一种变电站远程可视化智能巡视系统的制作方法

本发明涉及变电站智能巡视领域，具体地，涉及一种变电站远程可视化智能巡视系统。

背景技术：

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。

变电站中具有多种设备，为了保障变电站的安全，需要对变电站进行巡视，变电站巡视的意义：对设备的定期巡视检查是及时掌握设备的运行情况、变化情况、发现设备的异常情况、确保设备的连续安全运行的主要措施。

随着电网的高速发展，扩建与新建变电站日益增多，需要采取技术手段，替代传统的依靠运维人员进场巡检的旧的模式，只有使变电站设备巡视工作流程标准化、自动化、规范化、数字化，才能杜绝因设备巡视不到位而造成电网的不安全、不稳定运行。

现有技术中变电站的巡视主要是巡视人员携带巡视设备进入现场进行巡视，具有以下缺点：

(1)存在安全隐患：设备故障危及巡视人员安全，以及人为因素导致设备故障，路途中的车辆交通故障。

(2)巡视效率低：巡视周期长，难以及时发现隐患，人工巡视效率低。

(3)成本高：车辆交通、巡视设备、人员外出等等增加了巡视的成本。

(4)准确率低：巡视结果收到巡视设备的准确率影响，以及巡视工人的操作和判断影响。

技术实现要素：

为了克服传统的人工巡视存在的缺陷，本发明提出了一种变电站远程可视化智能巡视系统，通过本系统能够实现高效、智能、安全、低成本、高准确率的完成变电站巡视任务。

为实现上述目的，本发明提供了一种变电站远程可视化智能巡视系统，所述巡视系统包括：

用户交互层，用于配置巡视方案、执行巡视方案及记录巡视结果和过程；还用于根据巡视需要配置巡视方案对应的巡视任务；还用于根据时间计划进行手动巡视或自动巡视配置；还用于在巡视过程中当巡视结果为设备状态异常时产生告警通知用户端；还用于接收用户端的手动指令标记异常缺陷记录；

业务逻辑层，用于执行巡视方案、分析视频数据、管理巡视记录数据；其中，分析视频数据包括：分析视频数据，识别出表计读数，识别出开关刀闸分合状态，识别出室内屏柜状态以及识别出设备外观异常状态。业务逻辑层基于数据接入层采集的数据进行分析，获得分析结果，并将分析结果反馈至用户交互层；

数据接入层，用于采集变电站视频数据和动力环境监测数据，并将采集的数据传输给业务逻辑层进行相关分析。

其中，本发明的原理为：通过在用户交互层生成巡检任务，然后将巡检任务通过业务逻辑层下发至数据接入层，数据接入层基于巡检任务采集相关的巡检现场数据，然后传输至业务逻辑层，业务逻辑层对采集的数据进行分析处理，生成巡检结果，然后将巡检结果在用户交互层中进行反馈，替代了传统的人工巡视存在的效率、安全和成本方面的缺陷，且利于智能分析对视频分析，分析结果准确，分析效率较高，避免了传统的人工携带设备存在的巡视不准确、巡视效率较低的缺陷。

优选的，用户交互层在巡视完成后能够生成巡视记录供用户端查询，巡视记录上报到运检生产管控平台。上传至运检生产管控平台便于运检生产管控平台根据相应的巡视记录进行相应的管控处理。

优选的，业务逻辑层用于基于数据接入层采集的适配数据识别出变电站的表计读数，包括：电流互感器读数、电压互感器油位读数、避雷器表计读数、主变油温读数、主变油位读数、瓦斯继电器读数、相关设备档位数值、开关及刀闸分合指示和有载开关油位读数；业务逻辑层用于基于数据接入层采集的适配数据识别出设备外观分析结果，包括变压器漏油监测外观分析结果、设备是否起火分析结果、设备是否冒烟分析结果和设备是否有异物附着分析结果。

优选的，巡视任务内容包括：相应的检测区域、检测设备和检测项目。

优选的，用户交互层还用于对数据接入层采集的视频数据进行实时显示，包括：设备参数、运行状态和设备实况；业务逻辑层还用于将视频分析结果、图片数据和告警信息进行保存。

优选的，巡视系统执行巡视方案的流程为：

用户交互层按照需求配置巡视方案，包括配置巡视任务内容、配置巡视检查项及配置巡视方案关联的时间计划，并将该巡视方案提交到内容管理系统进行保存；

当内容管理系统定时器检测到巡视方案时间节点到后，启动执行巡视方案，内容管理系统首先查询该方案配置的巡视监控场景内容，然后向业务逻辑层中的分析服务模块发送分析请求，同时向业务逻辑层中的集中存储服务模块发送录像请求，记录巡视执行过程；

