基於變電站智慧機器人巡檢系統及其變電站操作監護方法
2023-06-02 23:06:41 2
專利名稱：基於變電站智慧機器人巡檢系統及其變電站操作監護方法
技術領域：
本發明涉及一種基於變電站智慧機器人巡檢系統及其變電站操作監護方法，屬於變電站自動化控制領域。
背景技術：
在變電站中進行操作或作業時，無論是正常運行中的倒閘操作，還是異常發生中的事故處理，甚至是現場的設備維護檢修，都需要專人進行操作作業的監護。在正常的電力設備倒閘操作，採用操作票制度，工作時，需要監護人員唱票，作業人員按照操作票內容進行操作，監護人員對作業人員的操作進行審核，以保障作業的安全和準確實施。監護人員需要較豐富的知識和經驗，對現場情況和作業步驟做出準確的判斷。但是隨著變電站無人值班和少人值班的推廣，變電站值班人員越來越少。現有安防視頻系統由於攝像頭安裝數量較少，安裝位置不合理，不能達到遠程監護的要求。如果大量安裝攝像頭，系統造價大和維護費用太多。為解決上述問題，國內外許多機構都對此進行了深入的研究，主要的研究成果包括1、國家知識產權局與2005年12月14日公告的專利號2004100M231. 2，名稱為 「變配電設備智能自動巡檢機器人」的專利中提出了一個採用機器人自動巡檢變電設備運行狀況的技術方案，該發明主要實現對變電站內設備溫度和可見光視頻等信息的自動採集。2、國家知識產權局與2011年5月18日公告的專利號201110002034. 0，名稱為「具備可視化和交互性的變電站順控系統」的專利中提出將「智能視頻系統」接入順序化控制系統代替原來的人工確認。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下問題1、「變配電設備智能自動巡檢機器人」並未提出採用相應的監護方法，。2、「具備可視化和交互性的變電站順控系統」雖然推出了順控操作的視頻校核，但並未提出事故處理和檢修作業的視頻監護方法，並且其使用的「智能視頻系統」，需在變電站所有設備位置安裝圖像採集設備，系統複雜，投資巨大。
發明內容
本發明的目的就是為解決上述現有技術的不足，提供一種基於變電站智慧機器人巡檢系統及其變電站操作監護方法，系統簡單、靈活、且投資較小，能滿足全天候工作需求。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種基於變電站智慧機器人巡檢系統的變電站操作監護方法，它的步驟為1)監護人員位於遠程集中監控中心，操作遠程集中監控系統建立與變電站本地後臺監控分析系統的通信連接，接管智能巡檢機器人的控制權；2)根據操作作業需求，向變電站智能巡檢機器人下發設備檢測命令；
3)智能巡檢機器人通過最優路徑規範，自動導航到作業點，傳回實時監控視頻；4)操作作業人員在現場到位，做好防護及準備工作，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告準備完畢，等待作業指令；5)遠程集中監控中心的監護人員根據倒閘操作工作票、事故處理步驟或檢修步驟，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，下達單操作作業指令給操作作業人員；6)現場操作作業人員根據指令，進行現場操作作業，監護人員通過智能巡檢機器人視頻對現場人員的操作作業進行監護；7)如有監護角度不合適，監護人員命令暫停操作作業，遙控智能巡檢機器人移動到合適位置或調整智能巡檢機器人的雲臺到合適的角度，然後繼續監護工作；8)現場操作作業人員完成指令內容後，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告該步驟作業完畢，等待下一步作業指令；9)完成所有操作作業任務後，監護人員命令作業人員清理裝備並離場，控制智能巡檢機器人自主回充電室充電，作業完畢。