基于IROS的变电站巡检系统及巡检方法与流程

基于iros的变电站巡检系统及巡检方法
技术领域
1.本发明涉及机器人巡检技术领域，具体地说是基于iros的变电站巡检系统及巡检方法。


背景技术：

2.变电站的安全运行直接关系到整个电力系统的安全，做好变电站的巡查是保证变电站设备安全运行的重要条件。过去的日常巡视主要是通过专门的运维人员定期到不同变电站进行巡检，借助人工检查设备的运行情况，这种人工巡检机械性强、重复性高、工作量巨大，很难做到全面有效的巡查分析。所以变电站巡检机器人便应运而生，变电站巡检机器人可以按照预设或临时设定的巡检工作，对全站设备进行分时段、分区域的巡检，从而使得巡检工作更加全面、真实、可靠，避免人工巡检时发生的漏检、错检等人为因素的干扰。利用巡检机器人配置的摄像头、温度传感器、声音采集装置等可以准确的获取变电站现场的各项信息，通过机器人巡检后台模块对采集到的信息进行筛选、整合，从而实现对相关设备运行状态、运行风险的准确识别。
3.如何通过巡检机器人对变电站进行巡检并及时实现指令的上传下达，是需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是针对以上不足，提供基于iros的变电站巡检系统及巡检方法，来解决如何通过巡检机器人对变电站进行巡检并及时实现指令的上传下达的技术问题。
5.第一方面，本发明基于iros的变电站巡检系统，包括：
6.巡检机器人，所述巡检机器人至少一个，每个巡检机器人均配置有机器人本体功能模块、iros通信节点、声像采集模块和环境采集模块，所述声像采集模块用于采集变电站的声像信息，所述环境采集模块用于采集变电站的环境信息和设备信息，所述iros通信节点用于向变电站的调度监控系统上传声像信息、环境信息和设备信息；
7.机器人巡检后台，所述机器人巡检后台配置有处理系统和iros通信节点，所述后台iros通信节点与所述巡检机器人iros通信节点进行数据交互，所述机器人巡检后台用于基于预设的巡检任务配置巡检指令作为全自动巡检指令，用于基于环境信息和设备信息对变电站的环境状态以及设备运行状态进行监控分析，生成环境设备预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令，用于基于声像信息对变电站出现的人员和动物进行识别，生成安全预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令，并用于将全自动巡检指令、环境设备预警信息、遥控巡检指令以及安全预警信息下发至巡检机器人，所述巡检机器人用于基于全自动巡检指令以及遥控巡检指令对变电站进行巡检。
8.作为优选，所述后台iros通信节点共两个，分别为第一后台iros通信节点和第二后台iros通信节点，所述机器人巡检后台通过所述第一后台iros通信节点与所述巡检机器
人进行数据交互，并通过所述第二后台iros通信节点与变电站的调度监控系统进行数据交互；
9.所述变电站的调度监控系统中配置有iros通信节点作为调度iros通信节点；所述变电站的调度监控系统用于接收机器人巡检后台上传的基于声像信息、环境信息、声像信息、设备预警信息和安全预警信息，并用于向变电站的调度监控系统下发遥控巡检指令。
10.作为优选，所述调度iros通信节点配置于变电站调度监控系统的隔离iii区。
11.作为优选，所述机器人巡检后台用于与scada系统以文本形式进行数据交互；
12.所述scada系统用于根据线路或变压器故障时触发的保护信息和开关变位信息推理出可能的故障设备，生成设备故障信息，并将设备故障信息下发至所述机器人巡检后台，所述机器人巡检后台用于基于所述设备故障信息生成遥控巡检指令，并将所述遥控巡检指令下发至巡检机器人。
13.作为优选，所述iros通信节点支持无线通信模式和有线通信模式，支持4g、5g和/或wifi通信模式，所述巡检机器人与所述机器人巡检后台以无线通信模式进行数据交互。
14.作为优选，所述声像采集模块包括摄像头和拾音器，通过所述摄像头和拾音器采集巡检视频；
15.所述环境采集模块用于通过各种传感器对变电站中设备和环境进行信息采集，包括对包括变压器和线路的设备进行外观信息采集，对包括开关和刀闸的控制设备进行合分状态采集，对包括压力表和温度计的电子设备进行数值采集，对包括温度和湿度的环境信息进行采集。
16.所述巡检机器人配置有声音报警模块，所述巡检机器人用于基于所述环境设备预警信息以及安全预警信息进行声音报警。
