基于RK3568智能网关和卷积神经网络算法的电力系统智能化思路设计

1  研究背景

基础设施建设对于一个国家的国民经济发展起着关键作用，而电力系统是基础设施建设领域的重要一环。电力系统的稳定运行对于农业、工业、商业服务业等一二三产业的稳定发展至关重要。其中，农业劳动力短缺是农业生产现状，农业生产越来越依赖于各种农业机械，而农业领域的大规模机械化生产离不开电力系统的支持，如农业排灌、农作物脱粒，以及农产品的生产、加工和包装等。

农业生产用的电价明显低于工商业用电的价格，一般工商业的售电均价在 0.6 元 /（kW·h）以上，而农业方面 1 ～ 10 kV 的售电均价只有 0.59 元 /

（kW·h），10 kV 以上的售电电价更是低于这个标准。

在农业生产领域，农业排灌和农作物脱粒用电在 1 ～ 10 kV 层面的售电均价更是低至 0.439 0

元 /（kW·h），其中的尖峰电价不超过 0.602 0 元 /

（kW·h），高峰电价也才 0.541 8 元 /（kW·h），低谷电价更是低到 0.301 0 元 /（kW·h）。电力系统为农业生产提供质优价廉的电力支持，这对农业生产效率的提升无疑是巨大的。

2 电力系统智能化的意义

2.1 帮助解决电网布局复杂的问题

电力系统的电网布局非常复杂。智能化的电力系统运用数据模型可以应对复杂的电网布局问题，构建精密的模型可以保障电网系统的长久稳定运行。

2.2 应对电网覆盖面广的问题

电力系统的电网覆盖面非常广泛，考虑到我国国土面积辽阔以及地形地貌复杂多样的实际情况，电力系统全覆盖会面临现实困难。智能化的电力系统可以在广袤的国土上实现智能运行、智慧监控，有效应对电网布局广的问题。

2.3 增强电网系统应对自然灾害的能力

电网系统易遭受台风、雨雪冰冻天气等自然灾害的侵袭，且易造成严重的破坏性后果。智能化的电力系统通过传感器和物联网系统可以提前感知灾害的发生并且精准捕捉问题的发生点，高效处理问题，提高了电网系统的抗风险能力。

2.4 降低人力成本

在低出生率的老龄化时代大背景下，如果单纯依靠增加劳动力的方式来建设电力系统，发现并解决问题，无疑会产生巨额成本并在一定程度上降低效率。电力系统智能化可以有效解决人力成本过高和工作效率低的问题。

2.5 提高管理效率

智能化电力系统利用变电智能巡视图像算法可以实现一键顺控、图像判别、破损变形场景识别、表计状态识别等多个功能。这对于全面把控电力系统和高效解决实际问题意义重大。

2.6 提供安全便捷服务

智能化电力系统可以提供智能化的服务，即使用户是文化素质不高的农业生产者，智能化电力系统也可以提供安全、稳定、便捷的电力服务。

2.7 助力农业现代化发展

农业现代化离不开水肥一体化、植保无人机、全自动收割脱粒烘干机以及农业物联网等现代农业系统的支持，也离不开智能化电力系统的支持。现代化的农业系统和智能化电力系统相互配合，可以有效提升农业生产效率，缓解农业用工成本过高和劳动力短缺的问题。

● 工业级设计，金属外壳，无风扇控制器

● Rockchip瑞芯微 RK3568，基于ARM架构的四核Cortex-A55处理器，主频最高可达2.0GHz

● 4GB DDR4，最高支持8GB

● 4 x GbE LAN

● 8 x RS485(2KV 隔离)

● 5 x DI 干接点，NPN/PNP 可选，2KV 光电隔离

● 5 x DI 湿接点，NPN/PNP 可选，2KV 光电隔离

● 4 x DO，继电器应用，常开/常闭可选，2KV 光电隔离

● 1 x M.2 B-Key、1 x M.2 E-key、1 x M.2 M-Key

● 操作系统：Debain 11 Server

4 卷积神经网络算法介绍

卷积神经网络算法是变电智能巡视图像算法中的核心算法。卷积神经网络算法的优点在于大大压缩了原始输入图像的信息体量，对于电网系统，利用卷积神经网络算法可以有效处理海量图像并且实现快速提取、精准识别和高效输出。

4.1

选取输入层图 2 是输入层的位置板。本文应选取经过卷积神经网络算法处理的图像，一般是包含 RGB[ 一种颜色模型，代表了红色（red）、绿色（green）和蓝色（blue）3 个颜色通道 ] 的二维彩色图像。