CN104506595B - 一种便携式输变电设备检测通信装置及其数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种便携式输变电设备检测通信装置及其数据传输方法，通信装置包括检测数据采集单元，语音交互单元，各型网络信号传输单元，检测数据采集单元、多网智能匹配通信单元和数据处理单元；本发明可将分散在各地的检修现场的设备图像、运行状态、故障部位、检测数据通过无线通信方式实时动态传输至远程的运维监测与检修中心，为分散在异地的技术专家和故障诊断专家提供现场的各类信息，由远程专家和现场操作人员进行音视频会商，有助于直观、快速、准确、高效的分析判断故障部位和故障原因，提高诊断准确性和检修效率，最大限度降低输变电设备故障可能引起的各类潜在损失。
Description
技术领域
本发明涉及电力输变电设备的运行监控技术领域，尤其涉及一种便携式输变电设备检测通信装置及其数据传输方法。
背景技术
电力输变电设备在运行过程中不可避免地要遭受各种非正常原因的冲击，造成输变电设备失去稳定性，甚至出现损毁故障，需要尽快组织检修。常规的输变电设备在检修前需要通过各类检测仪器进行必要的故障检测，而检测仪器的检测数据提取、波形分析需要具有专业技能和丰富经验的厂家技术人员或电力行业故障诊断专家指导进行，在使用应用中，专家或厂家技术人员不可能随时随地赶赴故障现场，现场检修人员只能通过电话汇报现场的检测情况，远方的技术专家无法实时看到现场的直观图像和各类数据，存在很多信息盲点，另外的一种工作模式是，现场操作人员利用各类检测仪器采集到离线数据，拍摄现场照片后，送至生产厂家或电力故障诊断专家，再由生产厂家或故障诊断专家进行进一步的处理，这种监测与检修现状存在很多的局限性和缺陷，存在现场信息不直观、不全面，漏检、错检、误检时有发生，整体效率低下，势必影响故障判断和检修维护的时效性和处理效率，无法满足大容量、多设备、多地点的电力输变电设备的检测与故障抢修需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式输变电设备检测通信装置及其数据传输方法，解决现有输变电设备检修工作与后方诊断专家之间存在的信息不直观、不实时，整体效率低下的问题，改变输变电设备检修现有工作模式，提高输变电设备运维检修整体效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种便携式输变电设备检测通信装置，包括检测数据采集单元，用于设备运行数据的采集，将采集到的信息进行数字化编码，并将数字信息传输给各型网络信号传输单元；
语音交互单元，用于现场和前端音频、视频信息的交互；
各型网络信号传输单元，用于检测数据采集单元、语音交互单元与多网智能匹配通信单元之间的数据传输；
多网智能匹配通信单元，根据输变电设备所在位置的公网信号质量和强度，进行网络信息及通道信息的检测及匹配，通过选定的通信网络将信息传输到数据处理单元；
数据处理单元，用于接收、解码多网智能匹配通信单元输送的数据，将解码后的数据发送给前端通信设备。
进一步，所述各型网络信号传输单元内置多运营商2G/3G/4G通信组件，包括GSM通信组件、CDMA2000通信组件、WCDMA通信组件、TD-SCDMA通信组件、TD-LTE通信组件和FDD-LTE通信组件的一种或任意几种的组合。
进一步，所述语音交互单元包括摄像头、喇叭和话筒。
进一步，所述数据处理单元设有数据采集接口、报警信号接口、以太网接口，能与多种传感器或外部电力检测设备；所述传感器或外部电力检测设备包括温湿度测试仪、电缆故障测试仪、开关参数测试仪、油色谱测试仪、红外测温仪、互感器特性综合测试仪、真空度测试仪或油介质损耗测试仪中的一种或任意几种的组合。
一种便携式输变电设备检测通信装置的数据传输方法，将检测数据采集单元和语音交互单元获得的数据经各型网络信号传输单元、多网智能匹配通信单元后经无线网络传输至数据处理单元；或将数据处理单元发送的数据反向传输至检测数据采集单元和语音交互单元；
各型网络信号传输单元内置多运营商2G/3G/4G通信组件，数据传输过程中，多网智能匹配通信单元根据输变电设备所在位置的公网信号质量和强度，进行网络信息及通道信息的检测及匹配，对网络进行选择切换，通过选定的通信网络传输数据。
进一步，网络切换方法包括以下步骤：
