一种基于北斗卫星和5G网络的配电监测装置及监测方法与流程

本发明涉及电力设备检测技术领域，特别是一种基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置及监测方法。

背景技术：

目前，随着电力系统自动化水平的提高，我国城市电网的发展也越来越快。电力配网作为电力企业电能输送的最后环节，其重要性也日益显著。以下两方面容易出现问题：一、gps和北斗卫星容易受外部干扰，而时间作为基本单元，是精确测量、精确定位、准确导航的根本保证，同时也是最容易攻击元素，一旦伪卫星授时信号出现，就会使配电柜微机保护及后台系统不动作或误动作，从而影响社区用电安全，也会成为上级电网不安全因素；二、配电房因为维护人员素质和施工安全问题，不能及时精确的防范配电设备温升、潮湿度、有害气体、人员非法进入、其它动物进入配电房等不安全因素，往往会引起配电设备的故障，从而导致停电，使电网蒙受较大损失，大大地影响居民的正常生活。发明人在实现本发明创造的过程中发现，为了改善用电环境，保证配网线路的安全运行，现有技术急需一种对社区配电房或片区电网的电力设备及后台系统精确授时和精准定位的方法。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置及监测方法，可大大提高电力设备后台系统的时钟和定位精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置，包括伪卫星授时防控主机和带授时功能ai配电巡检机器人，所述伪卫星授时防控主机通过5g通讯网络与带授时功能ai配电巡检机器人相连接；

所述伪卫星授时防控主机包括，北斗卫星接收模块、gps卫星接收模块、5g通讯模块、时钟处理模块、综合调配分析处理模块，所述时钟处理模块分别连接北斗卫星接收模块、gps卫星接收模块、5g通讯模块和综合调配分析处理模块，所述综合调配分析处理模块连接5g通讯模块；

所述北斗卫星接收模块用于接收北斗卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时；

所述gps卫星接收模块用于接收gps卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时；

所述时钟处理模块用于对北斗卫星接收模块和gps卫星接收模块的时钟信号的时域、频域信息进行分析和比较；

所述综合调配分析处理模块用于接收时钟处理模块提供的时钟信号，再通过5g通讯模块传输至带授时功能ai配电巡检机器人；并通过5g网络定位功能将带授时功能ai配电巡检机器人现场采集的信号进行故障点数据精确定位后反馈信息；其反馈信息通过5g网络无延时传输至带授时功能ai配电巡检机器人对现场进行处置；

所述带授时功能ai配电巡检机器人包括，主机5g通讯模块、监测装置、控制器和行走装置，所述控制器分别连接主机5g通讯模块、监测装置和行走装置；

所述主机5g通讯模块用于与伪卫星授时防控主机的5g通讯模块进行通讯，接收综合调配分析处理模块的时钟信号，校对控制器的时钟；

所述监测装置用于采集现场的参数信息；

所述控制器用于通过主机5g通讯模块接收伪卫星授时防控主机时钟数据，进行无延时地时钟调整校正；并根据综合调配分析处理模块的反馈信息对现场进行处置；

所述行走装置用于控制带授时功能ai配电巡检机器人的移动。

进一步，所述时钟处理模块包括，主控模块、时钟模块、时钟检测模块和信号输出模块；所述主控模块分别连接时钟模块、时钟检测模块和信号输出模块，所述时钟模块与时钟检测模块连接；

所述主控模块用于对时钟信号进行诊断；

所述时钟模块用于对伪卫星授时、故障授时进行故障区域隔离，实现在线闭环自愈；

所述时钟检测模块内设有时间闭环监测链路，用于对被授时的装置的时钟进行精度检测；

所述信号输出模块用于输出时钟信号，并对时钟信号进行出口检测。

进一步，所述北斗卫星接收模块包括有，第一伪卫星授时防控天线装置、第一伪卫星信号综合测试仪、第一伪卫星授时防控网关；所述第一伪卫星信号综合测试仪分别连接第一伪卫星授时防控天线装置和第一伪卫星授时防控网关；

所述gps卫星接收模块包括有，第二伪卫星授时防控天线装置、第二伪卫星信号综合测试仪、第二伪卫星授时防控网关，所述第二伪卫星信号综合测试仪分别连接第二伪卫星授时防控天线装置和第二伪卫星授时防控网关。

