基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检系统及方法与流程

1.本发明专利涉及电力巡检技术领域，特别是一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检系统及方法。


背景技术：

2.配电网设备现场巡检是电力行业保障设备安全温度运行的必要措施。当前配网运维检测需要对温度、局部放电、异常振动等项目进行检测、对设备状态进行综合评估。由于配电网中电力设备种类多且数量大，目前市面上的巡检装备功能单一，不能在一台仪器上全面性、系统性地进检测，检测人员在工作过程中需要携带多类检测仪器，且中途需要每完成一项检测后更换检测仪器，测试完成后还需手动记录结果数据。同时为保护巡检人员安全，还需时刻注意电场、sf6浓度等参数。现有的这种巡检方式存在检测效率低、费时繁琐等缺陷，还具有一定的安全风险，不足以支撑智能化运检模式的智能化转型。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明专利提供了一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检系统及方法，根据巡检工作要求进行传感器及显示单元的更换，实现配电网巡检的随走随测，及时获得检测结果并自动记录上传企业内网，有效排查故障，大幅提高巡检效率，并减少工作人员的安全风险。
4.本发明专利公开了一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检系统，应用于配网电力设备巡检，所述系统包括携带式巡检计算终端、穿戴式显示终端和无线可扩展传感器组；所述携带式巡检计算终端、所述穿戴式显示终端和所述无线可扩展传感器组三者之间无线连接；
5.所述无线可扩展传感器组，用于采集电网巡检所需的数据；所述所需的数据包括可见光图像、红外图像、超声波频率数据、振动波形、振动波形、振动加速度波形频谱特征量、电场大小及距离、sf6及氧气浓度；
6.所述携带式巡检计算终端，用于根据所述无线可扩展传感器组发送的电网巡检所需的数据进行故障判断，并将故障判断结果发送至所述穿戴式显示终端；
7.所述穿戴式显示终端，用于显示所述携带式巡检计算终端输出的故障判断结果，以供用户监测和指导现场检修。
8.进一步地，所述携带式巡检计算终端为一小型化独立装置，由配电网巡检工作人员随身携带，包括依次连接的传感网信号收发模块、边缘计算模块、蜂窝网信号收发模块；还包括与所述边缘计算模块连接的数据存储模块。
9.进一步地，所述传感网信号收发模块能够接收无线可扩展传感器组的无线数据信号、与边缘计算终端相互传输数据、向穿戴式显示终端发送无线数据信号；
10.所述边缘计算模块，用于实时计算分析所述无线可扩展传感器组采集的各类数据、判断有无故障、分析故障位置及异常参数量，给出巡检结论，并生成可视化检测结果；其
中，所述可视化检测结果包括生成图像、图表、视频；
11.所述蜂窝网信号收发模块，用于与企业内网连接互传数据；
12.所述数据存储模块，用于将所述边缘计算模块输出的数据存储至本地。
13.进一步地，所述边缘计算模块包括：
14.故障判断单元，用于根据红外图像的温度矩阵，查询图像范围内是否存在异常像素点来判断是否温度异常故障，并标记温度异常点位置；对不同位置的超声波频率数据进行判断，确定是否存在局部放电故障，并通过超声波阵列标记故障位置；根据振动波形、加速度波形频谱特征量与内置机械振动频谱特征图库比较，判断是否存在机械振动故障，并标记故障位置；通过分析数字滤波后的50hz工频信号强度，判断操作人员是否和带电体保持安全距离；通过分析气体在高频电磁场的电离程度，判断是否存在sf6泄露故障；
15.故障发送单元，用于将故障判断模块输出的故障判断结果发送至穿戴式显示终端进行可视化显示。
16.进一步地，所述无线可扩展传感器组包括分别与所述携带式巡检计算终端连接的多光谱芯片、超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块；所述无线可扩展传感器组还包括分别与多光谱芯片连接的可见光采集模块和红外采集模块。
17.进一步地，所述可见光采集模块和所述红外采集模块封装在同一外壳内，为一个独立装置；所述光谱芯片、超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块分别为单独封装，即分别被封装为独立装置；所述独立装置之间无电性连接。