(1)、进行设备初始化，各型网络信号传输单元内置的多运营商2G/3G/4G通信组件准备获取无线网络设备的信号强度；
(2)、获取无线网络设备的信号强度，并判断信号强度是否超过阈值；
如果信号强度没有超过阈值，则不切换网络跳转至等待重新获取无线网络设备强度或退出；
如果信号强度超过阈值，则判断阈值超限警示标志是否打开，如果阈值超限警示标志没有打开，则打开阈值超限警示标志，并将持续时间清零，不切换网络，之后跳转至等待重新获取信号强度或退出；
如果阈值超限警示标志打开，则对阈值超限持续时间进行累加，之后判断持续时间是否信号超过设定阈值，如果持续时间没有超过阈值，不切换网络，跳转至等待重新获取信号强度或退出；如果持续时间超过阈值，则判断该无线网络与当前网络是否一致，如果一致，不切换网络，跳转至等待重新获取信号强度或退出；如果不一致，则改变当前网络切换至该信号强度超过阀值的网络并向上汇报；汇报完毕后跳转至等待重新获取信号强度或退出；
执行跳转至等待重新获取信号强度或退出后，判断用户标志，如用户请求退出，则退出网络切换流程；否则重新获取信号强度。
进一步，还包括网络连接方法，在网络切换过程中通过以下步骤连接网络：
(1)遍历各型网络信号传输单元内置的GSM通信组件、CDMA2000通信组件、WCDMA通信组件、TD-SCDMA通信组件、TD-LTE通信组件和FDD-LTE通信组件并按照优先级进行排序；
(2)从无线设备列表中寻找可用设备，如果有可用无线网络，返回该可用无线设备的信息，系统在获得该设备信息后建立该Modem的连接，通过该设备进行连接；连接完成后，用新的IP地址通过网络交换单元和服务器进行注册，注册成功后断开原有Modem连接，完成网络连接并结束；
新的IP地址和服务器进行注册完成后，同时服务器接受注册信息并通知所有客户端，客户端断开原有连接并进行新的连接，完成后结束；
如果没有寻找到可用的网络设备，则将错误记录入LOG文件并结束。
进一步，所述步骤(2)在进行Modem连接时，网络设备管理层收到Modem状态改变通知后，首先判断通知的类型：如果为连接通知，判断是否为当前连接；如果是当前连接，则跳转至结束；如果不是当前连接，判断是否比当前连接的优先级高，如果低于当前连接的优先级，则不进行任何操作跳转至结束；如果优先级高于当前连接，则通知UI进行连接切换，切换完成后结束；
如果为断开通知，则判断需要断开的连接是否为当前使用的连接，如果是当前连接，则通知UI进行连接切换，切换完成后结束，否则不进行网络切换。
本发明结合电力检修行业发展的实际需要，针对电力检修模式的会商诊断机制，可将分散在各地的检修现场的设备图像、运行状态、故障部位、监测数据通过无线通信方式实时动态传输至远程的运维监测与检修中心，为分散在异地的技术专家和故障诊断专家提供现场的各类信息，由远程专家和现场操作人员进行音视频会商，有助于直观、快速、准确、高效的分析判断故障部位和故障原因，提高诊断准确性和检修效率，最大限度降低输变电设备故障可能引起的各类潜在损失。
本发明具有以下有益效果：
第一，采用各型网络信号传输单元进行数据传输，不受地域、时间、距离、网络类型等的限制，可同时支持各运营商移动互联网和以公共通信网络为发射源的无线传输网络等任意一种或一种以上的通信网络。只要有上述网络中的任意一种信号，即可实现对输变电设备检修的综合信息(包括监测数据、音频、视频和文档)的实时传输；
第二，多网智能匹配通信单元可自动监测应用场所的网络信号强度、各网络与数据处理平台的通道畅通性，根据内嵌软件设置的阀值和对应数据分配方式，选取各运营商移动互联网和以公共通信网络为发射源的无线传输网络中的任意一种或一种以上的网络通信协议进行数据传输，并且由于多种网络同步传输速率比较高，可以做到实时大数据量的传输。
第三，数据传输稳定、流畅。各型网络信号传输单元可以通过嵌入式软件自动切换多种网络中信号较好的一个网络，以及根据多条通信链路的实时带宽和数据量大小，自动动态地选择最优通道，并智能分配各条通信链路承载的数据包，有效提高无线数据传输效率和数据吞吐量；
第四，多个便携式输变电设备检测通信装置可在不同地点同时使用，具有良好的可扩展性；
第五，设备安装方便，应用方式灵活，不受应用场所限制。采用无线通信方式，不用敷设通信电缆，建设、使用、维护成本低；
第六，数据处理单元可以同时接收、转发、解码多个检测仪器采集编码的数据，同时，还可将自身采集的数据编码并发送给前端通信设备，具有良好的可扩展性；