进一步，所述监测装置包括，测绘采集模块、红外线测温模块、配电柜参数采集模块、有害气体采集模块、热成像采集模块和人机互动采集模块；

所述测绘采集模块用于接收综合调配分析模块的5g网络定位信号，并进行定点轨道测绘和对配电房实物测绘；

所述红外线测温模块用于通过红外线测温扫描方式采集配电柜抽屉单元、主母排、变压器部位的温度变化，并将温度数据发送给控制器进行对比分析；

所述配电柜参数采集模块用于采集配电柜电压、电流、功率因素、温湿度数据，并将采集数据发送给控制器进行对比分析；

所述有害气体采集模块用于通过气体探头或者设于配电房外置气体探头采集气体数据，并将采集数据发送给控制器进行对比分析；

所述热成像采集模块用于通过热成像探头采集并生成热成像图形，并发送给控制器进行对比分析；

所述人机互动采集模块用于与配电房人员进行交互，并进行身份确认。

进一步，所述综合调配分析处理模块内设有cpu，所述主控模块内设有微处理器。

进一步，所述行走装置设有磁轨迹导航装置，所述控制器内设有处理器。

进一步，所述带授时功能ai配电巡检机器人内设有可充电锂电池。

本发明提供一种基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置的监测方法，监测方法的具体步骤如下：

步骤a：北斗卫星接收模块接收北斗卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时的时钟信号，并传输至时钟处理模块，同时，gps卫星接收模块接收gps卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时的时钟信号，并传输至时钟处理模块；

步骤b：时钟处理模块接收北斗卫星接收模块和gps卫星接收模块的时钟信号后进行数据比较，判定是否为伪卫星信号，然后对伪卫星信号进行区域隔离，使时钟信号与卫星时钟同步，通过时钟检测模块内设有时间闭环监测链路，用于对被授时的装置的时钟进行精度检测；输出信号端经过闭环检测后，输出高精度同步时钟信号至综合调配分析处理模块；

步骤c：综合调配分析处理模块将时钟处理模块提供的时钟信号通过5g通讯模块无延时地传输至带授时功能ai配电巡检机器人；并通过5g网络的定位功能将带授时功能ai配电巡检机器人现场采集的信号进行故障点数据精确定位后反馈信息；其反馈信息通过5g通讯模块的5g网络无延时传输至带授时功能ai配电巡检机器人；

步骤d：带授时功能ai配电巡检机器人的控制器再对现场采集的信息进行分析，进行现场处置，并同时将采集和处置信息发送至综合调配分析处理模块。

进一步，所述监测方法的步骤c和步骤d中，带授时功能ai配电巡检机器人现场采集的信息，分别来自：

所述测绘采集模块：接收综合调配分析处理模块的5g网络测绘信号，并通过ai进行定点轨道测绘和对配电房实物测绘；

所述红外线测温模块：通过红外线测温扫描方式采集配电柜抽屉单元、主母排、变压器部位的温度变化，并将温度数据发送给控制器进行对比分析；

所述配电柜参数采集模块：采集配电柜电压、电流、功率因素、温湿度数据，并将采集数据发送给控制器进行对比分析；

所述有害气体采集模块：通过气体探头或者设于配电房外置气体探头采集气体数据，并将采集数据发送给控制器进行对比分析；

所述热成像采集模块：通过热成像探头采集并生成热成像图形，并发送给控制器对比分析；

所述人机互动采集模块：与配电房人员进行交互，并进行身份确认。

进一步，所述步骤c中，如再次发现故障，综合调配分析处理模块对带授时功能ai配电巡检机器人发出指令，带授时功能ai配电巡检机器人通过5g网络向配电房的电力后台系统、物管物联网及片区电网发出告警信号。

带授时功能ai配电巡检机器人可根据磁轨迹导航装置或激光导航方式，按设定的巡检线路行走，也可通过人工干预改变行走线路。

本发明的有益效果是：采用伪卫星授时防控主机通过5g网络与多个带授时功能ai配电巡检机器人相连接，接收北斗卫星接收模块和gps卫星接收模块的时钟信号后进行数据比较，判定是否为伪卫星信号，然后对设备故障区即伪卫星信号进行隔离，故障在线闭环自愈，使得与卫星时钟同步，输出信号端经过闭环数据链路检测后，输出高精度同步时间信息至综合调配分析处理模块。

如再次发现故障，综合调配分析处理模块对带授时功能ai配电巡检机器人发出指令，通过带授时功能ai配电巡检机器人对配电房的电力后台系统、物管物联网及片区电网发出告警信号。

