本發明涉及照明管理，更具體地說，本發明涉及一種具有自動故障檢測功能的太陽能照明管理系統。

背景技術：

1、太陽能照明是以太陽能為能源，通過太陽能電池實現光電轉換，白天用蓄電池積蓄、貯存電能，晚上通過控制器對電光源供電，實現所需要的功能性照明，隨著我國近年來經濟的飛速發展，太陽能作為一種新型清潔能源也逐步在商用及家用領域得到廣泛使用，而太陽能照明作為現階段一種應用面極廣的用途領域，也逐漸出現了如照明設備發生故障時需要人工反映才能知曉的痛點，因此如何能夠使得太陽能照明設備具有自動故障檢測的功能，并能夠更好的使用所收集的各項參數，成為了當下太陽能照明行業亟需完善的一大問題。

2、申請公開號為cn113531464a的專利公開了一種太陽能路燈的控制系統，通過設置環境檢測單元，包括霧氣濃度檢測模塊、光照強度檢測模塊、紅外檢測模塊和雨水檢測模塊,分別用于對道路環境霧氣濃度、光照強度、道路行人車輛來往信號以及雨天環境雨量進行實時監測；led路燈與管理終端之間設置有調光模塊，調光模塊用于通過管理終端控制自動調節led路燈亮度，通過光照強度檢測光線較暗時自動開啟led路燈，較亮時則自動降低led路燈亮度，通過紅外檢測模塊可在夜間使用時，自動檢測是否有車輛行人通過，當較長時間沒有行人車輛通過，通過自動降低led路燈亮度來節約能耗，通過設置雨水檢測模塊，同樣的在大雨天可適當調節led路燈亮度來保證照明條件，從而通過設置環境檢測單元，能提高led路燈環境工況適應能力。

3、然而上述一種太陽能路燈的控制系統，雖然通過增加多種功能性識別模塊一定程度上增加了該系統的功能性，但在當前情況下，太陽能照明設備極易受環境影響從而出現故障，這則需要太陽能照明管理系統需要具備自動故障檢測功能來實現對故障的實時反饋，盡量降低從出現故障到維修結果中所存在的時間差，且由于一些太陽能照明設備安裝于特殊場景下，這使得太陽能照明設備需要長時間且穩定的運行，這就需要太陽能照明管理系統具備故障預測功能，從而避免照明設備因故障導致用戶出現不便或產生經濟損失，又因太陽輻射量作為太陽能照明設備的主要供能條件，則需要考慮到未來太陽輻射量對發電量所造成的直接影響。

4、鑒于此，本發明提出一種具有自動故障檢測功能的太陽能照明管理系統以解決上述問題。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的上述缺陷，為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：包括：

2、太陽能數據采集模塊，用于采集太陽能數據集，太陽能數據集包括光伏板數據、太陽輻射數據和轉化數據；

3、環境數據采集模塊，用于采集環境數據集，環境數據集包括溫度數據、濕度數據和含塵數據；

4、數據預處理模塊，用于對太陽能數據集和環境數據集進行數據標準化；

5、進一步地，數據標準化的方式包括：

6、將太陽能數據集和環境數據集進行z-score標準化，即，將太陽能數據集和環境數據集的均值和標準差進行數據的標準化；

7、具體轉換函數為：，其中為所有樣本數據的均值，為所有樣本數據的標準差；

8、故障參照值生成模塊，用于對環境數據集進行分析，得到故障參照值，對環境數據集進行處理，得到故障預測值，并對故障預測值進行分類，得到故障分類結果；

9、進一步地，對環境數據集進行分析的方式包括：

10、預設溫度閾值區間（q1，q2），當溫度數據小于q1時，取值為2，當溫度數據大于q1小于q2時，取值為1，當溫度數據大于q2時，取值為2；

11、預設濕度閾值q3，當濕度數據小于q3時，取值為1，當溫度數據大于q3時，取值為2;

12、預設含塵量閾值q4，當含塵數據小于q4時，取值為1，當含塵量大于q4時，取值為2；

13、通過代入計算式：得到故障參照值，其中為溫度數據，為濕度數據，為含塵數據，、和分別為對應的權重因子；

14、預設故障參照閾值區間（w1，w2），當故障參照值小于w1時，通過通訊單元向用戶交互模塊輸出運行完善信息，當故障參照值大于w1小于w2時，通過通訊單元向用戶交互模塊輸出運行警報信息，當故障參照值大于w2時，通過通訊單元向用戶交互模塊輸出運行危險信息；

15、運行完善信息包括說明當前設備運行狀態正常，運行警報信息包括說明當前設備運行狀態異常，運行危險信息包括說明當前設備運行狀態危險；

16、進一步地，對環境數據集進行處理的步驟包括：

17、e1：基于歷史環境數據集，通過代入計算式：得到初始預測值，其中為綜變斜率值，為時間單位；

18、e2：采集l組歷史特征向量，作為樣本集；

19、e2：采集l組歷史特征向量，作為樣本集；

20、e3：基于樣本集建立環境分類模型，獲取樣本集中的歷史特征向量，預設正常數據簇l1、警告數據簇l2和警報數據簇l3，在訓練集中通過人為設定選擇三個數據點作為原始簇中心，分別代表正常數據簇l1、警告數據簇l2和警報數據簇l3；