附图说明
图1本发明的结构原理方框图；
图2本发明内置软件架构框图；
图3本发明网络切换方法流程图；
图4本发明网络连接流程图；
图5本发明网络设备管理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种便携式输变电设备检测装置包括检测数据采集单元1、语音交互单元2、各型网络信号传输单元3、多网智能匹配通信单元4、数据处理单元5。
检测数据采集单元1，用于设备运行数据的采集，将采集到的信息进行数字化编码，并将数字信息传输给各型网络信号传输单元3；
语音交互单元2，用于现场和前端音频、视频信息的交互；
各型网络信号传输单元3，用于检测数据采集单元1、语音交互单元2与多网智能匹配通信单元4之间的数据传输；
多网智能匹配通信单元4，根据输变电设备所在位置的公网信号质量和强度，进行网络信息及通道信息的检测及匹配，通过选定的通信网络将信息传输到数据处理单元5；
数据处理单元5，用于接收、解码多网智能匹配通信单元4输送的数据，将解码后的数据发送给前端通信设备。
检测数据采集单元设有数据采集接口、报警信号接口、以太网接口，可与多种传感器或外部电力检测设备(比如温湿度测试仪、电缆故障测试仪、开关参数测试仪、油色谱测试仪、红外测温仪、互感器特性综合测试仪、真空度测试仪、油介质损耗测试仪等)进行对接，对多种传感器或外部电力检测设备采集输入的现场多种检测数据信号(如现场温湿度、电缆采样数据、电流、波形、、真空气压值、电容、介损等专业仪器采集等数据)进行采集并完成信息的数字化编码，将数字信息传输给网络信号传输单元，检测数据采集单元同时可接入多种报警信号源，起到临时报警输入功能，并能够与其他通信设备连接，交互数据。
语音交互单元设有摄像头、喇叭和话筒，除了用于现场和远方的普通语音通信，在经过多网智能匹配通信单元判定，若所处位置所有网络信号均较差，仅可保证基本通讯的情况下，进行多个地点不同网络不同带宽环境下的双向通信交流，保证双向音频的实时稳定，并接入数据处理单元。
进一步，所述各型网络信号传输单元3内置多运营商2G/3G/4G通信组件，包括GSM通信组件、CDMA2000通信组件、WCDMA通信组件、TD-SCDMA通信组件、TD-LTE通信组件和FDD-LTE通信组件的一种或任意几种的组合。
进一步，数据处理单元5设有数据采集接口、报警信号接口、以太网接口，能与多种传感器或外部电力检测设备；所述传感器或外部电力检测设备包括温湿度测试仪、电缆故障测试仪、开关参数测试仪、油色谱测试仪、红外测温仪、互感器特性综合测试仪、真空度测试仪或油介质损耗测试仪。
本发明的便携式输变电设备检测通信装置，可将原本离线式的输变电检测仪器的检测数据及音视频信息，通过便携式输变电设备检测通信装置实时传输至专家或厂家技术人员面前，专家或厂家技术人员通过现场传回的各类数据，结合现场实时传送的视频图像，可实时、准确的诊断分析故障内容，并通过双向的音频对话对现场检修工作进行技术指导，协助现场检修人员快速准确查找故障，避免漏检或误检造成不必要的损失；还可在故障内容确定后远程指导现场进行故障检修。
本发明还提供了一种便携式输变电设备检测通信数据传输方法，多网智能匹配通信单元内嵌无线数据传输方法，包括网络切换方法、网络连接方法、网络设备管理方法。
图2为本发明内置软件架构框图。本发明软件系统分为用户界面控制、业务逻辑控制、网络控制、设备管理、设备控制5层。其中网络控制层又分为网络切换控制、数据传送控制、网络协议控制3部分，主要通过控制网络交换单元和通信单元实现。设备管理层分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、视频/音频采集管理5部分和管理控制音视频编码单元、音频预处理单元。设备控制分为厂家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制5部分。设备控制层分别通过厂家A Modem控制、厂家B Modem控制,实现Modem的控制功能；通过PPP拨号控制完成无线设备拨号；通过型号A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制,实现视频、音频采集控制。设备管理层的视频/音频采集管理通过设备控制层的A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制实现视频、音频采集控制，并连接至编码/解码器实现视频、音频的编解码。设备管理层Modem识别与管理通过设备控制层的厂家A Modem控制、厂家BModem控制,实现Modem的控制功能。网络控制层通过设备管理层实现网络切换控制、网络协议控制、数据传输控制。业务逻辑控制层,通过直接连接网络控制层实现业务逻辑，最终用户图形界面通过对业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层进行逻辑控制实现系统功能。
