基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统及其方法
技术领域
本发明涉及电力系统的运行检修领域,特别涉及一种基于变电站巡检机器人的视频监控联动的系统及方法。
背景技术
随着变电站智能化进程的不断推进,数字化变电站正逐渐向智能变电站过度,智能化变电站对设备的状态监测与操作运行需要远程可视化与自动化,以实现变电站真正的无人值班,并提高变电站的安全运行水平。
在设备状态检测、安防和消防领域中视频监控和联动是最主要的组成部分,目前变电站中使用视频监控联动系统大都是采用固定监测,申请号为201110142902.5的一种无人值守变电站消防、周界防范与视频监控联动系统的专利,提出在监控区域中架设固定点摄像机,在摄像机下安装云台,通过云台的转动来监控周边的情况,通过消防和安防系统来联动视频监控系统,从而有效达到监视和联动的效果,但是监控的效果受到固定点安装位置的限制,只能监控某一片区域,设备区内设备众多,存在异常区域可能被其他设备遮挡,一旦发生异常,联动的固定点摄像机可能无法正常实施监控到异常区域。如果实现全站无缝监控,所需监控点数量必然增加,造成成本提高。
另外,当前变电站中的视频监控联动系统对设备状态的检测,仅仅停留在对设备外观、设备物理状态(例如:刀闸的分合状态)的检测,设备运行时的温度、仪表的度数大都是通过变电站的巡视人员通过手持红外热像仪和可见光摄像机来进行设备温度的采集和仪表的读数,同时设备运转工作时会发出声音,当设备工作异常时往往发出声音不同于正常工作时发出的声音,这项工作也是通过人工方式听取,然后根据进行人工分析,最终得出设备异常结果,再进行设备异常记录和触发设备异常警报,通过人工方式来实现对设备的检测和完成一些设备异常联动操作,实时性和准确性都比较低,不利于设备异常发现和异常的解决。
现在火灾检测在变电站消防系统最主要的检测项,检测的方法大致相同,中国专利申请号为201320181625.3的公开智能变电站消防远程控制系统中提出采用在变电站安装多个温度探测器,当出现火灾时,温度探测器的温度值将不断攀升,超过报警阀值,就认为是出现火灾,然后联动视频系统传输异常现场视频数据到远程监控端由远端的监控人员通过视频数据来确认是否发生火灾,然后触发消防系统的警报,进行火灾扑救工作。该专利存在一些不足之处,首先,温度传感器需要部署到达一定数量,部署少了不能有效进行监控,部署多了必然产生成本提高。其次,温度过高也不一定是出现火灾,然后通过视频来人工确认,必然耗费人力和精力。再次,一旦出现火灾视频传输存在一定的网络延迟,影响火情实施掌握。最后,火灾的确认、分析以及火灾的扑救的联动都是通过人工来完成的,显然工作效率比较低。
总之,现有的技术存在的缺点如下:
1、现有的视频监控和联动系统只能监控某一片区域,监测区域具有局限性,无法实现全站无缝监控。
2、现有的视频监控和联动系统对设备状态的检测,仅仅停留在对设备外观、设备物理状态的检测,对于设备运行时的温度、仪表读数和声音异常检测等检测大都是通过人工参与检测,实时性和准确性都比较低;
3、现有的视频监控和联动系统对变电站消防系统的检测,检测的实时性及准确性均不高,人工参与较多,工作效率低下且需要部署相当数量的温度传感器。
因此,亟需一种能够解决现有技术存在的问题的基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统及其方法。
发明内容
为解决现有技术存在的不足,本发明公开了基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统及其方法,本发明利用巡检机器人机动、灵活的特点,同时机器人本体上具备可见光摄像机、红外热像仪、云台等视频监控设备,系统中具备对巡检数据进行智能分析的服务器,高效的分析视频数据,通过机器人的巡视和固定点摄像机的协调配合,解决了监控范围有限、变电设备地理位置不便于布置监控点的问题;解决无法自主识别异常和智能联动安防、消防及在线设备管理系统(PMIS和一体化信息平台)的问题;使用可见光视频和红外热像仪混合方式监测火灾,降低火灾误报率。
为实现上述目的,本发明的具体方案如下:
基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统,包括:
联动分析控制主机,用于接收巡检机器人上的视频监控设备采集的视频数据并进行数据分析处理,根据分析处理后的数据控制机器人上的视频设备或者辅助固定点监视子系统的视频设备进行相关指令的动作;