集中存储服务模块收到内容管理系统发送的录像请求后，向数据接入层中的流媒体服务模块发送请求视频流，流媒体服务模块处理完成后，向集中存储服务模块上传视频控制流，集中存储服务模块将视频流做处理，向业务逻辑层中的云平台发送存储任务，云平台返回存储结果；

当分析服务模块收到内容管理系统发送的分析请求后，首先向流媒体服务模块请求视频流，流媒体服务模块返回视频控制流，分析服务模块从码流中截取待分析图片，如果码流是私有流，则调用各私有流厂家解码库解码；当分析服务模块获取图像成功后，将图像信息发送到大数据计算平台执行视频分析计算，然后返回分析结果；

巡视完成后由内容管理系统保存记录巡视结果。

优选的，传统的数据采集为安装摄像头进行，为了保障变电站中的每个设备的图像信息均能够被采集到，需要安装多个摄像头进行无死角的安装实现图像采集，这样导致需要大量的摄像头和布线，导致成本较高，为了解决上述问题，本发明采用了携带摄像头的巡检机器人来代替传统的多位置安装摄像头的缺陷，本发明中的数据接入层包括巡检机器人、第一控制器、通信模块和数据采集器，巡检机器人上携带有摄像头和通信模块，通信模块用于接收控制指令以及将采集的数据传输至业务逻辑层，摄像头用于采集视频数据；

第一控制器用于解析巡视任务，生成巡视设备对象、巡视内容和巡视时间；

第一控制器基于变电站设备实时分布位置坐标和巡视设备对象，生成巡检机器人巡检路径轨迹；

第一控制器基于巡视内容和巡视时间，生成巡检机器人启动时间、工作时间和返回时间。

其中，当需要进行巡检时，基于巡检方案，第一控制器控制巡检机器人在预设时间期待，然后行进到预设设备对象的位置，然后根据巡检内容生成巡检的具体对象和工作时间，然后控制巡检机器人正对具体的巡检对象开始进行巡检，然后巡检机器人开始采集巡检预设对象的图像数据，然后将采集的数据传输回业务逻辑层，巡检工作时间完成后，及采集数据完成后返回至初始位置进行停靠，避免了传统的需要安装多个摄像头以及需要进行相应布线的缺陷。

优选的，数据接入层包括若干安装在变电站的摄像头和通信模块，通信模块将采集的数据传输至业务逻辑层，摄像头用于采集视频数据，数据接入层用于解析巡视任务，生成巡视设备对象、巡视内容和巡视时间，基于巡视设备对象、巡视内容和巡视时间，在相应的时间开启巡视设备对象对应的摄像头采集视频数据。

优选的，由于每个巡视对象的位置不同，以及巡视内容的不同，需要摄像头的高度以及摄像头的图像采集方向均可以调整，为了满足上述需求，本发明的摄像头通过安装结构安装在变电站，安装结构包括：竖直导轨、水平圆形导轨、水平圆盘、第一滑动小车和第二滑动小车；竖直导轨下端固定在地面，竖直导轨上端竖直朝上，水平圆盘中部设有第一通孔，竖直导轨上端穿过所述第一通孔；第一滑动小车安装在竖直导轨上，与所述竖直导轨滑动连接，第一滑动小车上端与水平圆盘下表面固定连接；水平圆形导轨固定在水平圆盘上表面，第二滑动小车安装在水平圆形导轨上，第二滑动小车与水平圆形导轨滑动连接；第二控制器基于设备对象的高度信息，生成第一滑动小车的预设停留高度信息，基于第一滑动小车的预设停留高度信息，控制第一滑动小车停留在预设高度；第二控制器基于设备对象的相对于安装结构的方向信息，生成第二滑动小车的预设停留位置信息，基于第一滑动小车的预设停留位置信息，控制第一滑动小车停留在预设位置。