所述步驟幻中，智能巡檢機器人接收到設備檢測命令後，自動計算本身的位置和姿態，計算待檢測設備所處的RFID點，並根據最優路徑規划算法計算最優路徑，並沿最優路徑向目標RFID點運行，智能巡檢機器人到達目標點後，調用已經提前設置好並存儲在資料庫中的雲臺預置位，採集相關設備的可見光圖像和紅外圖像，並通過無線網橋上傳到變電站本地後臺監控分析系統，並轉發至遠程集中監控系統。一種基於變電站智慧機器人巡檢系統，它包括智能巡檢機器人，智能巡檢機器人通過無線區域網與變電站本地後臺監控分析系統通信，變電站本地後臺監控分析系統則與遠程集中監控系統通信；其中智能巡檢機器人上增設有音視頻裝置，音視頻裝置與視頻伺服器連接；所述變電站本地後臺監控分析系統為安裝於變電站內運行有智能巡檢機器人控制後臺程序的變電站本地後臺監控計算機，變電站本地後臺監控計算機安裝有麥克風和音響設備；所述遠程集中監控系統為安裝於集中監控中心或省調、地調，運行有智能巡檢機器人控制集中監控後臺程序的遠程集中監控系統計算機，遠程集中監控系統計算機安裝有麥克風和音響設備；遠程集中監控系統與變電站本地後臺監控分析系統採用光纖網絡連接。所述音視頻裝置包括可見光攝像機和/或紅外攝像機、揚聲器和拾音器。所述智能巡檢機器人安裝有驅動器、電源和控制計算機的機器人本體，與機器人本體相連的磁傳感器和RFID傳感器，安裝在機器人本體上方的雲臺，安裝在外殼上的拾音器和揚聲器與視頻伺服器相連，安裝在雲臺上方的可見光攝像機和/或紅外攝像機、雨刷和輔助光源，各設備均與控制計算機連接。所述智能巡檢機器人的結構採用中國第2009200294 號發明專利中的機器人結構。本方法的有益效果包括1、本發明基於變電站智能巡檢機器人實現變電站操作作業的遠程監護，可以減輕監護人員的勞動強度，縮短操作時間；
2、多站集控，減少監護人員轉場奔波時間，提高監護人員的工作效率；3、本發明機器人移動監護，可實現多角度監護，消除固定攝像頭監控的死角；4、系統簡單、靈活、且投資較小。
圖1為基於變電站智慧機器人巡檢系統的變電站操作作業監護方法流程圖。圖2為基於變電站智慧機器人巡檢系統的變電站操作作業監護方法數據流示意圖。其中，1.智能巡檢機器人，11.可見光攝像機和/或紅外攝像機，12.揚聲器，13拾音器，14.視頻伺服器，2.變電站本地後臺監控分析系統，21.變電站本地後臺監控計算機， 3.遠程集中監控系統，31.遠程集中監控系統計算機，32.顯示器，33.麥克風，34.電腦音響。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。圖1、圖2、圖3中，一種基於變電站智慧機器人巡檢系統，它包括智能巡檢機器人 1，智能巡檢機器人1通過無線區域網與變電站的本地後臺監控分析系統2通信，本地後臺監控分析系統2則與遠程集中監控系統3通信；其中智能巡檢機器人1上增設有音視頻裝置，音視頻裝置與視頻伺服器14連接；所述變電站本地後臺監控分析系統2為安裝於變電站內，並運行有變電站智能巡檢機器人控制後臺程序的變電站本地後臺監控計算機，變電站本地後臺監控計算機安裝有麥克風33和音響設備34 ；所述遠程集中監控系統3為安裝於集中監控中心或省調、地調，運行有變電站智能巡檢機器人控制集中監控後臺程序的遠程集中監控系統計算機，遠程集中監控系統計算機也安裝有麥克風33和音響設備34 ；遠程集中監控系統3與變電站本地後臺監控分析系統2採用光纖網絡連接。所述音視頻裝置包括可見光攝像機和/或紅外攝像機11、揚聲器12拾音器13。所述智能巡檢機器人1安裝有驅動器、電源和控制計算機的機器人本體，與機器人本體相連的磁傳感器和RFID傳感器，安裝在機器人本體上方的雲臺，安裝在外殼上的拾音器和揚聲器與視頻伺服器相連，安裝在雲臺上方的可見光攝像機、紅外攝像機、雨刷和輔助光源，各設備均與控制計算機連接。