素若超出計量箱的正常運行范圍，容易導致計量箱內(nèi)部元件損壞、計量不準確甚至引發(fā)安全事故，因此需要對戶外落地式計量箱的運行環(huán)境進行監(jiān)測；

2、目前戶外落地式計量箱的運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)普遍通過設(shè)置溫濕度傳感器和煙霧濃度傳感器對計量箱運行環(huán)境的溫濕度監(jiān)測，難以對戶外落地式計量箱運行環(huán)境進行全面監(jiān)測分析并實現(xiàn)人機交互和系統(tǒng)穩(wěn)定供電，運行監(jiān)管難度大，以及無法針對戶外落地式計量箱分布區(qū)域中檢查維護人員的分配監(jiān)管表現(xiàn)進行合理評估并及時預警，不利于保證計量箱檢查維護及時性并降低成本投入；

3、針對上述的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種戶外落地式計量箱運行環(huán)境預警系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)難以對戶外落地式計量箱運行環(huán)境進行全面監(jiān)測分析并實現(xiàn)人機交互和系統(tǒng)穩(wěn)定供電，以及無法針對戶外落地式計量箱分布區(qū)域中檢查維護人員的分配監(jiān)管表現(xiàn)進行合理評估并及時預警，不利于保證計量箱檢查維護及時性并降低成本投入，運行監(jiān)管難度大且智能化水平低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種戶外落地式計量箱運行環(huán)境預警系統(tǒng)，包括環(huán)境監(jiān)測分析單元、人機交互單元、電源管理單元和檢修維護單元；環(huán)境監(jiān)測分析單元用于對戶外落地式計量箱的環(huán)境進行全面監(jiān)測，通過分析識別環(huán)境異常并生成相應環(huán)境預警信息，且在生成環(huán)境預警信息時將其發(fā)送至檢修維護單元；

4、人機交互單元提供人機交互界面，用戶可以通過人機交互單元查看戶外落地式計量箱的實時環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)曲線和預警記錄信息，以及通過人機交互模塊設(shè)置預警閾值、調(diào)整傳感器采樣頻率和修改通信參數(shù)；

5、電源管理單元采用太陽能供電、蓄電池供電和市電供電的方式為環(huán)境監(jiān)測分析單元和人機交互單元提供穩(wěn)定可靠的電源供應，且具備供電低功耗管理功能，并通過耗能準確性分析以判斷是否生成耗能報警信號，在生成耗能報警信號時將其發(fā)送至檢修維護單元；檢修維護單元接收到環(huán)境預警信息或耗能報警信號時通知相關(guān)檢查維修人員進行檢查處理。

6、進一步的，環(huán)境監(jiān)測分析單元包括傳感器集成傳輸模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)分析模塊和環(huán)境預警生成模塊；其中，傳感器集成傳輸模塊基于若干種傳感器對戶外落地式計量箱進行環(huán)境監(jiān)測，采集到各種環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送至環(huán)境數(shù)據(jù)分析模塊；

7、環(huán)境數(shù)據(jù)分析模塊接收到傳感器集成傳輸模塊發(fā)送的環(huán)境數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行解析以提取出各個傳感器的數(shù)據(jù)，將提取出的數(shù)據(jù)與相應預設(shè)的正常范圍閾值進行比較，若某個環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)超出相應預設(shè)的正常范圍閾值，則通過環(huán)境預警生成模塊生成環(huán)境預警信息。

8、進一步的，傳感器集成傳輸模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧濃度傳感器、水位傳感器、振動傳感器、傾斜傳感器和門磁傳感器；其中，溫度傳感器和濕度傳感器用于采集戶外落地式計量箱內(nèi)部及外部環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)；煙霧濃度傳感器安裝于戶外落地式計量箱的內(nèi)頂部，用于采集計量箱內(nèi)部煙霧濃度數(shù)據(jù)；

9、水位傳感器安裝于戶外落地式計量箱的箱體底部，用于采集計量箱周邊水位數(shù)據(jù)；振動傳感器安裝在戶外落地式計量箱的箱體支架上，用于感知計量箱的振動頻率和振動幅度；傾斜傳感器內(nèi)嵌于戶外落地式計量箱的箱體底座，用于檢測計量箱的傾斜角度；門磁傳感器用于檢測戶外落地式計量箱的箱門開閉狀態(tài)。