其中，通过上述安装结构本发明中的摄像头能够在竖直方向的高度能够调整，能够在水平面内对摄像头的采集方向进行调整。

优选的，摄像头在使用一段时间后，在摄像头表面容易产生附着物，附着物容易产生误报警，为了解决上述缺陷，本发明在每个摄像头均设有清洗系统，利用清洗系统能够对摄像头进行清洗，避免产生误报警，所述清洗系统包括：

检测单元，用于检测摄像头镜头是否有附着物；

清洁单元，用于当检测单元检测到摄像头镜头有附着物时，对摄像头镜头进行清洁。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本系统能够智能化高效、安全、低成本、高准确率的完成变电站巡视任务。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明中变电站远程可视化智能巡视系统的组成示意图；

图2是本发明中变电站远程可视化智能巡视系统的内部流程示意图；

图3是本发明中安装结构的结构示意图；

其中，1-竖直导轨，2-水平圆形导轨，3-水平圆盘，4-第一滑动小车，5-第二滑动小车。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

实施例一

请参考图1，本实施例提供了一种变电站远程可视化智能巡视系统，所述巡视系统包括：

用户交互层，用于配置巡视方案、执行巡视方案及记录巡视结果和过程；还用于根据巡视需要配置巡视方案对应的巡视任务；还用于根据时间计划进行手动巡视或自动巡视配置；还用于在巡视过程中当巡视结果为设备状态异常时产生告警通知用户端；还用于接收用户端的手动指令标记异常缺陷记录；

业务逻辑层，用于执行巡视方案、分析视频数据、管理巡视记录数据；其中，分析视频数据包括：分析视频数据识别出表计读数、识别出开关刀闸分合状态、识别出室内屏柜状态以及识别出设备外观异常状态，业务逻辑层基于数据接入层采集的数据进行分析，获得分析结果，并将分析结果反馈至用户交互层；

数据接入层，用于采集变电站视频数据和动力环境监测数据，并将采集的数据传输给业务逻辑层进行相关分析。

本实施例提供了一种变电站远程可视化智能巡视系统，基于运维班日常巡视工作在系统中制定好巡检卡内容，结合计算机视觉识别技术进行变电站各类仪表参数识别、设备外观分析，实现变电站远程可视化智能巡视。变电站表计读数主要包括：ct、pt油位；避雷器表计读数；主变油温、油位读数；瓦斯继电器读数；档位数值；开关及刀闸分合指示；有载开关油位等。设备外观分析包括变压器漏油监测、设备起火、冒烟、异物附着等。可视化远程巡视分为手动和计划巡视。运维人员在平台制定好巡检计划，包括相应的检测区域，检测设备和检测项目等内容。手动巡视时，运维人员可以在集控中心通过视频远程查看设备参数、运行状态和设备实况；计划巡视时，系统根据配置的计划自动将分析结果、图片和告警信息保存到系统中，并将巡视结果自动导入运检生产管控平台(pms系统)。

智能巡视系统包含用户交互层、业务逻辑层及数据接入层。

其中，在本实施例中，用户交互层在巡视完成后能够生成巡视记录供用户端查询，巡视记录上报到运检生产管控平台。

其中，在本实施例中，业务逻辑层用于基于数据接入层采集的适配数据识别出变电站的表计读数，包括：电流互感器读数、电压互感器油位读数、避雷器表计读数、主变油温读数、主变油位读数、瓦斯继电器读数、相关设备档位数值、开关及刀闸分合指示和有载开关油位读数；业务逻辑层用于基于数据接入层采集的适配数据识别出设备外观分析结果，包括变压器漏油监测外观分析结果、设备是否起火分析结果、设备是否冒烟分析结果和设备是否有异物附着分析结果。

其中，在本实施例中，巡视任务内容包括：相应的检测区域、检测设备和检测项目。

其中，在本实施例中，用户交互层还用于对数据接入层采集的视频数据进行实时显示，包括：设备参数、运行状态和设备实况；业务逻辑层还用于将视频分析结果、图片数据和告警信息进行保存。

用户交互层主要负责向终端用户如变电工区运维人员，提供人机交互操作界面，包括巡视配置、巡视执行及巡视记录的管理。用户可以根据巡视需要配置相应的例行巡视表格、正常巡视表格及特殊巡视表格，再根据时间计划进行手动巡视或自动巡视，巡视过程中系统根据智能视频分析识别到设备状态异常时可以产生告警通知用户，用户也可以手动标记异常进入缺陷记录。巡视完成生成巡视记录供用户查询，巡视记录可以上报到pms系统。