综合调配分析处理模块将时钟处理模块提供的时间信息传输至带授时功能ai配电巡检机器人；通过5g网络定位测绘功能将带授时功能ai配电巡检机器人现场采集的信号，精确测绘故障点数据后反馈信息；其反馈信息通过5g通讯模块的5g网络无延时传输功能传输至带授时功能ai配电巡检机器人对场采集的信号进行分析比较，可进行调整配置或高负荷变压器之间的转换。

附图说明

图1是本发明监测装置结构示意图；

图2是本发明时钟处理模块结构示意图；

图3是本发明北斗卫星接收模块结构示意图；

图4是本发明gps卫星接收模块结构示意图。

图中零部件及编号：

1-伪卫星授时防控主机；2-带授时功能ai配电巡检机器人；11-北斗卫星接收模块；12-gps卫星接收模块；13-5g通讯模块；14-时钟处理模块；15-综合调配分析处理模块；21-主机5g通讯模块；22-监测装置；23-控制器；24-行走装置；141-主控模块；142-时钟模块；143-时钟检测模块；144-信号输出模块；111-第一伪卫星授时防控天线装置；112-第一伪卫星信号综合测试仪；113-第一伪卫星授时防控网关；121-第二伪卫星授时防控天线装置；122-第二伪卫星信号综合测试仪；123-第二伪卫星授时防控网关；221-测绘采集模块；222-红外线测温模块；223-配电柜参数采集模块；224-有害气体采集模块；225-热成像采集模块；226-人机互动采集模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置，包括，伪卫星授时防控主机1和带授时功能ai配电巡检机器人2，所述伪卫星授时防控主机1通过5g通讯网络与带授时功能ai配电巡检机器人2相连接；

所述伪卫星授时防控主机1包括，北斗卫星接收模块11、gps卫星接收模块12、5g通讯模块13、时钟处理模块14、综合调配分析处理模块15，所述时钟处理模块14分别连接北斗卫星接收模块11、gps卫星接收模块12、5g通讯模块13和综合调配分析处理模块15，所述综合调配分析处理模块15连接5g通讯模块13；

所述北斗卫星接收模块11用于接收北斗卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时；

所述gps卫星接收模块12用于接收gps卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时；

所述时钟处理模块14用于对北斗卫星接收模块11和gps卫星接收模块12的时钟信号的时域、频域信息进行分析和比较；

所述综合调配分析处理模块15用于接收时钟处理模块14提供的时钟信号，再通过5g通讯模块13传输至带授时功能ai配电巡检机器人2；并通过5g网络定位功能将带授时功能ai配电巡检机器人2现场采集的信号进行故障点数据精确定位后反馈信息；其反馈信息通过5g网络无延时传输至带授时功能ai配电巡检机器人2对现场进行处置；

所述带授时功能ai配电巡检机器人2包括，主机5g通讯模块21、监测装置22、控制器23和行走装置24，所述控制器23分别连接主机5g通讯模块21、监测装置22和行走装置24；

所述主机5g通讯模块21用于与伪卫星授时防控主机1的5g通讯模块13进行通讯，接收综合调配分析处理模块15的时钟信号，校对控制器23的时钟；

所述监测装置22用于采集现场的参数信息；

所述控制器23用于通过主机5g通讯模块21接收伪卫星授时防控主机1时钟数据，进行无延时地时钟调整校正；并根据综合调配分析处理模块15的反馈信息，对现场进行处置；

所述行走装置24用于控制带授时功能ai配电巡检机器人2的移动。

如图2所示，所述时钟处理模块14包括，主控模块141、时钟模块142、时钟检测模块143和信号输出模块144；所述主控模块141分别连接时钟模块142、时钟检测模块143和信号输出模块144，所述时钟模块142与时钟检测模块143连接；

所述主控模块141用于对时钟信号进行诊断；

所述时钟模块142用于对伪卫星授时、故障授时进行故障区域隔离，实现在线闭环自愈；

所述时钟检测模块143内设有时间闭环监测链路，用于对被授时的装置的时钟进行精度检测；

所述信号输出模块144用于输出时钟信号，并对时钟信号进行出口检测。

如图3所示，所述北斗卫星接收模块11包括有，第一伪卫星授时防控天线装置111、第一伪卫星信号综合测试仪112、第一伪卫星授时防控网关113；所述第一伪卫星信号综合测试仪112分别连接第一伪卫星授时防控天线装置111和第一伪卫星授时防控网关113。