21、e4：通過代入計算式：得到數據項之間的距離，計算訓練集中的數據項分別與正常數據簇l1、警告數據簇l2和警報數據簇l3的距離，并將數據項分配至距離最近的數據簇，得到三個新的數據簇集作為初始簇中心，其中和為數據點的坐標值，和為兩個數據點分別在個子數據項上的值，為子數據項的數量；

22、e5：分別計算初始簇中心中三個新的數據簇集的均值，作為新的原始簇中心進行再次計算；

23、e6：重復e4和e5，直至達到預設迭代次數，得到環境預測分類模型；

24、e7：將特征向量輸入環境預測分類模型，輸出得到故障預測值；

25、進一步地，對故障預測值進行分類的方式包括：

26、預設故障預測閾值區間（r1，r2），當故障預測值小于r1時，生成正常信號，當故障預測值大于r1小于r2時，生成預警信號，當故障預測值大于r2時，生成警告信號；

27、正常信號包含一組代表太陽能照明設備運行狀態正常的字段，預警信號包含一組代表太陽能照明設備運行狀態異常的字段，警告信號包含一組代表太陽能照明設備運行狀態嚴重異常的字段；

28、打包正常信號、預警信號和警告信號，得到故障分類結果；

29、數據庫模塊，用于對太陽能數據集、環境數據集、故障參照值、歷史故障參照值進行存儲；

30、進一步地，對太陽能數據集進行處理的方式包括：

31、通過代入計算式：得到發電參照值，其中為光伏板數據，為太陽輻射數據，為轉化數據；

32、獲取一組未來太陽輻射數據，以固定時間單位分別標記為y1、y2、y3...ym；

33、獲取一組歷史轉化數據，以固定時間單位分別標記為u1、u2、u3...um；

34、計算轉化效率損失值，具體計算過程為：，其中為初始轉化效率值，即為0時的效率值，為時間，為衰減率常數；

35、計算預測轉化值，具體計算過程為：，其中；

36、當獲得預測轉化值時，生成預測轉化報告；

37、智能決策模塊，用于對故障分類結果進行處理，得到故障決策結果；

38、進一步地，對故障分類結果進行處理的方式包括：

39、當故障分類結果為正常信號時，通過用戶交互模塊向展示端顯示正常短信，當故障分類結果為預警信號時，通過用戶交互模塊向展示端顯示預警短信，當故障分類結果為警告信號時，通過用戶交互模塊向展示端顯示警告短信；

40、正常短信包括說明太陽能照明設備運行狀態正常，提醒用戶注意定期對設備進行檢查；

41、預警短信包括說明太陽能照明設備運行狀態異常，提醒用戶對太陽能照明設備進行排查，觀察指示燈是否常亮、照明設備是否正常工作和太陽能光伏板上是否堆積灰塵；

42、警告短信包括說明太陽能照明設備運行狀態嚴重異常，提醒用戶立即關閉照明設備、遠離設備運行區域和聯系相關維修人員；

43、打包正常短信、預警短信和警告短信，得到故障決策結果；

44、用戶交互模塊，用于對故障參照值、預測轉化報告和故障決策結果進行傳輸至展示端顯示，對太陽能數據集進行分析，得到能源效率值，并傳輸至展示端顯示；

45、進一步地，對太陽能數據集進行分析的方式包括：

46、通過讀取智能電表數值，得到實際發電值；

47、通過代入計算式：得到能源效率值；

48、進一步地，s1：采集太陽能數據集，太陽能數據集包括光伏板數據、太陽輻射數據和轉化數據；

49、s2：采集環境數據集，環境數據集包括溫度數據、濕度數據和含塵數據；

50、s3：對太陽能數據集和環境數據集進行數據標準化；

51、s4：對環境數據集進行分析，得到故障參照值，對環境數據集進行處理，得到故障預測值，并對故障預測值進行分類，得到故障分類結果；

52、s5：對太陽能數據集、環境數據集、故障參照值、歷史故障參照值進行存儲；

53、s6：對太陽能數據集進行處理，得到預測轉化報告；

54、s7：對故障分類結果進行處理，得到故障決策結果；

55、s8：對故障參照值、預測轉化報告和故障決策結果進行傳輸至展示端顯示，對太陽能數據集進行分析，得到能源效率值，并傳輸至展示端顯示。

56、本發明一種具有自動故障檢測功能的太陽能照明管理系統的技術效果和優點：

57、本發明通過故障參照值生成模塊對環境數據集進行分析，得到的故障參照值可以使照明設備在使用時進行實時檢測，避免照明設備停止運行時無人發現而帶來不便，通過對環境數據集進行處理，得到的故障預測值，可以有效預測照明設備因環境因素產生的故障，進而提前采取相應處理措施，大大降低了維修的時間成本，且一定程度上避免了因照明設備停止運行而產生的損失，通過對故障分類結果進行處理，得到的故障決策結果，可以輔助用戶完成針對照明設備的不同狀態，采取相對應的措施，通過對太陽能數據集進行處理，得到的預測轉化報告，可以準確的預測未來時間內因太陽輻射量的不同和轉化效率的降低，從而對太陽能照明設備發電量的最終影響，因此大大提升的太陽能照明管理系統對儲能及使用分配的統籌能力，通過太陽能數據集進行分析，得到的能源效率值，可以直觀的展現出太陽能光伏板的理論發電量和實際發電量之間的差值，從而使用戶能夠直接觀測太陽能照明設備的發電壽命，總體而言，本發明具有自動故障檢測效果好、預測故障產生能力強和展示設備發電量效果直接的顯著優點。