18.进一步地，所述可见光采集模块和所述红外采集模块，用于非接触式检测配电网设备的实时视频情况和红外图像，并通过有线连接传输至信息多光谱芯片，进行可见光图像和红外图像的融合，以获取实物id信号、温度检测；
19.所述超声波采集模块、所述振动采集模块、所述电场大小距离采集模块、所述sf6及氧气浓度采集模块，分别用于检测配电网设备的超声波信息、振动波形、电场大小距离、sf6及氧气浓度；各传感器模块采集的数据信息将通过无线传输的方式发送给便携式巡检计算终端。
20.进一步地，所述穿戴式显示终端包括传感网信号接收模块、与所述传感网信号接收模块电性连接的显示模块；所述传感网信号接收模块和所述显示模块被封装在同一外壳内。
21.本发明还公开了一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检方法，包括以下步骤：
22.采集配网电力设备的可见光图像和红外图像，基于多光谱芯片，使用nsct和siamese网络融合算法进行红外及可见光的图像拼接融合，并将融合后的视频流发送至传感网信号收发模块；
23.采集配电网设备的超声波阵列信息、振动波形、电场大小距离、sf6及氧气浓度，并将其发送至传感网信号收发模块；
24.传感网信号收发模块将接收到的信息发送至边缘计算模块；
25.边缘计算模块对接收到的数据进行实时分析，并将实时分析的结果发送至穿戴式
显示终端进行可视化显示。
26.进一步地，所述边缘计算模块对接收到的数据进行实时分析的过程为：
27.根据红外图像的温度矩阵，查询图像范围内是否存在异常像素点来判断是否温度异常故障，并标记温度异常点位置；对不同位置的超声波频率数据进行判断，确定是否存在局部放电故障，并通过超声波阵列标记故障位置；根据振动波形、加速度波形频谱特征量与内置机械振动频谱特征图库比较，判断是否存在机械振动故障，并标记故障位置；通过分析数字滤波后的50hz工频信号强度，判断操作人员是否和带电体保持安全距离；通过分析气体在高频电磁场的电离程度，判断是否存在sf6泄露故障。
28.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
29.(1)本发明所述系统以携带式巡检计算终端为核心，通过传感网通信模块与传感器及显示单元相连接，可根据巡检工作要求进行传感器及显示单元的更换，实现功能的选择扩展；
30.(2)所有模块均设计为携带穿戴式，小型轻量化，可全套穿戴于巡检人员身上，实现配电网巡检的随走随测，及时获得检测结果并自动记录上传企业内网，有效排查故障，大幅提高巡检效率，并减少工作人员的安全风险；
31.(3)本发明可以同时检测配电网设备的外观、温度、局部放电、振动、电场、sf6及氧气浓度等情况，一次检测即可得到多项目结果，避免携带多类仪器进行反复检测；
32.(4)携带式巡检计算终端设置有蜂窝网通信模块，可与企业内网互联互通。
附图说明
33.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实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例的一种基于携带式计算终端的穿戴式配电网智能巡检系统的结构示意图；
35.图2为本发明实施例的一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检方法的流程示意图。
具体实施方式
36.结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
37.参见图1，本发明提供了一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检系统的实施例，应用于配网电力设备巡检，系统包括携带式巡检计算终端、穿戴式显示终端和无线可扩展传感器组；携带式巡检计算终端、穿戴式显示终端和无线可扩展传感器组三者之间无线连接；
38.无线可扩展传感器组，用于采集电网巡检所需的数据；所需的数据包括可见光图像、红外图像、超声波频率数据、振动波形、振动波形、振动加速度波形频谱特征量、电场大小及距离、sf6及氧气浓度；
39.携带式巡检计算终端，用于根据无线可扩展传感器组发送的电网巡检所需的数据进行故障判断，并将故障判断结果发送至穿戴式显示终端；
40.穿戴式显示终端，用于显示携带式巡检计算终端输出的故障判断结果，以供用户监测和指导现场检修。
41.本实施例中，携带式巡检计算终端为一小型化独立装置，由配电网巡检工作人员随身携带，包括依次连接的传感网信号收发模块、边缘计算模块、蜂窝网信号收发模块；还包括与边缘计算模块连接的数据存储模块。
