一种变电站检修监控预警系统的制作方法

本发明一种变电站检修监控预警系统，属于变电站预警监控的技术领域。

背景技术：

在电力系统，随着“三集五大”体系建设的深入，市级供电公司运维检修管理模式发生相应的变更和优化，伴随着综合大检修和状态检修的不断深入，原先临停、临检所做的班前会已经满足不了多班组、多专业协同工作的要求；同时，检修过程中工作时间紧、任务重，遇到紧急问题若不能及时反馈解决，将直接影响检修进度；此外，检修期间涉及工作人员上百人，在变电站设备密集、危险点繁多、工作区域错综复杂的情况下，人员位置不当很可能引发安全事故，出现人身生命危险。

因此，一种能够在检修前将人员分工、区域划分、任务安排、定置管理、危险点告知、重点工作区域强调等布控要素直观简洁地展现出来；并能够对变电检修现场的突发情况视频传回指挥中心，且能对作业人员位置进行定位，当位置不当时，进行预警的变电站检修监控预警系统就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够对变电检修现场的突发情况视频传回指挥中心，且能对作业人员位置进行定位，当位置不当时，进行预警的变电站检修监控预警系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种变电站检修监控预警系统，包括：现场采集设备，设置在变电站内部，用于抢修时采集变电站内部的音视频信息以及作业人员的位置信息，并将上述音视频信息和位置信息通过通信网络传送给远程预警服务器；远程预警服务器，设置在远程指挥中心，其输入端通过通信网络与现场采集设备的输出端相连，用于将作业人员采集的位置信息在内置的三维场景中展示，当作业人员进入危险区域时，通过内置预警库发出预警信号。

优选地，所述现场采集设备包括：安全头盔，包括摄像装置、语音装置和通讯接头，所述的摄像装置和语音装置用于采集变电站内部的音视频信息并通过通讯接头将所述的音视频信息传输给无线通讯终端；无线通讯终端，包括音视频信号处理器、CPU主控芯片、定位标签和无线传输模块；所述音视频信号处理器的输入端与所述通讯接头的输出端相连，用于将接收到的音视频信息进行压缩后传输给CPU主控芯片；所述CPU主控芯片的输入端分别与所述音视频信号处理器的输出端、定位标签的输出端相连，用于对压缩后的音视频信息，以及定位标签采集的作业人员的位置信息进行编码后通过无线传输模块传输给定位基站；定位基站包括射频接收模块、数据控制模块和通讯接口模块；所述射频接收模块的输入端与所述无线传输模块的输出端相连，用于将基带信号从无线通讯终端传来的UWB信号中解调出来；所述数据控制模块的输入端与所述射频接收模块的输出端相连，用于将射频接收模块输出的基带信号转换为数字信号进行传输；所述数据控制模块的输出端通过通讯接口模块与远程的输入端与远程预警服务器的输入端相连，用于将数字信号传输到远程预警服务器。

优选地，所述远程预警服务器包括：三维展示单元，用于对变电站内的设备及管线设施进行三维建模，并将设备及管线设施的模型参数存储在数据库单元中；布控模拟单元，用于在三维展示单元中设定不同作业种类的围栏区域坐标、危险点位置坐标，同时根据变电站电压等级不同设置安全距离，并将围栏区域坐标、危险点位置坐标存储在数据库单元中，将不同作业种类对应的危险点信息传输到数据预警单元中；数据库单元，其输入端与所述三维展示单元、布控模拟单元的输出端相连，用于存储变电站内的各设备的模型名称、空间坐标，各模型间的带电逻辑关系，以及围栏坐标和危险点坐标，并将各模型的空间坐标、以及作业区域的围栏区域坐标、危险点位置坐标传输给空间坐标库单元；空间坐标库单元，其输入端与所述数据库单元的输出端相连，用于存储各模型的空间坐标、以及作业区域的围栏区域坐标、危险点位置坐标，并将上述坐标信息传输给数据预警单元；无线定位单元，其输入端与所述定位基站的输出端相连，用于对定位基站传来的作业人员位置信息进行解析，并将作业人员的坐标传输给数据预警单元，同时将作业人员的坐标在三维展示单元中展示；数据预警单元，其输入端与所述无线定位单元的输出端、空间坐标库单元的输出端均相连，用于当作业人员坐标碰触到围栏区域坐标、危险点位置坐标时，发出预警信息至流媒体处理单元；流媒体处理单元，其输入端与所述数据预警单元的输出端相连，用于将预警信息的文字转化为音频信息，并将该音频信息发送无线通讯终端，使无线通讯终端通过安全头盔的语音装置进行播放。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本专利一种变电站检修监控预警系统，通过现场采集设备与远程预警服务器的连接，实现了对作业人员在变电站检修时的音视频信息和位置信息的采集，并能够当作业人员碰触到危险区域时，发出预警信号，实用性极强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明中的结构示意图；