通信服务器,用于将联动分析控制主机分析出的异常状况发送给外部系统进行联动;另外还负责接收外部系统的联动请求,将请求转发给联动分析控制主机做出相应联动;
辅助固定点监视子系统,用于对固定点的搜索、视频数据和声音数据采集和云台控制,配合联动分析控制主机完成监控联动工作。
上述基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统,进一步的,包括无线通信模块,所述无线通信模块用于联动分析控制主机与机器人的通信。
在进一步的改进方案中,上述基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统,还包括数据存储服务器,所述数据存储服务器用于对视频数据和音频数据存储。
进一步的,所述联动分析控制主机分析出的异常状况包括:发现移动物体闯入、发现火灾、设备热缺陷、设备状态异常,外部系统包括:安防系统、消防系统、PMIS即项目管理信息系统及一体化信息平台。
依据上述基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统的联动方法,具体包括以下步骤:
步骤一:巡检机器人结束充电,离开充电室,启动巡视任务,按照预先设定的巡视路线或检测路线,巡视变电站中每一个区域或检测变电站的中所有在线设备,当巡检全站的在线设备的状况时时,转入步骤二;当巡检消防系统的状况时,转入步骤三;当巡检安防系统的状况时,转入步骤四;
步骤二:巡检机器人将检测路线上的设备检测点数据传输至联动分析控制主机,联动分析控制主机智能分析设备运行状况,当发现设备本身存在异常状况时,联动分析控制主机将异常设备的信息发送给辅助固定点监视子系统,辅助固定点监视子系统配合联动分析控制主机完成监控联动工作直至问题异常消除;
步骤三:巡检机器人实时的将巡视视频发送给联动分析控制主机,联动分析控制主机实时进行智能分析,当设备区有起火点时,巡检机器人移动进行跟踪持续监测,同时发送指令和移动物体所在的位置给辅助固定点监视子系统;
步骤四:巡检机器人实时的将巡视视频发送给联动分析控制主机,联动分析控制主机实时分析视频中是否有移动物体闯入,当联动分析控制主机分析出有移动物体闯入时,辅助固定点监视子系统配合联动分析控制主机给安防系统发送发现移动物体联动请求,安防系统收到联动请求后进行内部联动工作。
更进一步的,所述步骤二中,巡检机器人检测变电站的中所有在线设备时,具体执行的步骤为:
(2-1):巡检机器人到达检测路线上的设备检测点,对检测点周围的设备进行设备可见光图片和红外热图数据采集、设备运转声音的录制,将采集到的图片、声音数据和实时视频数据巡检数据通过无线通信模块传输给联动分析控制主机;机器人运动到检测路线上下一个检测点,重复上述的设备巡检数据采集工作,直至检测路线上所有的检测点检测完毕;
(2-2):联动分析控制主机收到巡检数据后,智能分析图片中设备运行状况,具体为分析刀闸和开关的分合、设备温度、设备是否存在悬挂物、运转声音是否存在异常,当发现设备本身存在异常状况,联动分析控制主机将异常设备的位置和持续检测设备请求发送给辅助固定点监视子系统,存储巡检数据到数据存储服务器;
(2-3):辅助固定点监视子系统搜索周围的能够观测该设备的固定点,搜索到后,让固定点每隔一段时间对异常设备采集巡检数据一次,否则,待机器人巡视完毕后,对本次巡视中发现的所有异常设备,每隔固定时间让机器人每隔一段时间对异常设备采集巡检数据一次,将巡检数据发给联动分析控制主机;
(2-4):联动分析控制主机按照事前与在线设备管理系统约定设备运行状况请求,通过通信服务器给在线设备管理系统发送设备运行状况请求;
(2-5):在线设备管理系统收到联动请求后,在线设备管理系统显示设备的运行状况,同时根据设备异常情况产生不同的报警方式。
巡检机器人检测变电站的中所有在线设备时,优选的,所述步骤(2-5),在线设备管理系统收到联动请求后,在线设备管理系统显示设备的运行状况,同时根据设备异常情况产生不同的报警方式,同时在线管理系统通过通信服务器发送复核联动请求给联动分析控制主机,让机器人到达指定设备位置对设备状态进行复核。
更进一步的,所述步骤三中,当巡检消防系统的状况时,具体执行的步骤为:
(3-1):在巡视过程中,巡检机器人实时的将巡视视频通过无线通信模块发送给联动分析控制主机,联动分析控制主机实时智能分析可见光视频中是否存在火焰和红外热像仪的热数据温度是否超过火警温度阀值;同时满足上述两个条件时联动分析控制主机判断该区域有起火点;
