BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析處理

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1.引言

為了克服傳統(tǒng)人工定期現(xiàn)場(chǎng)抄表技術(shù)的復(fù)雜性.信息不及時(shí).人為誤差大.管理不方便.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，迫切需要開(kāi)發(fā)智能遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)抄表系統(tǒng)，確保電力運(yùn)營(yíng)商對(duì)電力經(jīng)濟(jì)進(jìn)行合理的計(jì)量管理。本文采用了改進(jìn)措施BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析處理.模型自動(dòng)學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)等功能，集中模塊化視頻掃描獲得的遠(yuǎn)程電能數(shù)據(jù)“學(xué)習(xí)”培訓(xùn)，獲得相應(yīng)的模塊約束值和預(yù)定值，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)，最終形成動(dòng)態(tài)電能數(shù)據(jù)表，為電能遠(yuǎn)程自動(dòng)采集提供豐富的理論技術(shù)。

2.抄表技術(shù)概況

2.傳統(tǒng)的人工抄表

傳統(tǒng)的人工抄表是通過(guò)雇傭相應(yīng)的電能抄表員來(lái)完成電能抄表的校對(duì)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和電力用戶(hù)的分散，供電企業(yè)抄表帶來(lái)了巨大的困難。抄表員需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行抄表和電能數(shù)據(jù)校對(duì)，大大增加了電力運(yùn)營(yíng)商的負(fù)擔(dān)，造成了大量的人力浪費(fèi)。同時(shí)，由于人為誤差的存在，給電力用戶(hù)帶來(lái)了諸多不便。整個(gè)電能抄表過(guò)程在時(shí)間上有明顯的離散性，不利于電力運(yùn)營(yíng)商的統(tǒng)一管理。

2.2遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表

隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的不斷成熟，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的人工抄表技術(shù)，成為電力運(yùn)營(yíng)企業(yè)電能抄表的核心技術(shù)。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)一般由電能檢測(cè)表計(jì)算.視頻數(shù)據(jù)采集模塊.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊.數(shù)據(jù)通信模塊.計(jì)算機(jī)綜合數(shù)據(jù)管理模塊由五個(gè)部分組成。整個(gè)系統(tǒng)采用典型的集散結(jié)構(gòu)，樹(shù)形綜合通信結(jié)構(gòu)明顯。利用綜合通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集，方便電力運(yùn)營(yíng)商檢測(cè)電能.實(shí)現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)分析管理和收費(fèi)自動(dòng)化的要求。

3.改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

改進(jìn)BP它是一種基于誤差反饋綜合比較的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。由于該模型不需要準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，只需要將已知的原始數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的輸入來(lái)輸入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型“學(xué)習(xí)”訓(xùn)練，網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)輸入層(INPUT)通過(guò)中間層獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息(Recurrent)通過(guò)輸出層處理數(shù)據(jù)信息，層進(jìn)行(OUTPUT)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

4.圖像識(shí)別

數(shù)字識(shí)別技術(shù)包括圖像處理和數(shù)據(jù)識(shí)別兩個(gè)重要任務(wù)，是使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像分析和處理的核心。目前，更多的圖像識(shí)別.圖像復(fù)原.圖像預(yù)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展。

4.1圖像采集模塊

視頻監(jiān)控單元的圖像采集器.COMS圖像傳感器單元.環(huán)境照明.數(shù)據(jù)初步處理單元(DSP)及RS-485通信網(wǎng)絡(luò)單元。

利用低端COMS圖像傳感器收集電能數(shù)據(jù)。當(dāng)收集系統(tǒng)核心單片機(jī)系統(tǒng)收到通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)纳霞?jí)電能數(shù)據(jù)讀取命令時(shí)，通過(guò)內(nèi)部控制立即打開(kāi)COMS圖像傳感器，下，圖像傳感器可以拍攝電能數(shù)據(jù)。單片機(jī)數(shù)據(jù)處理中心對(duì)剛剛拍攝的電能圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行切割和壓縮，形成系統(tǒng)默認(rèn)的圖像格式，并通過(guò)RAM存儲(chǔ)模塊保存，完成電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集。當(dāng)單片系統(tǒng)獲得上級(jí)發(fā)出的圖片傳輸命令時(shí)，串行方式RS485網(wǎng)絡(luò)將電能圖像數(shù)據(jù)傳輸給改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，獲取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電能數(shù)據(jù)。

4.2圖像特征提取

通過(guò)圖像采集器采集的電能數(shù)據(jù)圖像需要通過(guò)數(shù)據(jù)提取技術(shù)將圖像中包含的數(shù)據(jù)信息從模擬狀態(tài)提取到實(shí)際計(jì)算機(jī)默認(rèn)的二維代碼，以提供改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)判斷。在提取圖像特征值的過(guò)程中，廣泛采用字符分割和數(shù)據(jù)集成技術(shù)，將不規(guī)則的圖像信息轉(zhuǎn)換為規(guī)則整齊的數(shù)據(jù)信號(hào)，并作為特征向量矩陣提供改進(jìn)BP通過(guò)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)BP識(shí)別網(wǎng)絡(luò)圖像字符。

5.實(shí)例分析

5.1仿真結(jié)果

基于改進(jìn)驗(yàn)證BP網(wǎng)絡(luò)電能預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可靠性，利用收集到的圖像和圖像中包含的實(shí)際電能數(shù)作為改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)樣本。將圖像中的實(shí)際數(shù)字作為輸出矩陣，將原始圖像信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，用反饋誤差最小的思想來(lái)改進(jìn)BP進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“學(xué)習(xí)”培訓(xùn)，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)獲得模型的權(quán)值和閥值。本實(shí)驗(yàn)采用10組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)如表1所示。

從表1中獲得的結(jié)構(gòu)可以看出，通過(guò)改進(jìn)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析識(shí)別視頻采集的電能數(shù)據(jù)圖像特征，獲取相應(yīng)電能數(shù)據(jù)的識(shí)別率高達(dá)99%，整個(gè)系統(tǒng)誤差在10-2級(jí)以?xún)?nèi)，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)的建模精度非常高，能夠滿(mǎn)足圖像識(shí)別技術(shù)的要求，滿(mǎn)足電能數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集.自動(dòng)傳輸.數(shù)字識(shí)別等功能為電能遠(yuǎn)程采集提供了新的研究思路。

6.結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的非線(xiàn)性數(shù)據(jù)處理能力，可以預(yù)測(cè)和判斷圖像特征數(shù)字，有效提高電能數(shù)據(jù)的處理效率和精度。COMS圖像采集單元通過(guò)攝像功能拍攝遠(yuǎn)程電能數(shù)據(jù)信息，通過(guò)單片機(jī)預(yù)處理圖像，成為系統(tǒng)默認(rèn)圖像格式，通過(guò)RAM存儲(chǔ)器保存圖片信息，在上級(jí)命令的驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)采集和傳輸電能數(shù)據(jù)圖像。并通過(guò)上級(jí)命令自動(dòng)采集和傳輸。RS485傳輸?shù)缴窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別分析電能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的綜合分析。基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程電能采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電能數(shù)據(jù)采集.分析判斷和統(tǒng)一管理，提高了運(yùn)營(yíng)商電能合理經(jīng)濟(jì)的計(jì)量管理水平。