17.第二方面，本发明的变电站巡检方法，基于如第一方面任一项所述的变电站巡检系统对变电站进行巡检，所述方法包括如下步骤：
18.基于预设的巡检任务配置巡检指令作为全自动巡检指令；
19.基于所述全自动巡检指令驱动巡检机器人对变电站进行自动巡检，并采集变电站的声像信息、环境信息和设备信息；
20.通过机器人巡检后台、基于环境信息和设备信息对变电站的环境状态以及设备运行状态进行监控分析，生成环境设备预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令；
21.通过机器人巡检后台、基于声像信息对变电站出现的人员和动物进行识别，生成安全预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令；
22.基于所述遥控巡检指令驱动巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
23.作为优选，所述方法还包括如下步骤：
24.将声像信息、环境信息、设备预警信息和安全预警信息上传变电站调度监控系统；
25.基于变电站调度监控系统下发的遥控巡检指令，驱动巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
26.作为优选，所述方法还包括如下步骤：
27.根据线路或变压器故障时触发的保护信息和开关变位信息、通过scada系统推理出可能的故障设备，生成设备故障信息，并将设备故障信息下发至机器人巡检后台；
28.基于所述设备故障信息、通过所述机器人巡检后台生成对应的遥控巡检指令，并
将所述遥控巡检指令下发至巡检机器人；
29.基于所述遥控巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
30.本发明的基于iros的变电站巡检系统及巡检方法具有以下优点：
31.1、在巡检机器人和机器人巡检后台分别部署具备信息传输功能的iros节点，组建iros通信网络，通过iros网络实现了巡检信息的实时上传和下发以及巡检机器人的自动控制；
32.2、在机器人巡检后台基于预设的全自动巡检任务配置巡检指令，基于该指令巡检机器人可对变电站进行全自动巡检，并将采集的巡检信息上传机器人巡检后台，以便于对巡检信息信息分析形成预警信息和人工遥控的巡检指令，基于该遥控巡检指令巡检机器人可有针对性的对变电站进行巡检，从而实现了变电站的常规全线巡检以及针对故障的特殊巡检；
33.3、巡检机器人采集的信息涉及变电站环境、设备相关信息，还涉及通过图像和声音采集的信息，基于上述信息可对变电站的环境、设备进行监控，同时可通过图像和声音对出现在变电站的人员和动物进行识别，保证了变电站的安全性；
34.4、该机器人巡检系统与变电站的调度监控系统以及scada系统交互，实现了巡检信息的上传，便于相关工作人员及时了解巡检信息，以对变电站故障进行及时调控。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.下面结合附图对本发明进一步说明。
37.图1为实施例1基于iros的变电站巡检系统的巡检机器人与机器人巡检后台之间的通信原理框图；
38.图2为实施例1基于iros的变电站巡检系统中巡检机器人的结构框图；
39.图3为实施例1基于iros的变电站巡检系统的工作原理框图。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
41.需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例中的“多个”，是指两个或两个以上。
42.本发明实施例中的属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
43.本发明实施例提供基于iros的变电站巡检系统及巡检方法，用于解决如何通过巡
检机器人对变电站进行巡检并及时实现指令的上传下达的技术问题。
44.实施例1：