(3-2):当联动分析控制主机分析出设备区域有起火点,控制巡检机器人移动进行跟踪持续监测,同时发送指令和移动物体所在的位置给辅助固定点监视子系统;
(3-3):辅助固定点监视子系统收到命令后和移动物体位置信息后,搜索起火点附近的固定点监控摄像头进行监控;
(3-4):联动分析控制主机按照事前与消防系统约定火警联动请求,通过通信服务器给消防系统发送火警联动请求;
(3-5):消防系统收到联动请求后,在消防系统内进行声音报警、报警状态变化的一系列内部联动工作;
(3-6):待移动物体消除后,巡检机器人回到原来的巡视路线上继续进行巡视工作,当发现移动物体出现时重复步骤(3-1)至步骤(3-5)直至完成巡检路线上所有区域的巡视。
更进一步的,所述步骤四中,当巡检安防系统的状况时,具体执行的步骤为:
(4-1):在巡视过程中,巡检机器人实时的将巡视视频通过无线通信模块发送给联动分析控制主机,联动分析控制主机实时分析视频中是否有移动物体闯入;
(4-2):当联动分析控制主机分析出有移动物体闯入,控制巡检机器人移动进行跟踪监测,同时发送指令和移动物体所在的位置给辅助固定点监视子系统;
(4-3):辅助固定点监视子系统收到命令后和移动物体位置信息后,搜索移动物体附近的固定点监控摄像头进行监控;
(4-4):联动分析控制主机按照事前与安防系统约定发现移动物体联动请求,通过通信服务器给安防系统发送发现移动物体联动请求;
(4-5):安防系统收到联动请求后,在安防系统内进行声音报警、报警状态变化等一系列内部联动工作;
(4-6):待移动物体消除后,巡检机器人回到原来的巡视路线上继续进行巡视工作,当发现移动物体出现时重复步骤(4-1)至步骤(4-5),直至完成巡检路线上所有区域的巡视,返回充电室,进行充电。
本发明的有益效果:
1.本发明扩大了变电站安防的监控范围,通过有效的利用机器人的巡视,安防监控范围覆盖到全站。
2.本发明提高了设备缺陷的检测效率,通过移动的巡检机器人和智能化分析主机,完善的联动机制,从设备缺陷的发现、确认到与在线设备管理智能化的联动无需人工参与,实现视频监控联动的自主化和自动化。
3.本发明采用可见光视频和红外热视频的双重检测,降低火警的误报率,提高火警处理效率。
附图说明
图1视频监控联动系统结构图;
图2联动分析控制主机的结构图;
图3辅助固定点监视子系统结构图;
图4视频监控系统与安防系统联动的流程图;
图5视频监控系统与在线设备管理系统的流程图;
图6视频监控系统与消防系统的联动的流程图。
图中,101、联动分析控制主机,102、数据存储服务器,103、通信服务器,104、巡检机器人,105、无线通信模块,106、辅助固定点监视子系统,201、分析模块,202、控制模块,301、固定点搜素模块,302、视频数据和声音数据采集模块,303、云台控制模块。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明进行详细说明:
如图1所示,基于变电站巡检机器人的视频监控联动系统,主要包括联动分析控制主机101、数据存储服务器102、与外部系统交互的通信服务器103、巡检机器人104、负责联动分析控制主机和巡检机器人通信的无线通信模块105和辅助固定点监视子系统106。
联动分析控制主机101与数据存储器102、通信服务器103相连,无线通信模块105连接联动分析控制主机101和巡检机器人104,辅助固定点监控系统106连接通信服务器103。
数据存储器102主要负责视频数据和音频数据存储。
通信服务器103主要负责将联动分析控制主机101分析出的异常状况发送给外部系统进行联动;另外还负责接收外部系统的联动请求,将请求转发给联动分析控制主机101做出相应联动。通信服务器103的通信方式采用网络通信,异常状况包括:发现移动物体闯入、发现火灾、设备热缺陷、设备状态异常。外部系统包括:安防、消防、PMIS、一体化信息平台。无线通信模块105负责联动分析控制主机与机器人的通信。
如图2所示,联动分析控制主机101,分为分析模块201和控制模块202,分析模块201主要负责分析视频数据,得出当前视频数据中是否存在异常状况。控制模块202主要负责控制机器人上的视频设备或者辅助固定点监视子系统的视频设备。
如图3所示,辅助固定点监视子系统,包括固定点搜素模块301、视频数据和声音数据采集模块302及云台控制模块303。主要负责固定点摄像机的视频采集和云台控制,配合联动分析控制主机完成监控联动工作。