图3为本发明网络切换方法流程图。核心处理模块的网络切换方法，首先进行设备初始化，各型网络信号传输单元3内置多运营商2G/3G/4G通信组件，准备获取无线网络设备的信号强度101，接着执行获取无线网络设备的信号强度102，获得无线网络设备的信号强度后进行超限判断103，如果信号强度没有超过阈值，则跳转至等待重新获取强度或退出112，如果信号强度超过阈值，则判断阈值超限警示标志是否打开104，如果标志没有打开，则打开阈值超限警示标志105，并将持续时间清零106，之后跳转至等待重新获取信号强度或退出112。如果第104步阈值超限警示标志打开，则对阈值超限持续时间进行累加107，之后判断持续时间是否信号超过设定阈值108，如果持续时间没有超过阈值，跳转至等待重新获取信号强度或退出112。如果持续时间超过阈值，则对当前状态进行判断109:如果一致，跳转至等待重新获取信号强度或退出112；如果不一致，则改变当前状态110并向上汇报111。汇报完毕后跳转至等待重新获取信号强度或退出112。执行至第112步后，判断用户标志，如用户请求退出，则退出网络切换方法流程113。否则重新获取信号强度102。
图4为本发明网络连接流程图。首先核心处理模块进行初始化操作，准备连接新的网络201，之后遍历所有通信单元内置的CDMA2000通信模块、WCDMA通信模块、TD-SCDMA无线网络设备并按照优先级进行排序202，从无线设备列表中寻找可用设备203，如果有可用无线网络，返回该可用无线设备的信息208，系统在获得该设备信息后建立该Modem的连接205通过该设备进行连接，连接完成后，用新的IP地址通过网络交换单元和服务器进行注册206，注册成功后断开原有Modem连接207，完成网络连接并结束213。如果第203步没有寻找到可用的网络设备，则将错误记录入LOG文件204并结束213。第206步用新的IP地址和服务器进行注册完成后，服务器接受注册信息209并通知所有客户端210，客户端断开原有连接211并进行新的连接212，完成后结束213。
图5为本发明网络设备管理流程图。核心处理模块网络设备管理层收到网络设备控制层发送的通信单元Modem状态改变通知301后，首先判断通知的类型302：如果为连接通知，判断是否为当前连接304。如果是当前连接，则跳转至结束307。如果不是当前连接，判断是否比当前连接的优先级高305，如果低于当前连接的优先级，则不进行任何操作跳转至结束307。如果优先级高于当前连接，则通知UI进行连接切换306，切换完成后结束307。如果第302步网络设备控制层发送的是断开通知，则判断需要断开的连接是否为当前使用的连接303，如果是当前连接，则通知UI进行连接切换306，切换完成后结束307。否则不进行网络切换。
本发明采用移动互联网和以公共通信网络为发射源的无线传输网络等多种网络通信协议中的任意一种或一种以上的网络通信协议，进行无线远程会商和其它数据实时传输。
Claims (5)
1.一种便携式输变电设备检测通信装置的数据传输方法，其特征在于：
便携式输变电设备检测通信装置，包括：
检测数据采集单元(1)，用于设备运行数据的采集，将采集到的信息进行数字化编码，并将数字信息传输给各型网络信号传输单元(3)；
语音交互单元(2)，用于现场和前端音频、视频信息的交互；
各型网络信号传输单元(3)，用于检测数据采集单元(1)、语音交互单元(2)与多网智能匹配通信单元(4)之间的数据传输；
多网智能匹配通信单元(4)，根据输变电设备所在位置的公网信号质量和强度，进行网络信息及通道信息的检测及匹配，通过选定的通信网络将信息传输到数据处理单元(5)；
数据处理单元(5)，用于接收、解码多网智能匹配通信单元(4)输送的数据，将解码后的数据发送给前端通信设备；