45.本发明基于iros的变电站巡检系统，包括巡检机器人和机器人巡检后台，巡检机器人至少一个，每个巡检机器人均配置有机器人本体功能模块、iros通信节点、声像采集模块和环境采集模块，声像采集模块用于采集变电站的声像信息，环境采集模块用于采集变电站的环境信息和设备信息，iros通信节点用于向变电站的调度监控系统上传声像信息、环境信息和设备信息；机器人巡检后台配置有处理系统和iros通信节点，该后台iros通信节点与巡检机器人iros通信节点进行数据交互，机器人巡检后台用于基于预设的巡检任务配置巡检指令作为全自动巡检指令，用于基于环境信息和设备信息对变电站的环境状态以及设备运行状态进行监控分析，生成环境设备预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令，用于基于声像信息对变电站出现的人员和动物进行识别，生成安全预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令，并用于将全自动巡检指令、环境设备预警信息、遥控巡检指令以及安全预警信息下发至巡检机器人，巡检机器人用于基于全自动巡检指令以及遥控巡检指令对变电站进行巡检。
46.本实施例利用iros的部署简单，实时通信效率高，并且支持分布式部署的特点，将iros引入变电站的巡检机器人控制平台，通过在巡检机器人和巡检后台分别部署具备信息传输功能的iros节点，组建iros通信网络，通过iros网络实现巡检信息的实时上传和下发以及巡检机器人的自动控制。
47.其中，后台iros通信节点共两个，分别为第一后台iros通信节点和第二后台iros通信节点，机器人巡检后台通过第一后台iros通信节点与所述巡检机器人进行数据交互，并通过所述第二后台iros通信节点与变电站的调度监控系统进行数据交互。对应的，变电站的调度监控系统中配置有iros通信节点作为调度iros通信节点；变电站的调度监控系统用于接收机器人巡检后台上传的基于声像信息、环境信息、声像信息、设备预警信息和安全预警信息，并用于向变电站的调度监控系统下发遥控巡检指令。
48.变电站的调度监控系统需要在隔离ⅲ区配置一个iros通信节点，接受机器人巡检后台上传的巡检信息(环境信息、设备信息以及声像信息)，同时下发监控人员下发的巡检指令。
49.本巡检系统中机器人巡检后台还用于与scada系统以文本形式进行数据交互。scada系统用于根据线路或变压器故障时触发的保护信息和开关变位信息推理出可能的故障设备，生成设备故障信息，并将设备故障信息下发至所述机器人巡检后台，机器人巡检后台用于基于所述设备故障信息生成遥控巡检指令，并将遥控巡检指令下发至巡检机器人。
50.在电力系统中，巡检机器人与机器人巡检后台无线连接，机器人巡检后台与变电站的调度监控系统有线连接，并与scada系统以文本形式进行数据交互。因此，该iros通信节点支持无线通信模式和有线通信模式，支持4g、5g和/或wifi通信模式。iros节点需要支持长时间的稳定运行，并能高效转发图像等大数据信息。
51.变电站巡检机器人应支持全自动巡检和人工遥控巡检，自动巡检模式下机器人根据运维人员设定好的巡检任务，自动启动并完成巡检工作。当变电站出现特殊情况需要机器人对特定设备、指定线路进行巡查时，可以切换到手动模式，在该模式下远程监控人员可以通过通信网络主动下发巡检指令，遥控巡检机器人运行到指定位置，将相关设备调整到
相应状态，从而实现对该设备的主动巡查。巡检的主要内容包括：
①
变电站中设备和环境信息采集，主要是指变压器、线路等设备的外观检查，开关、刀闸等控制设备的合分状态检查，压力表、温度计等数值信息，同时通过巡检机器人自身配置的传感器可实时采集变电站当前的温度、湿度信息；
②
声像信息采集，通过巡检机器人上配置的高精摄像头、拾音器等，可以实现图像自动识别功能，能够对出现在变电站中的人员进行身份识别，当发现不属于该变电站工作人员进入时，发出警报并将检测画面上传巡检后台，通过后台处理系统转发给变电站远程监控人员。
52.该巡检机器人配置有声音报警模块，巡检机器人用于基于环境设备预警信息以及安全预警信息进行声音报警。
53.机器人巡检后台是变电站巡检机器人控制系统的核心，布置于变电站机房独立的服务器上，该服务器应具备足够的计算能力能够对巡检机器人采集到的信息进行及时处理，同时改后台还具备接受scada系统数据以及调度监控系统数据功能，根据scada系统发送的设备故障信息对相应设备进行动态巡视，并根据调度监控系统发送的巡检指令对变电站进行动态巡视。
54.即巡检后台主要包括以下功能：
55.(1)变电站采集信息的处理：对巡检机器人采集到的设备外观，开关、刀闸的状态，仪表显示数据，外部感知到的温度等信息进行综合研判，确定该设备是否处于故障状态或是否处于重载等预警状态；
56.(2)声像信息处理：采用人工智能算法，对巡检机器人通过摄像头、拾音器等捕获到的人员或动物图像信息进行识别，当出现影响变电站安全运行的外来人员或外来生物入侵时，要能准确进行甄别；