如图4所示，所述gps卫星接收模块12包括有，第二伪卫星授时防控天线装置121、第二伪卫星信号综合测试仪122、第二伪卫星授时防控网关123，所述第二伪卫星信号综合测试仪122分别连接第二伪卫星授时防控天线装置121和第二伪卫星授时防控网关123。

所述监测装置22包括，测绘采集模块221、红外线测温模块222、配电柜参数采集模块223、有害气体采集模块224、热成像采集模块225和人机互动采集模块226；

所述测绘采集模块221用于接收综合调配分析模块15的5g网络定位信号，并进行定点轨道测绘和对配电房实物测绘；

所述红外线测温模块222用于通过红外线测温扫描方式采集配电柜抽屉单元、主母排、变压器部位的温度变化，并将温度数据发送给控制器23进行对比分析；

所述配电柜参数采集模块223用于采集配电柜电压、电流、功率因素、温湿度数据，并将采集数据发送给控制器23进行对比分析；

所述有害气体采集模块224用于通过气体探头或者设于配电房外置气体探头采集气体数据，并将采集数据发送给控制器23进行对比分析；

所述热成像采集模块225用于通过热成像探头采集并生成热成像图形，并发送给控制器23对比分析；

所述人机互动采集模块226用于与配电房人员进行交互，并进行身份确认。

所述综合调配分析处理模块15内设有cpu，所述主控模块141内设有微处理器。

所述行走装置24设有磁轨迹导航装置或激光导航装置。

所述带授时功能ai配电巡检机器人2内设有可充电锂电池。

实施过程：采用本基于北斗卫星和5g网络的配电监测装置的监测方法，监测方法的具体步骤如下：

步骤a：北斗卫星接收模块11接收北斗卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时的时钟信号，并传输至时钟处理模块14，同时，gps卫星接收模块12接收gps卫星正常授时、故障授时、干扰授时、欺骗授时的时钟信号，并传输至时钟处理模块14；

步骤b：时钟处理模块14接收北斗卫星接收模块11和gps卫星接收模块12的时钟信号后进行数据比较，判定是否为伪卫星信号，然后对伪卫星信号进行区域隔离，使时钟信号与卫星时钟同步，通过时钟检测模块143内设有时间闭环监测链路，用于对被授时的装置的时钟进行精度检测；输出信号端经过闭环检测后，输出高精度同步时钟信号至综合调配分析处理模块15；

步骤c：综合调配分析处理模块15将时钟处理模块14提供的时钟信号通过5g通讯模块13无延时地传输至带授时功能ai配电巡检机器人2；并通过5g网络的定位功能将带授时功能ai配电巡检机器人2现场采集的信号进行故障点数据精确定位后反馈信息；其反馈信息通过5g通讯模块13的5g网络无延时传输至带授时功能ai配电巡检机器人2；

步骤d：带授时功能ai配电巡检机器人2的控制器23再对现场采集的信息进行分析，进行现场处置，并同时将采集和处置信息发送至综合调配分析处理模块15。

监测方法的步骤c和步骤d中，带授时功能ai配电巡检机器人2现场采集的信息，分别来自：

测绘采集模块221：接收综合调配分析处理模块15的5g网络测绘信号，并通过ai进行定点轨道测绘和对配电房实物测绘；

红外线测温模块222：通过红外线测温扫描方式采集配电柜抽屉单元、主母排、变压器部位的温度变化，并将温度数据发送给控制器23进行对比分析；

配电柜参数采集模块223：采集配电柜电压、电流、功率因素、温湿度数据，并将采集数据发送给控制器23进行对比分析；

有害气体采集模块224：通过气体探头或者设于配电房外置气体探头采集气体数据，并将采集数据发送给控制器23进行对比分析；

热成像采集模块225：通过热成像探头采集并生成热成像图形，并发送给控制器23对比分析；

人机互动采集模块226：与配电房人员进行交互，并进行身份确认。

在所述步骤c中，如再次发现故障，综合调配分析处理模块15对带授时功能ai配电巡检机器人2发出指令，带授时功能ai配电巡检机器人2通过5g网络向配电房的电力后台系统、物管物联网及片区电网发出告警信号。

在监测过程中，带授时功能ai配房巡检机器人2可通过磁轨迹导航装置或激光导航方式，按设定的巡检线路行走，也可通过人工干预改变行走线路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。