视频监控系统与安防系统联动的流程图如图4所示,巡检机器人104结束充电,离开充电室,启动巡视任务,开始进行全站的日常巡视工作,按照预先设定的巡视路线,巡视变电站中每一个区域。
在巡视过程中,巡检机器人104实时的将巡视视频通过无线通信模块105发送给联动分析控制主机101,联动分析控制主机101实时分析视频中是否有移动物体闯入。
当联动分析控制主机101分析出有移动物体闯入,控制巡检机器人104移动进行跟踪监测,同时发送指令和移动物体所在的位置给辅助固定点监视子系统106。
辅助固定点监视子系统106收到命令后和移动物体位置信息后,搜索移动物体附近的固定点监控摄像头进行监控。
联动分析控制主机101按照事前与安防系统约定发现移动物体联动请求,通过通信服务器103给安防系统发送发现移动物体联动请求。
安防系统收到联动请求后,在安防系统内进行声音报警、报警状态变化等一系列内部联动工作。
待移动物体消除后,巡检机器人104回到原来的巡视路线上继续进行巡视工作,当发现移动物体出现时重复上述步骤,直至完成巡检路线上所有区域的巡视,返回充电室,进行充电。
视频监控系统与在线设备管理系统的流程图如图5所示,巡检机器人104结束充电,启动设备检测任务,开始对全站的一次设备进行日常检测工作,按照预先设定的检测路线,依次检测变电站的中所有一次设备。
巡检机器人104到达检测路线上设备检测点,对检测点周围设备进行可见光图片和红外热图的采集、设备运转声音的录制。将采集到的图片、声音数据和实时视频数据等巡检数据通过无线通信模块105传输给联动分析控制主机101。巡检机器人104运动到检测路线上下一个检测点,重复上述的设备巡检数据采集工作,直至检测路线上所有的检测点检测完毕,巡检机器人104返回充电室进行充电。
联动分析控制主机101收到巡检数据后,智能分析图片中设备运行状况(刀闸和开关的分合、设备温度、设备是否存在悬挂物、运转声音是否存在异常)。当发现设备本身存在异常状况(温度过高、温升过高、刀闸或开关分合不到位、设备存在悬挂物、运转声音存在异常状况)。联动分析控制主机101将异常设备的位置和持续检测设备请求发送给辅助固定点监视子系统。存储巡检数据到数据存储服务器102。
辅助固定点监视子系统106搜索周围的能够观测该设备的固定点(固定点具备红外热像仪和可见光摄像机)搜索到后,让固定点每隔一段时间对异常设备采集巡检数据一次。若周围不存在合适的固定点,待机器人巡视完毕后,对本次巡视中发现的所有异常设备,每隔固定时间让机器人每隔一段时间对异常设备采集巡检数据一次,将巡检数据发给分析控制主机101,直至问题异常消除。
联动分析控制主机101按照事前与在线设备管理系统约定设备运行状况请求,通过通信服务器103给在线设备管理系统发送设备运行状况请求。
在线设备管理系统收到联动请求后,在线设备管理系统显示设备的运行状况,同时根据设备异常情况产生不同的报警方式和通知维护人员进行现场设备故障排除。
同时在线管理系统通过通信服务器发送复核联动请求给联动分析控制主机,让机器人到达指定设备位置对设备状态进行复核。例如顺控操作,当设备顺控操作完毕后,顺控系统可以发送顺控复核请求给视频监控联动系统,联动机器人到设备附近,校核顺控操作的完成情况。
视频监控系统与消防系统的联动时,具体执行的流程图如图6所示,巡检机器人104结束充电,离开充电室,启动巡视任务,开始进行全站的日常巡视工作,按照预先设定的巡视路线,巡视变电站中每一个区域。
在巡视过程中,巡检机器人104实时的将巡视视频通过无线通信模块105发送给联动分析控制主机101,联动分析控制主机101实时智能分析可见光视频中是否存在火焰和红外热像仪的热图数据温度是否超过火警温度阀值,同时满足上述两个条件时联动分析控制主机101判断该区域起火。
当联动分析控制主机101分析出设备区有起火点,控制巡检机器人104移动进行跟踪持续监测,同时发送指令和移动物体所在的位置给辅助固定点监视子系统106。
辅助固定点监视子系统106收到命令后和移动物体位置信息后,搜索起火点附近的固定点监控摄像头进行监控。
联动分析控制主机101按照事前与消防系统约定火警联动请求,通过通信服务器103给消防系统发送火警联动请求。
消防系统收到联动请求后,在消防系统内进行声音报警、报警状态变化,通知维护人员进行火警消除。
待火警消除后,巡检机器人104回到原来的巡视路线上继续进行巡视工作,当发现起火点出现时重复上述步骤直至完成巡检路线上所有区域的巡视。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。