57.(3)获取scada数据：能够接入变电站scada系统转发过来的设备故障信息，变电站scada系统应具有故障推理功能，能够根据线路或变压器故障时触发的保护信息和开关变位信息推理出可能的故障设备，并将故障设备信息转发到巡检后台；
58.(4)数据接受和转发功能：巡检后台能够实时接受巡检机器人采集到的各类信息，同时将判断出来的设备故障信息和声像信息上传给变电站远程监控系统，方便远程监控人员及时发现变电站运行风险。
59.本实施例的巡检系统将iros引入变电站巡检机器人控制平台，通过在巡检机器人和机器人巡检后台分别部署具备信息传输功能的iros通信节点，组建iros通信网络，通过iros网络实现巡检信息的实时上传和下发以及巡检机器人的自动控制。
60.实施例2：
61.本发明变电站巡检方法基于实施例1公开的变电站巡检系统对变电站进行巡检，该方法包括如下步骤：
62.s100、基于预设的巡检任务配置巡检指令作为全自动巡检指令；
63.s200、基于所述全自动巡检指令驱动巡检机器人对变电站进行自动巡检，并采集变电站的声像信息、环境信息和设备信息；
64.s300、通过机器人巡检后台、基于环境信息和设备信息对变电站的环境状态以及设备运行状态进行监控分析，生成环境设备预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令；
65.s400、通过机器人巡检后台、基于声像信息对变电站出现的人员和动物进行识别，生成安全预警信息，并生成对应的巡检指令作为遥控巡检指令；
66.s500、基于遥控巡检指令驱动巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
67.其中，巡检的主要内容包括：
①
变电站中设备和环境信息采集，主要是指变压器、线路等设备的外观检查，开关、刀闸等控制设备的合分状态检查，压力表、温度计等数值信息，同时通过巡检机器人自身配置的传感器可实时采集变电站当前的温度、湿度信息；
②
声像信息采集，通过巡检机器人上配置的高精摄像头、拾音器等，可以实现图像自动识别功能，能够对出现在变电站中的人员进行身份识别，当发现不属于该变电站工作人员进入时，发出警报并将检测画面上传巡检后台，通过后台处理系统转发给变电站远程监控人员。
68.对应的，巡检后台主要包括以下功能：
69.(1)变电站采集信息的处理：对巡检机器人采集到的设备外观，开关、刀闸的状态，仪表显示数据，外部感知到的温度等信息进行综合研判，确定该设备是否处于故障状态或是否处于重载等预警状态；
70.(2)声像信息处理：采用人工智能算法，对巡检机器人通过摄像头、拾音器等捕获到的人员或动物图像信息进行识别，当出现影响变电站安全运行的外来人员或外来生物入侵时，要能准确进行甄别。
71.作为本实施例的改进，该方法还包括与调度监控系统配合，将巡检信息上传调度监控系统便于监控人员及时获知信息，并基于监控人员下发的巡检指令进行巡检，具体步骤为：将声像信息、环境信息、声像信息、设备预警信息和安全预警信息上传变电站调度监控系统；基于变电站调度监控系统下发的遥控巡检指令，驱动巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
72.作为本实施例的进一步改进，该方法还包括与scada系统配合，将scada系统推理得到的设备故障信息下发机器人巡检后台，基于该设备故障信息下发巡检指令，驱动巡检机器人进行巡检。具体操作为：
73.(1)根据线路或变压器故障时触发的保护信息和开关变位信息、通过scada系统推理出可能的故障设备，生成设备故障信息，并将设备故障信息下发至机器人巡检后台；
74.(2)基于设备故障信息、通过所述机器人巡检后台生成对应的遥控巡检指令，并将所述遥控巡检指令下发至巡检机器人；
75.(3)基于遥控巡检机器人对变电站进行人工遥控巡检。
76.该方法采用iros作为通信网络，实现了变电站巡检机器人和电力监控系统的信息交互，巡检机器人可以实时获取和该变电站相关的设备信息，同时将变电站实时监视画面上传电力监控系统，方便监控人员及时查看到现场设备信息，从而准确做出判断。
77.可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对巡检系统的具体限定。在本发明的另一些实施例中，巡检系统可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
78.上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。