[发明专利]一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法

权利要求书

1.一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：确定高速公路桥梁机电系统的功能结构和物理结构；

S2：通过高速公路数据采集与监控系统SCADA以一年365天、一天24小时、每小时一次的频率采集前端电气参数，构建原始电气量数据集；

S3：基于高速公路桥梁机电系统结构和数据记录标准化格式，采用正则表达式匹配及字符分割聚类，并根据电气量参数类型对数据排序，构建信息化矩阵，其中行表示参数数值和状态，列表示时刻，采用迭代的方法规范数据格式；

S4：将参数与状态分离为两个矩阵，数值映射到[0,255]之间，采用灰度图像表达参数和状态矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法，其特征在于：所述步骤S1中确定高速公路桥梁机电系统的功能结构和物理结构；

所述高速公路桥梁机电系统的功能结构包括三大系统：交通监控系统、收费系统及通信系统；各系统通过数据采集与监视控制系统进行机电设备和线路回路的数据采集和监控，通过通讯系统保证数据之间的连接和传输，通过计算机系统进行软件、硬件相关的集中控制；

所述高速公路桥梁机电系统的物理结构由道路段监控子站和桥梁段监控子站组成，每个收费站、服务区变电所、开闭所分别设置1处道路段监控子站，中塔、南塔、北锚、北锚、南锚及夹江桥段各设置1处桥梁段监控子站。

3.根据权利要求1所述一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法，其特征在于：所述步骤S2中确定公路桥梁机电系统电气量数据获取方案，构建原始电气量数据集，具体包括以下步骤：

S2-1：从电气量采集数据结构的角度分析，高速公路桥梁机电系统的结构可以表示为：“SCADA数据采集与控制系统”-“监控子站”-“配电或设备线路回路”-“子线路电气量参数”的树状结构；

S2-2：通过SCADA系统对前端电气参数的采集，构建原始电气量数据集，其中，电气量采集间隔为1小时，每天从0时刻采集至24时刻，共25个采样点，采集的主要设备和线路有综合继保设备、6kV进线、低压总开关回路、0.4kV馈线、发电机输出、外场照明回路和UPS，主要技术参数有三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法，其特征在于：所述步骤S3中采用正则表达式匹配及字符分割，对数据聚类排序，构建信息化矩阵，具体步骤如下：

S3-1：使用正则表达式查找数据记录项的中文匹配项，即站点名称，使用Unicode字符[\u4e00-\u9fa5]的编码间隔进行过滤；

S3-2：若查找到中文，则输出为站点，否则输出ERROR；

S3-3：依据符号“.”及“_”分割为三个子字符串，str_subname[0]，str_subname[1]和str_subname[2]；

S3-4：str_subname[0]表示监控子站名，对str_subname[0]进行检验，如不符合当前监控子站名则将数据记录行删除；

S3-5：str_subname[1]表示线路回路或设备名，按照字符串匹配进行聚类；

S3-6：str_subname[2]表示电气量参数名，按照电流、电压、有功功率、无功功率、功率因素、频率和其他进行顺序排列。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路桥梁机电系统状态信息化矩阵的构建方法，其特征在于：所述步骤S4中将有序的电气量矩阵分为参数矩阵和状态矩阵，并形成灰度图像，具体步骤如下：

S4-1：根据参数和状态数据间隔排列的特点，采用循环的方法从S3得到的信息化矩阵中提取参数矩阵和状态矩阵；

S4-2：将每个子站每时刻的参数向量采用灰度图像表达；

S4-3：将每个子站某段时间的状态矩阵采用灰度图像表达。