42.本实施例中，传感网信号收发模块能够接收无线可扩展传感器组的无线数据信号、与边缘计算终端相互传输数据、向穿戴式显示终端发送无线数据信号；
43.边缘计算模块，用于实时计算分析无线可扩展传感器组采集的各类数据、判断有无故障、分析故障位置及异常参数量，给出巡检结论，并生成可视化检测结果；其中，可视化检测结果包括生成图像、图表、视频；
44.蜂窝网信号收发模块，用于与企业内网连接互传数据；
45.数据存储模块，用于将边缘计算模块输出的数据存储至本地。
46.本实施例中，边缘计算模块包括：
47.故障判断单元，用于根据红外图像的温度矩阵，查询图像范围内是否存在异常像素点来判断是否温度异常故障，并标记温度异常点位置；对不同位置的超声波频率数据进行判断，确定是否存在局部放电故障，并通过超声波阵列标记故障位置；根据振动波形、加速度波形频谱特征量与内置机械振动频谱特征图库比较，判断是否存在机械振动故障，并标记故障位置；通过分析数字滤波后的50hz工频信号强度，判断操作人员是否和带电体保持安全距离；通过分析气体在高频电磁场的电离程度，判断是否存在sf6泄露故障；
48.故障发送单元，用于将故障判断模块输出的故障判断结果发送至穿戴式显示终端进行可视化显示。
49.本实施例中，无线可扩展传感器组包括分别与携带式巡检计算终端连接的多光谱芯片、超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块；无线可扩展传感器组还包括分别与多光谱芯片连接的可见光采集模块和红外采集模块。
50.本实施例中，可见光采集模块和红外采集模块封装在同一外壳内，为一个独立装置；光谱芯片、超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块分别为单独封装，即分别被封装为独立装置；独立装置之间无电性连接。
51.本实施例中，可见光采集模块和红外采集模块，用于非接触式检测配电网设备的实时视频情况和红外图像，并通过有线连接传输至信息多光谱芯片，进行可见光图像和红外图像的融合，以获取实物id信号、温度检测；
52.超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块，分别用于检测配电网设备的超声波信息、振动波形、电场大小距离、sf6及氧气浓度；各传感器模块采集的数据信息将通过无线传输的方式发送给便携式巡检计算终端。
53.本实施例中，穿戴式显示终端包括传感网信号接收模块、与传感网信号接收模块电性连接的显示模块；传感网信号接收模块和显示模块被封装在同一外壳内。
54.参见图2，本发明还提供了一种基于携带式计算终端的穿戴式配网智能巡检方法的实施例，包括以下步骤：
55.s1、可扩展无线传感器组中的可见光采集模块、红外采集模块用于非接触式检测配电网设备的实时视频画面、红外图像；
56.s2、且可见光采集模块和红外采集模块采集信息通过有线电链接发送给多光谱芯片进行可见光图像和外红图像的融合，获取实物id信号、并进行温度测算；
57.s3、超声波采集模块、振动采集模块、电场大小距离采集模块、sf6及氧气浓度采集模块非接触式检测配电网设备的超声波信息、振动波形、电场大小距离、sf6及氧气浓度信号；
58.s4、可扩展无线传感器组的各个模块在采集到检测信号之后，通过无线传输方式，将检测信号传输到携带式巡检计算终端的传感网信号收发模块；
59.s5、携带式巡检计算终端的传感网信号收发模块在收到可扩展无线传感器组的无线信号输入后，将信号通过有线方式传输到同一装置内的边缘计算终端进行信号计算、故障诊断分析，用于实时计算分析巡检结构并判断有无故障、分析故障位置及异常参数量；
60.s6、边缘计算模块将数据、图像、图表、视频格式的检测结果数据实时传输至传感网信号收发模块、蜂窝网信号收发模块、数据存储模块；
61.s7、传感网信号收发模块将检测结果数据无线传输至穿戴式显示终端；
62.s8、蜂窝网信号收发模块将检测结果数据传输至企业内网；
63.s9、数据存储模块将检测结果数据存储至本地；
64.s10、穿戴式显示终端的传感网信号接受模块在接受到携带式巡检计算终端传输的检测结果后，有线传输至显示模块进行数据、图像、图表、视频的显示；
65.s11、现场工作人员得到显示模块给出的巡检结果，便于工作人员实时得知配电网设备的运维检测结构，有无故障及故障种类、位置。
66.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。