一种基于物联网的变电站巡检方法及系统与流程

本发明涉及变电站，尤其是涉及一种基于物联网的变电站巡检方法及系统。

背景技术：

1、电力对国民经济的发展有着极其重要的作用，随着电力工业向着大机组、大容量与高压供电的方向迅速发展，保证供电系统的安全运行和保障电力设备时刻处于稳定良好的状态，成了电力管理的突出问题。而变电站是整个电网的核心，它起着调度电力供应的重要作用。因此，保证变电站设备正常运行至关重要。另外，随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，设备运行的安全性受到更加严格的考验，变电站巡检受到了更大的重视。但是变电站包括位于输电线路终端的一般变电站(如分布在城市各个位置或小区以及楼房周边的箱式变电站等)，以及集中的大型变电站；对于大型变电站而言因为设备设施集中，可以直接人工在变电站区域进行巡检或采用巡检机器人；但是对于分散在城市各处的一般变电站，若采用巡检机器人巡检，则需要按照设定的巡检路线在城市中穿梭，但是现有的自动驾驶和导航技术并不完善极容易引发安全事故；而采用人工方式对分散在各处的变电站巡检则需要花费较多的时间在到达变电站的路上，巡检效率低，且容易遗漏部分较为偏僻或不易被发现的变电站。

2、在中国专利文献上公开的“一种变电站的巡检系统及其巡检方法”，其公开号为cn108416868a，公开日期为2018-08-17，依次包括：绘制变压站地图；确立设备巡检频率；制成巡检路线；ic芯片卡录入设备信息；ic芯片卡固定在对应的巡检设备上；获取巡检路线，手持巡检终端按巡检路线进行巡检；巡检终端在进行扫描ic芯片卡同时进行定位；服务器将目标信息与定位信息结合成巡检进度信息；监控终端从服务器获取巡检进度信息；当监控终端确立漏检情况并通过服务器向巡检终端发出提醒信号；巡检终端接收提醒信号并作出提醒动作。该技术虽然在一定程度上避免了巡检漏检的问题，但是依然需要人工手持巡检终端依次到达一个个变电站进行检查，花费的人力和时间成本高，巡检效率低下。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中对于分散在城市各处的一般变电站依然采用人工到达各个变电站进行巡检，花费的人力和时间成本高，巡检效率低下的问题，提供了一种基于物联网的变电站巡检方法及系统，在设定的巡检区域内根据变电站的位置和无人机起始点的位置进行无人机巡检路线规划，利用配备有图像采集模块和机载运行数据采集模块的无人机替代人工进行变电站的巡检，相比于人工巡检效率更高且不会发生漏检。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于物联网的变电站巡检方法，包括：

4、根据巡检区域内的变电站数量和位置，确定无人机从起始点开始途径各个变电站的巡检路线；无人机按照巡检路线依次到达各个变电站进行巡检；

5、无人机环绕变电站飞行并采集变电站的图像数据；然后降落到变电站的停机平台，通过移动接口模块接入变电站获取变电站的工作参数；

6、根据变电站的图像数据和工作参数分析变电站的故障并报警。

7、本发明中无人机可以在空中进行直线飞行从一个变电站到达另一个变电站，相比于人工在地面通过车辆移动时需要按照道路曲折行驶且可能存在红灯耗费时间以及堵车等情况，既节省了巡检的距离也节省了巡检的时间，提高了巡检效率；当无人机通过图像数据和工作参数检测到变电站存在故障时，可以进行远程通信将故障信息发送到巡检区域内的无人机中心中，在无人机中心的工作人员可以根据具体情况采取相应的处理措施；且通过图像数据和工作参数并进可以获取变电站内部的故障问题，也可以了解变电站外部的损坏等情况。

8、作为优选，所述巡检路线的确定过程为：

9、确定无人机的起始点位置和巡检区域内所有变电站的位置；

10、选择离起始点最近的变电站作为无人机的第一巡检点；选择剩余变电站中离第一巡检点最近的变电站作为第二巡检点；再选择余下的变电站中离第二巡检点最近的变电站作为第三巡检点；以此完成巡检点的排列得到无人机的巡检路线。

11、本发明中对于巡检路线的规划主要要求是无人机从作为起始点的无人机中心出发，途径每一个巡检区域内的变电站完成巡检后返回无人机中心；而在实际操中，对于单个变电站的检测时间基本不变，因此为了提高巡检效率会尽可能要求整个巡检路线短，减少空中飞行的时间，因此在进行规划时附加要求每个变电站经过且仅经过一次，由此进行巡检路线规划。

12、作为优选，无人机降落到变电站的停机平台的过程包括：

13、在降落过程中实时获取无人机到停机平台的垂直距离，并采集该距离下包含停机平台的图片；获取该距离下的标准停机标志图，在所述图片中框出与所述标准停机标志图尺寸相同的子图；在所有子图中选择与所述标准停机标志图一致性最高的子图，作为无人机停机的区域进行定位并降落。

14、本发明中无人机对变电站进行图像采集时环绕变电站飞行，不需要降落，但是在无人机在采集变电站的工作参数时，需要通过无人机上的移动接口模块与变电站的接口模块相互连接进行获取；由于变电站的接口模块位置固定，因此对于无人机的降落区域也有具体位置要求，以便于移动接口模块与接口模块的连接。在进行降落定位的过程中，通过采集包含停机平台的图片，并识别出图片中存在停机标志的区域来进行降落位置的定位。