智能巡檢機器人1端採用拾音器13採集聲音轉化為模擬電信號，視頻伺服器14 採集壓縮轉化為數位訊號，通過無線區域網和光纖區域網傳輸，遠程集中監控系統計算機 31對數位訊號進行解碼，通過計算機音響播放；遠程集中監控系統計算機31的麥克風進行聲音採集轉化為模擬電信號，遠程集中監控系統計算機31通採集壓縮轉化為數位訊號，通過無線區域網和光纖區域網傳輸，視頻伺服器對數位訊號進行解碼，通過揚聲器進行播放。所述智能巡檢機器人的結構採用中國第2009200294 號發明專利中的機器人結構。實施例1
為進一步揭示本發明的技術方案，茲結合一具體倒閘操作說明本發明的實施方式。假定濟菏II線刀閘位於1號RFID點，刀閘檢測雲臺預製位16號，倒閘操作順控操作步驟為(1)合上濟菏II線1號刀閘(2)檢查濟菏II線刀閘確已合上(3)操作結束本發明實現的具體方式如下1、監護人員位於遠程集中監控中心，操作遠程集中監控系統3建立與變電站本地後臺監控分析系統2的通信連接，接管智能巡檢機器人1的控制權；2、根據操作作業需求，向變電站智能巡檢機器人1下發「濟菏II線刀閘」設備檢測命令；3、變電站智能巡檢機器人1接收到設備檢測命令後，自動計算本身的位置和姿態，計算待檢測設備所處的RFID點，並根據最優路徑規划算法計算最優路徑，並沿最優路徑向目標1號RFID點運行，變電站智能巡檢機器人1到達目標點後，調用已經提前設置好並存儲在資料庫中的16號雲臺預置位，採集相關設備可見光和紅外圖像，並通過無線網橋上傳到本地後臺監控分析系統，並轉發至遠程集中監控系統3 ；4、操作作業人員在現場到位，做好防護及準備工作，通過變電站智慧機器人1的音視頻設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告準備完畢，等待作業指令；5、遠程集中監控中心的監護人員調整雲臺角度，確保監護人員和作業區域在視頻拍攝區中；6、遠程集中監控中心的監護人員，通過變電站智慧機器人1的音視頻設備，下達 「合上濟菏II線刀閘」指令給操作作業人員；7、現場操作作業人員根據指令，「合上濟菏II線刀閘」，監護人員通過智能巡檢機器人1視頻對現場人員的操作作業進行監護；8、現場操作作業人員完成指令內容後，通過變電站智慧機器人1巡檢系統的雙向語音設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告該步驟作業完畢，等待下一步作業指令；9、遠程集中監控中心的監護人員，通過變電站智慧機器人1的音視頻設備，下達 「檢查濟菏II線刀閘確已合上」指令給操作作業人員；10、現場操作作業人員根據指令，「檢查濟菏II線刀閘確已合上」，監護人員通過智能巡檢機器人視頻對現場人員的操作作業進行監護；11、完成所有操作作業任務後，監護人員命令作業人員清理裝備並離場，控制變電站智能巡檢機器人1自主回充電室充電，作業完畢。通過本實施例說明本發明可以減輕監護人員的勞動強度，縮短操作時間；、多站集控，減少監護人員轉場奔波時間，提高監護人員的工作效率；本發明機器人移動監護，可實現多角度監護，消除固定攝像頭監控的死角。
權利要求