图2为本发明中安全头盔的结构示意图；

图3位本发明中无线通讯终端的结构示意图；

图4为本发明中定位基站的结构示意图；

图中：101为现场采集设备，102为远程预警服务器，301为安全头盔，3011为摄像装置，3012为语音装置，3013为通讯接头，302为无线通讯终端，3021为音视频信号处理器，3022为CPU主控芯片，3023为定位标签，3024为无线传输模块，303为定位基站，401为三维展示单元，402为布控模拟单元，403为数据库单元，404为空间坐标库单元，405为无线定位单元，406为数据预警单元，407为流媒体处理单元。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种变电站检修监控预警系统，包括：现场采集设备101，设置在变电站内部，用于抢修时采集变电站内部的音视频信息以及作业人员的位置信息，并将上述音视频信息和位置信息通过通信网络103传送给远程预警服务器102；远程预警服务器102，设置在远程指挥中心，其输入端通过通信网络103与现场采集设备101的输出端相连，用于将作业人员采集的位置信息在内置的三维场景中展示，当作业人员进入危险区域时，通过内置预警库发出预警信号。

本发明通过现场采集设备101与远程预警服务器102的连接，实现了对作业人员在变电站检修时的音视频信息和位置信息的采集，并能够当作业人员碰触到危险区域时，发出预警信号。

具体地，所述现场采集设备101包括：安全头盔301，包括摄像装置3011、语音装置3012和通讯接头3013，所述的摄像装置3011和语音装置3012用于采集变电站内部的音视频信息，并通过通讯接头3013将所述的音视频信息传输给无线通讯终端302；无线通讯终端302，包括音视频信号处理器3021、CPU主控芯片3022、定位标签3023和无线传输模块3024；所述音视频信号处理器3021的输入端与所述通讯接头3013的输出端相连，用于将接收到的音视频信息进行压缩后传输给CPU主控芯片3022；所述CPU主控芯片3022的输入端分别与所述音视频信号处理器3021的输出端、定位标签3031的输出端相连，用于对压缩后的音视频信息，以及定位标签3023采集的作业人员的位置信息进行编码后通过无线传输模块3024传输给定位基站303；定位基站303，包括射频接收模块3031、数据控制模块3032和通讯接口模块3033；所述射频接收模块3031的输入端与所述无线传输模块3024的输出端相连，用于将基带信号从无线通讯终端302传来的UWB信号中解调出来；所述数据控制模块3032的输入端与所述射频接收模块3031的输出端相连，用于将射频接收模块3031输出的基带信号转换为数字信号进行传输；所述数据控制模块3032的输出端通过通讯接口模块3033与远程的输入端与远程预警服务器102的输入端相连，用于将数字信号传输到远程预警服务器102。

进一步地，所述远程预警服务器102包括：三维展示单元401，用于对变电站内的设备及管线设施进行三维建模，并将设备及管线设施的模型参数存储在数据库单元403中；布控模拟单元402，用于在三维展示单元401中设定不同作业种类的围栏区域坐标、危险点位置坐标，同时根据变电站电压等级不同设置安全距离，并将围栏区域坐标、危险点位置坐标存储在数据库单元403中，将不同作业种类对应的危险点信息传输到数据预警单元406中；数据库单元403，其输入端与所述三维展示单元401、布控模拟单元402的输出端相连，用于存储变电站内的各设备的模型名称、空间坐标，各模型间的带电逻辑关系，以及围栏坐标和危险点坐标，并将各模型的空间坐标、以及作业区域的围栏区域坐标、危险点位置坐标传输给空间坐标库单元404；空间坐标库单元404，其输入端与所述数据库单元403的输出端相连，用于存储各模型的空间坐标、以及作业区域的围栏区域坐标、危险点位置坐标，并将上述坐标信息传输给数据预警单元406；无线定位单元405，其输入端与所述定位基站303的输出端相连，用于对定位基站303传来的作业人员位置信息进行解析，并将作业人员的坐标传输给数据预警单元406，同时将作业人员的坐标在三维展示单元401中展示；数据预警单元406，其输入端与所述无线定位单元405的输出端、空间坐标库单元404的输出端均相连，用于当作业人员坐标碰触到围栏区域坐标、危险点位置坐标时，发出预警信息至流媒体处理单元407；流媒体处理单元407，其输入端与所述数据预警单元406的输出端相连，用于将预警信息的文字转化为音频信息，并将该音频信息发送无线通讯终端302，使无线通讯终端302通过安全头盔301的语音装置3012进行播放。