业务逻辑层负责执行巡视方案、视频智能分析、巡视记录管理等内部逻辑的处理。其中视频智能分析处理模块提供对设备运行状态智能识别的技术支撑，目前可识别的内容包括表计读数、开关刀闸分合状态、室内屏柜状态以及设备外观异常状态。

数据接入层的数据源包括摄像机高清视频流以及变电站动力环境监测数据。

变电站远程可视化智能巡视系统的内部流程如图2所示。

具体实现步骤如下：

1、client按照需求配置智能巡视方案，包括巡视表格、巡视检查项及巡视方案关联的时间计划，该巡视方案提交到cms进行保存并设置定时器；

2、当cms定时器检测到巡视方案时间节点到后，启动执行智能巡视方案。cms首先查询该方案配置的巡视监控场景内容，然后向分析服务发送分析请求，同时向集中存储服务发送录像请求，记录巡视执行过程；

3、集中存储服务收到cms发送的录像请求后，向media服务发送请求视频流，media服务处理完成后，向集中存储服务上传rtp/rtcp视频控制流，集中存储服务将视频流做处理，向云平台发送存储任务，云平台返回存储结果；

4、当分析服务收到cms发送的分析请求后，首先向media服务请求视频流，流媒体服务返回rtp/rtcp视频控制流，分析服务从码流中截取待分析图片，如果码流是私有流，则需要调用各私有流厂家解码库解码。当分析服务获取图像成功后，将图像信息发送到hadoopmapreduce大数据计算平台执行快速智能视频分析计算，然后返回分析结果；

5、巡视完成后由cms保存记录巡视结果，供事后查询追溯。

综上所述，变电站远程可视化智能巡视系统利用视频监控技术结合计算机视觉识别技术，实现一种创新应用模式，根据设备运行监控监测数据，进行设备运行状态统计分析与预测预警，最大程度上替代人工巡检，降低人工巡检的工作量，提高变电站运行智能化水平以及提升视频数据的共享水平。

实施例二

数据接入层包括巡检机器人、第一控制器、通信模块和数据采集器，巡检机器人上携带有摄像头和通信模块，通信模块用于接收控制指令以及将采集的数据传输至业务逻辑层，摄像头用于采集视频数据；

第一控制器用于解析巡视任务，生成巡视设备对象、巡视内容和巡视时间；

第一控制器基于变电站设备实时分布位置坐标和巡视设备对象，生成巡检机器人巡检路径轨迹；

第一控制器基于巡视内容和巡视时间，生成巡检机器人启动时间、工作时间和返回时间。

实施例三

数据接入层包括若干安装在变电站的摄像头和通信模块，通信模块将采集的数据传输至业务逻辑层，摄像头用于采集视频数据，数据接入层用于解析巡视任务，生成巡视设备对象、巡视内容和巡视时间，基于巡视设备对象、巡视内容和巡视时间，在相应的时间开启巡视设备对象对应的摄像头采集视频数据。

其中，请参考图3，摄像头通过安装结构安装在变电站，安装结构包括：竖直导轨1、水平圆形导轨2、水平圆盘3、第一滑动小车4和第二滑动小车5；竖直导轨下端固定在地面，竖直导轨上端竖直朝上，水平圆盘中部设有第一通孔，竖直导轨上端穿过所述第一通孔；第一滑动小车安装在竖直导轨上，与所述竖直导轨滑动连接，第一滑动小车上端与水平圆盘下表面固定连接；水平圆形导轨固定在水平圆盘上表面，第二滑动小车安装在水平圆形导轨上，第二滑动小车与水平圆形导轨滑动连接；第二控制器基于设备对象的高度信息，生成第一滑动小车的预设停留高度信息，基于第一滑动小车的预设停留高度信息，控制第一滑动小车停留在预设高度；第二控制器基于设备对象的相对于安装结构的方向信息，生成第二滑动小车的预设停留位置信息，基于第一滑动小车的预设停留位置信息，控制第一滑动小车停留在预设位置。

实施例四

在本实施例中，每个摄像头均设有清洗系统，所述清洗系统包括：

检测单元，用于检测摄像头镜头是否有附着物；

清洁单元，用于当检测单元检测到摄像头镜头有附着物时，对摄像头镜头进行清洁。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。