数据传输方法，具体如下：
将检测数据采集单元(1)和语音交互单元(2)获得的数据经各型网络信号传输单元(3)、多网智能匹配通信单元(4)后经无线网络传输至数据处理单元(5)；或将数据处理单元(5)发送的数据反向传输至检测数据采集单元(1)和语音交互单元(2)；
各型网络信号传输单元(3)内置多运营商2G/3G/4G通信组件，数据传输过程中，多网智能匹配通信单元(4)根据输变电设备所在位置的公网信号质量和强度，进行网络信息及通道信息的检测及匹配，对网络进行选择切换，通过选定的通信网络传输数据；
网络切换方法包括以下步骤：
(1)、进行设备初始化，各型网络信号传输单元(3)内置的多运营商2G/3G/4G通信组件准备获取无线网络设备的信号强度；
(2)、获取无线网络设备的信号强度，并判断信号强度是否超过阈值；
如果信号强度没有超过阈值，则不切换网络跳转至等待重新获取无线网络设备强度或退出；
如果信号强度超过阈值，则判断阈值超限警示标志是否打开，如果阈值超限警示标志没有打开，则打开阈值超限警示标志，并将持续时间清零，不切换网络，之后跳转至等待重新获取信号强度或退出；
如果阈值超限警示标志打开，则对阈值超限持续时间进行累加，之后判断持续时间是否信号超过设定阈值，如果持续时间没有超过阈值，不切换网络，跳转至等待重新获取信号强度或退出；如果持续时间超过阈值，则判断该无线网络与当前网络是否一致，如果一致，不切换网络，跳转至等待重新获取信号强度或退出；如果不一致，则改变当前网络切换至该信号强度超过阀值的网络并向上汇报；汇报完毕后跳转至等待重新获取信号强度或退出；
执行跳转至等待重新获取信号强度或退出后，判断用户标志，如用户请求退出，则退出网络切换流程；否则重新获取信号强度；
在网络切换过程中通过以下步骤连接网络：
(1)遍历各型网络信号传输单元(3)内置的GSM通信组件、CDMA2000通信组件、WCDMA通信组件、TD-SCDMA通信组件、TD-LTE通信组件和FDD-LTE通信组件并按照优先级进行排序；
(2)从无线设备列表中寻找可用设备，如果有可用无线网络，返回该可用无线设备的信息，系统在获得该设备信息后建立该Modem的连接，通过该设备进行连接；连接完成后，用新的IP地址通过网络交换单元和服务器进行注册，注册成功后断开原有Modem连接，完成网络连接并结束；
新的IP地址和服务器进行注册完成后，同时服务器接受注册信息并通知所有客户端，客户端断开原有连接并进行新的连接，完成后结束；
如果没有寻找到可用的网络设备，则将错误记录入LOG文件并结束。
2.根据权利要求1所述数据传输方法，其特征在于：所述步骤(2)在进行Modem连接时，网络设备管理层收到Modem状态改变通知后，首先判断通知的类型：如果为连接通知，判断是否为当前连接；如果是当前连接，则跳转至结束；如果不是当前连接，判断是否比当前连接的优先级高，如果低于当前连接的优先级，则不进行任何操作跳转至结束；如果优先级高于当前连接，则通知UI进行连接切换，切换完成后结束；
如果为断开通知，则判断需要断开的连接是否为当前使用的连接，如果是当前连接，则通知UI进行连接切换，切换完成后结束，否则不进行网络切换。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于：所述各型网络信号传输单元(3)内置多运营商2G/3G/4G通信组件，包括GSM通信组件、CDMA2000通信组件、WCDMA通信组件、TD-SCDMA通信组件、TD-LTE通信组件和FDD-LTE通信组件的一种或任意几种的组合。
4.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于：所述语音交互单元(2)包括摄像头、喇叭和话筒。
5.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于：所述数据处理单元(5)设有数据采集接口、报警信号接口、以太网接口，能与多种传感器或外部电力检测设备；所述传感器或外部电力检测设备包括温湿度测试仪、电缆故障测试仪、开关参数测试仪、油色谱测试仪、红外测温仪、互感器特性综合测试仪、真空度测试仪或油介质损耗测试仪中的一种或任意几种的组合。
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