1.一種基於變電站智慧機器人巡檢系統的變電站操作監護方法，其特徵是，它的步驟為1)監護人員位於遠程集中監控中心，操作遠程集中監控系統建立與變電站本地後臺監控分析系統的通信連接，接管智能巡檢機器人的控制權；2)根據操作作業需求，向變電站智能巡檢機器人下發設備檢測命令；3)智能巡檢機器人通過最優路徑規範，自動導航到作業點，傳回實時監控視頻；4)操作作業人員在現場到位，做好防護及準備工作，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告準備完畢，等待作業指令；5)遠程集中監控中心的監護人員根據倒間操作工作票、事故處理步驟或檢修步驟，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，下達單操作作業指令給操作作業人員；6)現場操作作業人員根據指令，進行現場操作作業，監護人員通過智能巡檢機器人視頻對現場人員的操作作業進行監護；7)如有監護角度不合適，監護人員命令暫停操作作業，遙控智能巡檢機器人移動到合適位置或調整智能巡檢機器人的雲臺到合適的角度，然後繼續監護工作；8)現場操作作業人員完成指令內容後，通過智能巡檢機器人的音視頻設備，向遠程集中監控中心的監護人員，報告該步驟作業完畢，等待下一步作業指令；9)完成所有操作作業任務後，監護人員命令作業人員清理裝備並離場，控制智能巡檢機器人自主回充電室充電，作業完畢。
2.如權利要求1所述的基於變電站智慧機器人巡檢系統的變電站操作監護方法，其特徵是，所述步驟幻中，智能巡檢機器人接收到設備檢測命令後，自動計算本身的位置和姿態，計算待檢測設備所處的RFID點，並根據最優路徑規划算法計算最優路徑，並沿最優路徑向目標RFID點運行；智能巡檢機器人到達目標點後，調用已經提前設置好並存儲在資料庫中的雲臺預置位，採集相關設備的可見光圖像和紅外圖像，並通過無線網橋上傳到變電站本地後臺監控分析系統，並轉發至遠程集中監控系統。
3.一種基於變電站智慧機器人巡檢系統，其特徵是，它包括智能巡檢機器人，智能巡檢機器人通過無線區域網與變電站本地後臺監控分析系統通信，變電站本地後臺監控分析系統則與遠程集中監控系統通信；其中智能巡檢機器人上增設有音視頻裝置，音視頻裝置與視頻伺服器連接；所述變電站本地後臺監控分析系統為安裝於變電站內運行有智能巡檢機器人控制後臺程序的變電站本地後臺監控計算機，變電站本地後臺監控計算機安裝有麥克風和音響設備；所述遠程集中監控系統為安裝於集中監控中心或省調、地調，運行有智能巡檢機器人控制集中監控後臺程序的遠程集中監控系統計算機，遠程集中監控系統計算機安裝有麥克風和音響設備；遠程集中監控系統與變電站本地後臺監控分析系統採用光纖網絡連接。
4.如權利要求3所述的基於變電站智慧機器人巡檢系統，其特徵是，所述音視頻裝置包括可見光攝像機和/或紅外攝像機、揚聲器和拾音器。
5.如權利要求3所述的基於變電站智慧機器人巡檢系統，其特徵是，所述智能巡檢機器人安裝有驅動器、電源和控制計算機的機器人本體，與機器人本體相連的磁傳感器和 RFID傳感器，安裝在機器人本體上方的雲臺，安裝在外殼上的拾音器和揚聲器與視頻伺服器相連，安裝在雲臺上方的可見光攝像機和/或紅外攝像機、雨刷和輔助光源，各設備均與控制計算機連接。
全文摘要
本發明涉及一種基於變電站智慧機器人巡檢系統及其變電站操作監護方法，能滿足全天候工作需求。它的步驟為1)遠程接管智能巡檢機器人的控制權；2)向變電站智能巡檢機器人下發設備檢測命令；3)智能巡檢機器人通過最優路徑規範，自動導航到作業點，傳回實時監控視頻；4)操作作業人員在現場到位，等待作業指令；5)下達單操作作業指令給操作作業人員；6)通過智能巡檢機器人視頻對現場人員的操作作業進行監護；7)遙控智能巡檢機器人移動到合適位置或調整智能巡檢機器人的雲臺到合適的角度；8)該步驟作業完畢，等待下一步作業指令；9)完成所有操作作業任務後，控制智能巡檢機器人自主回充電室充電，作業完畢。
文檔編號H02J13/00GK102355052SQ201110216388
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月30日 優先權日2011年7月30日
發明者劉延興, 張斌, 張海龍, 韓磊, 鹿寧 申請人:山東電力研究院