10、進一步的，耗能準確性分析的具體分析過程如下：

11、在單位時間內(nèi)設(shè)定若干個分析時段，采集到相應分析時段內(nèi)環(huán)境監(jiān)測分析單元和人機交互單元的能耗數(shù)據(jù)，將能耗數(shù)據(jù)與對應預設(shè)能耗數(shù)據(jù)閾值進行數(shù)值比較，若能耗數(shù)據(jù)超過對應預設(shè)能耗數(shù)據(jù)閾值，則將相應分析時段標記為超標時段；獲取到單位時間內(nèi)超標時段的數(shù)量并將其與分析時段的總數(shù)量進行比值計算得到超標特征值，將超標特征值與預設(shè)超標特征閾值進行數(shù)值比較，若超標特征值超過預設(shè)超標特征閾值，則生成耗能報警信號。

12、進一步的，若超標特征值未超過預設(shè)超標特征閾值，則將相應超標時段的能耗數(shù)據(jù)相較于對應預設(shè)能耗數(shù)據(jù)閾值的超出值標記為超標幅度值，將單位時間內(nèi)的所有超標幅度值進行均值計算得到超標分析值，以及將單位時間內(nèi)數(shù)值最大的超標幅度值標記為超標幅況值；

13、通過將超標特征值、超標分析值和超標幅況值進行加權(quán)求和計算得到耗準評估值，將耗準評估值與預設(shè)耗準評估閾值進行數(shù)值比較，若耗準評估值超過預設(shè)耗準評估閾值，則生成耗能報警信號。

14、進一步的，人機交互單元還具備交互表現(xiàn)自評估功能，通過分析自身交互顯示運行狀況以判斷是否生成交互表異信號，在生成交互表異信號時將其發(fā)送至檢修維護單元。

15、進一步的，交互表現(xiàn)自評估的具體分析過程如下：

16、以當前日期為結(jié)尾日期向前追溯并設(shè)定時長為y1的檢測時期，當用戶在人機交互單元上進行點擊操作時，將用戶的點擊時刻與人機交互單元作出反饋的時刻進行時間差計算，據(jù)此得到反饋效率值，將反饋效率值與預設(shè)反饋效率閾值進行數(shù)值比較，若反饋效率值超過預設(shè)反饋效率閾值，則將相應反饋效率值標記為反饋效劣值；

17、獲取到檢測時期內(nèi)反饋效劣值的數(shù)量并將其與反饋效率值的數(shù)量進行比值計算得到效劣檢測值，以及將檢測時期內(nèi)的所有反饋效率值進行均值計算得到饋效特征值，將效劣檢測值和饋效特征值與預設(shè)效劣檢測閾值和預設(shè)饋效特征閾值分別進行數(shù)值比較，若效劣檢測值或饋效特征值超過對應預設(shè)閾值，則生成交互表異信號；

18、若效劣檢測值和饋效特征值均未超過對應預設(shè)閾值，則采集到人機交互單元的實時顯示亮度，當實時顯示亮度未處于對應預設(shè)亮度范圍內(nèi)時判斷人機交互單元處于顯示非符合狀態(tài)；獲取到檢測時期內(nèi)人機交互單元處于顯示非符合狀態(tài)的總時長并將其標記為顯示非符總時值，以及將檢測時期內(nèi)人機交互單元處于顯示非符合狀態(tài)的單次持續(xù)時長超過對應預設(shè)時長閾值的發(fā)生次數(shù)標記為顯示非符異頻值；將顯示非符總時值和顯示非符異頻值與預設(shè)顯示非符總時閾值和預設(shè)顯示非符異頻閾值分別進行數(shù)值比較，若顯示非符總時值或顯示非符異頻值超過對應預設(shè)閾值，則生成交互表異信號。

19、進一步的，檢修維護單元通信連接區(qū)域分配決策評估單元，區(qū)域分配決策評估單元用于獲取到分布有戶外落地式計量箱的區(qū)域，將相應區(qū)域標記為目標區(qū)域i，且i為大于等于1的自然數(shù)；通過區(qū)域分配決策評估分析以生成決策評估合格信號或決策評估異常信號，且將決策評估合格信號或決策評估異常信號發(fā)送至檢修維護單元。