本实施例中的三维展示单元401是本系统的基础，所述的布控模拟单元402依托三维场景进行实现，所述的无线定位单元405与三维展示单元401场景中的坐标均一一匹配，具体地，所述的三维展示单元401模型的建立，经过现场图片采集、空间测量和变电站的平面布置图，本系统采用3Dmax进行高精度建模，其中的模型名参照电网调度号进行命名，并将模型名存储在数据库单元403中，通过数据库的对应关系确定模型间带电的逻辑关系。

所述的布控模拟单元402，在三维展示单元401中绘制围栏，设定工作区域，设定危险点位置，同时，根据变电站电压等级不同设置安全距离。所述的围栏区域坐标、危险点位置均存放在数据库单元403中，安全距离存储在配置表中，在对定位基站303安放时，以变电站中设备模型的坐标为参考系，根据实际测量距离确定无线定位基站坐标。

所述的无线定位单元405与设置在现场的定位基站303、无线通讯终端302、定位标签3023组成无线定位系统，在无线定位系统中，定位标签3023为了便于携带，集成到无线通讯终端302中，并利用UWB脉冲信号发射出位置信息给定位基站303，所述的定位基站303采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，最终通过有线以太网传输到无线定位单元405，本实施例中的无线定位单元405可以实现无缝蜂窝连接，将定位空间无限扩展，定位标签3023可以在各个定位基站303覆盖范围内自由行走，通过无线定位单元405，将作业人员的坐标在三维空间中展示，实现真实人员异动，虚拟仿真环境中任务模型实时移动的效果；其中，UWB带宽大于1.5GHz，定位通过极窄的脉冲信号来传送信息，定位误差能够控制在0.1米。

所述的数据预警单元406用于当作业人员坐标碰触到围栏区域坐标、危险点位置坐标时，发出预警信息至流媒体处理单元407，具体地，当作业人员位置移动时，在三维展示单元401中自动根据变电站的安全距离，给人体模型增加相应半径的碰撞体，当人体模型在三维场景中移动时，碰撞体相应移动，当碰撞体撞到物体，且物体属性为围栏或危险点时，则发出预警信息；

所述的布控模拟单元402在布控模拟时，根据作业种类对应的危险点信息传输到数据预警单元406中，当虚拟环境下人体模型的碰撞体接触危险点时，自动触发预警事件，预警事件查询数据库中的预警信息，并通过离线语音合成技术，将文字信息转化为二进制码流的音频信息，所述的音频信息传输到流媒体服务器，流媒体服务器通过4G无线信号将预警信息传输到无线通讯终端302，传输至安全头盔301的语音装置3012的耳机进行播放，使得即将进入危险区域的作业人员能够第一时间接收到预警信息。

此外，本发明中的安全头盔301还可对现场的视频信息进行采集和传输，本实施例中的安全头盔301集成了高清摄像头、激光定位灯、定位灯开关、麦克风和无线通讯终端302等部件；其中，安全头盔301的前部为高清摄像头，且安全头盔301与高清摄像头的外轮廓为同一材质，一次模型制作而成，在高清摄像头的上部为激光定位灯，激光定位灯的顶部为定位灯开关，方便夜间照明使用；在安全头盔301右侧底部为耳机插孔，安全头盔301左侧底部为USB视频信号输出接口，便于将视频导出；在安全头盔301正前方帽檐下方内嵌麦克风，在安全头盔301正后方底端为通讯接头3013，所述的通讯接头3013用于连接无线通讯终端302。

本发明集成了虚拟现实布控模拟平台、视频语音安全帽、UWB高精度定位基站，通过虚拟现实技术实现布控模拟，通过远程视频采集和高精度无线定位，传输现场视频、人员位置信息至远程预警服务器102，通过离线语音合成进行语音预警；本发明可直接应用于变电检修前三维布控模拟、电力设备拆解运行仿真，变电检修、变电运行中的视频监控、人员定位、危险预警。

综上，本发明具有很强的实用性；上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。