15、作为优选，所述无人机降落到变电站的停机平台后，通过移动接口模块接入变电站获取变电站的工作参数的同时，还能对无人机进行充电；

16、当无人机剩余电量对应的可飞行距离与从当前变电站达到下一变电站距离的比值超过设定值后，无人机能按照巡检路线飞往下一变电站。

17、本发明中从无人机中心飞出的无人机默认处于满电量状态，而无人机自身的电量可能不足以完成整个巡检过程，因此当无人机降落到停机平台后，可以在进行变电站工作参数的获取的同时对无人机进行充电，以保证无人机的持续飞行；而对于无人机继续飞行的电量要求，则需要使得剩余电量对应的可飞行距离超过到达下一个变电站的距离，这样即使再飞行途中存在其他干扰增大了电量消耗也能保证无人机安全抵达。

18、作为优选，在无人机按照巡检路线进行巡检的过程中，实时收集无人机的实际飞行距离以及消耗的电量，获取当次巡检过程中飞行距离与电量消耗的对应关系；

19、根据当次巡检过程中飞行距离与电量消耗的对应关系，计算得到当次巡检过程中无人机剩余电量对应的可飞行距离。

20、本发明中无人机每次进行巡检时的环境条件并不相同，因此飞行过程中消耗的电量速度也存在差异，所以需要对每次巡检过程中的飞行距离与电量消耗进行收集并得到两者的对应关系，从而根据每次巡检过程中的飞行距离与电量消耗的对应关系来确定无人机剩余电量的实际可飞行距离，避免因为不同巡检次数中耗电量速度的差异，导致无人机无法持续工作。

21、作为优选，所述图像数据包括可见光图像和红外图像，无人机环绕变电站采集变电站的前、后、左、右和上侧至少五张可见光图像，识别变电站的外观情况；

22、无人机采集变电站的红外图像，根据变电站内部的温度分布识别变电站内的故障情况；

23、获取变电站的工作参数并输入已有的故障识别模型中得到变电站的故障识别结果。

24、本发明中可见光图像用于采集变电站暴露在外面的部分的图像，从而识别变电站的外观情况，判断是否存在人为破坏或外表损坏等问题，排除隐患，对于可见光图像的缺陷识别方法是现有的常见技术，因此不进行详细描述；红外图像采集到变电站内部的温度分布情况，从而根据实际的温度分布来分析变电站内部的运行情况，在这里可以直接应用现有的红外图像进行变电站故障分析的技术；对于通过工作参数进行变电站的故障识别也属于现有的常见技术，通过对已有的故障类型以及相应的工作参数来建立故障识别模型，然后进行故障识别。

25、一种基于物联网的变电站巡检系统，包括设置在巡检区域内的无人机中心和若干变电站；所述无人机中心作为巡检区域内的数据处理中心控制无人机的巡检，内部备有若干无人机；所述变电站设置有停机平台，停机平台上设置有从变电站内部线路接出的接口模块，与无人机上的移动接口模块相互连接，进行工作参数获取和充电；

26、所述无人机包括图像采集模块，进行变电站的可见光图像和红外图像采集。

27、本发明中无人机中心不仅配备有无人机，也可以设置有操作中心负责对应巡检区域内的所有变电站的数据显示，同时在无人机中心中可以对无人机进行维修保养，以保证无人机以及机载的各个模块的正常工作；无人机中心、无人机以及各个变电站之间可以进行无线通信；接口模块是从变电站内的线路中接出的，可以通过连接接口模块进行变电站内的电压、电流等工作参数的采集。

28、作为优选，所述变电站内还设置有站内运行数据采集模块，实时监测变电站内的工作参数，在发现异常时通过站内通信模块向无人机中心发送异常报警；

29、所述无人机还包括机载运行数据采集模块，对变电站的工作参数进行二次采集并进行故障识别；所述无人机还包括测距模块和定位模块。

30、本发明中可以在变电站内部设置站内运行数据采集模块，对变电站进行工作参数的实时监测，当检测到异常情况时可以向无人机中心发送异常报警，无人机中心可以派遣新的无人机直接飞往异常报警的变电站进行进一步的故障检测，原有正在巡检的无人机继续按照当前巡检路线进行巡检；无人机的机载运行数据采集模块与移动接口模块连接，通过移动接口模块和接口模块接入变电站进行数据采集；无人机的测距模块用于测量无人机与停机平台之间的垂直距离，定位模块用于无人机的导航定位以及无人机降落到停机平台时对停机标志区域的定位。

31、作为优选，所述停机平台上供无人机停机的区域设置有停机标志，所述无人机中储存有与停机标志的图像元素相同的标准停机标志图集。本发明中可以统一设置停机平台上的停机标志，便于无人机快速识别停机平台上的停机标志完成停机区域的定位并降落。

32、本发明具有如下有益效果：在设定的巡检区域内根据变电站的位置和无人机起始点的位置进行无人机巡检路线规划，利用配备有图像采集模块和机载运行数据采集模块的无人机替代人工进行变电站的巡检，相比于人工巡检效率更高且不会发生漏检；相比于配备在变电站内部的运行参数检测装置，采用无人机进行图像采集和运行数据采集不仅可以检测到变电站内部线路的故障问题，还可以检测到变电站外观和箱体的物理损坏情况。