20、進一步的，區(qū)域分配決策評估分析的具體分析過程如下：

21、設(shè)定天數(shù)為y2的評估周期，獲取到目標區(qū)域i中的所有戶外落地式計量箱，將評估周期內(nèi)目標區(qū)域i中所有戶外落地式計量箱需要進行檢查處理的次數(shù)標記為需檢頻率，以及采集到評估周期內(nèi)未在規(guī)定時間內(nèi)完成對目標區(qū)域i中戶外落地式計量箱進行檢查處理的發(fā)生次數(shù)并將其標記為遲檢頻率；

22、通過將遲檢頻率與需檢頻率進行比值計算得到遲檢特征值，將遲檢特征值與預設(shè)遲檢特征閾值進行數(shù)值比較，若遲檢特征值超過預設(shè)遲檢特征閾值，則生成目標區(qū)域i的決策評估異常信號；

23、若遲檢特征值未超過預設(shè)遲檢特征閾值，則獲取到與目標區(qū)域i對應的所有檢查維護人員，獲取到目標區(qū)域i中檢查維護人員的在崗人數(shù)并將其與對應總?cè)藬?shù)進行比值計算得到出勤系數(shù)，將出勤系數(shù)與預設(shè)出勤系數(shù)閾值進行數(shù)值比較，若出勤系數(shù)未超過預設(shè)出勤系數(shù)閾值，則判斷處于出勤不良狀態(tài)；

24、獲取到評估周期內(nèi)目標區(qū)域i處于出勤不良狀態(tài)的總時長并將其標記為出勤不良總時值，以及將評估周期內(nèi)目標區(qū)域i處于出勤不良狀態(tài)的單次持續(xù)時長超過對應預設(shè)時長閾值的發(fā)生次數(shù)標記為出勤不良異頻值，將出勤不良總時值和出勤不良異頻值與預設(shè)出勤不良總時閾值和預設(shè)出勤不良異頻閾值分別進行數(shù)值比較，若出勤不良總時值或出勤不良異頻值超過對應預設(shè)閾值，則生成目標區(qū)域i的決策評估異常信號；若出勤不良總時值和出勤不良異頻值均未超過對應預設(shè)閾值，則生成目標區(qū)域i的決策評估合格信號。

25、進一步的，本發(fā)明還提出了一種戶外落地式計量箱運行環(huán)境預警方法，包括以下步驟：

26、步驟一、基于若干種傳感器對戶外落地式計量箱進行環(huán)境監(jiān)測；

27、步驟二、采集到戶外落地式計量箱的各種環(huán)境數(shù)據(jù)；

28、步驟三、基于環(huán)境數(shù)據(jù)并通過逐一數(shù)值比較以判斷是否生成環(huán)境預警信息；

29、步驟四、在生成環(huán)境預警信息時，通知相關(guān)檢查維修人員進行檢查處理。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

31、1、本發(fā)明中，通過環(huán)境監(jiān)測分析單元對戶外落地式計量箱的環(huán)境進行全面監(jiān)測并識別環(huán)境異常，在生成環(huán)境預警信息時發(fā)出檢查處理通知，顯著提高戶外落地式計量箱運行的安全性和可靠性，且提供人機交互功能和穩(wěn)定可靠的電源供應，以及能夠合理分析人機交互運行性能狀況和系統(tǒng)能耗表現(xiàn)并及時預警，有利于及時作出相應改善處理措施，顯著降低系統(tǒng)運行監(jiān)管難度并保證其運行效果和運行安全節(jié)能性；

32、2、本發(fā)明中，通過區(qū)域分配決策評估單元進行區(qū)域分配決策評估分析以判斷評估周期內(nèi)針對相應區(qū)域的人員分配監(jiān)管表現(xiàn)，在生成決策評估異常信號時使檢修維護單元發(fā)出預警，以及時加強對相應區(qū)域檢查維護人員的后續(xù)監(jiān)管并對相應區(qū)域檢查維護人員的數(shù)量進行適應性調(diào)整，避免相應區(qū)域檢查維護能力不足或過剩，保證檢查維護及時性的同時降低成本投入，智能化水平高。