CN107741725A - 一种应用于电力监管的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于电力监管的自动控制系统，将所述自动控制系统按照地理区域划分，划分为市级监控系统、多个地区级监控系统以及统筹控制系统；每个地区级监控系统有其对应的统筹控制系统，所述多个地区级监控系统均与所述市级监控系统通信连接；所述统筹控制系统包括固定监测装置、移动监测装置、管理装置，以及与所述移动监测装置通信连接的信号中转设备；所述固定监测装置与所述管理装置直接通信连接，所述移动监测装置通过信号中转设备与所述管理装置连接。本发明将高空电力设备检测，远程电力设备检测，高空电力作业管理、高空电力作业即时通信和高空电力作业的即时监控统和起来，构建了多功能综合性的管控系统。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种应用于电力监管的自动控制系统。
背景技术
电力监控系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度，在移动网络覆盖率全面提升的今天，天线的巡检任务和维护任务都日趋繁重，并且工程人员频繁爬高维护也存在较高的危险性，迫切需要自动化程度高的监控系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于电力监管的自动控制系统。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种应用于电力监管的自动控制系统，包括：
将所述自动控制系统按照地理区域划分，划分为市级监控系统、多个地区级监控系统以及统筹控制系统；每个地区级监控系统有其对应的统筹控制系统，所述多个地区级监控系统均与所述市级监控系统通信连接；
所述统筹控制系统包括固定监测装置、移动监测装置、管理装置，以及与所述移动监测装置通信连接的信号中转设备；所述固定监测装置与所述管理装置直接通信连接，所述移动监测装置通过信号中转设备与所述管理装置连接。
进一步地，所述固定监测装置包括设置于天线上的拉绳传感器，两个拉绳传感器为一组，所述固定监测装置包括多组拉绳传感器；
在一组拉绳传感器中，将两个拉绳传感器成对布置在天线两侧，并将拉绳传感器的拉绳首部固定在天线同一点上，以使得两拉绳传感器的拉绳及两拉绳传感器之间的距离构成了一个三角形。
进一步地，所述固定监测装置包括设置于电线支撑杆上的枪机，固定于所述电线支持杆的电线落入所述枪机的镜头之中，所述枪机的机身相对于其与电线支撑杆的固定部可旋转，所述枪机受控于所述管理装置；
所述固定监测装置包括多个枪机，所述固定监测装置还包括多个处理单元，每个处理单元有其单元标识，每个枪机有其ID标识，所述处理单元与所述枪机一一对应，处理单元仅根据与其对应的枪机采集的数据进行计算。
进一步地，所述固定监测装置包括设置于供电设备上的多个传感器，一个供电设备上设置多个所述传感器，一个供电设备上的传感器为一个传感器组，所述传感器的标识由组标识号和传感器标识号构成；
一个组中的传感器集成自动通过无线信道相连，自组织地构成网络系统，并与管理装置通信连接。
进一步地，所述信号中转设备包括多个无线信号发射器和多个无线信号接收器；
所述系统还包括架设在空中的支撑杆，所述支撑杆上设置有可沿所述支撑杆活动的多个第一机器人，一个所述无线信号发射器设置于一个第一机器人上；
地面上设置有多个第二机器人，所述无线信号接收器安置在所述第二机器人之上。
进一步地，所述移动监测装置包括第一监测模块和第二监测模块；所述第一监测模块和第二监测模块均通过所述信号中转设备与所述管理装置通信连接，所述管理装置根据实际获得的来自第一监测模块和第二监测模块的信号强度，实时控制信号中转设备进行运动以使得所述信号中转设备处于转发信号的最佳位置。
进一步地，所述第一监测模块包括多个便携式针孔摄像头，所述便携式针孔摄像头由高空作业人员佩戴，所述便携式针孔摄像头包括镜头、麦克风、耳机、音频输出线、视频输出线和电源线，所述便携式针孔摄像头的动态像素为500万像素，所述便携式针孔摄像头的供电电源是由DC12V的锂电池与无线信号发射器进行统一供电。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种应用于电力监管的自动控制系统，其将高空电力设备检测，远程电力设备检测，高空电力作业管理、高空电力作业即时通信和高空电力作业的即时监控统和起来，得到了能够应用于高空作业的统筹管理的系统，从而降低了工程人员的作业风险和作业难度；
进一步地，本申请还将各种电力设备的参数检测融合进来，构建了多功能综合性的管控系统；
进一步地，本申请还将监测装置以及信号中转设备的自动化控制融合到管控系统当中，从而确保监测装置以及信号中转设备的位置最有利于监控的进行，从而提升了监控过程中的用户体验。
附图说明
图1是本实施例提供的一种应用于电力监管的自动控制系统架构示意图；
图2是本实施例提供的统筹控制系统示意图；
图3是本实施例提供的计算单元框图；
图4是本实施例提供的处理单元框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
一种应用于电力监管的自动控制系统，如图1-2所示，包括：
将所述系统按照地理区域划分，划分为市级监控系统、多个地区级监控系统以及统筹控制系统；每个地区级监控系统有其对应的统筹控制系统，所述多个地区级监控系统均与所述市级监控系统通信连接；
所述统筹控制系统包括：
监测装置1，所述监测装置1包括固定监测装置11和移动监测装置12；所述固定监测装置包括第一天线参数监测模块、第二天线参数监测模块和第三固定设备参数监测模块。
管理装置2，以及与所述移动监测装置12通信连接的信号中转设备3；所述固定监测装置11与所述管理装置2直接通信连接，所述移动监测装置12通过信号中转设备3与所述管理装置2连接，所述信号中转设备3包括多个无线信号发射器30和多个无线信号接收器31。
所述统筹控制系统还包括架设在空中的支撑杆，所述支撑杆上设置有可沿所述支撑杆活动的多个第一机器人，一个所述无线信号发射器30设置于一个第一机器人上；
地面上设置有多个第二机器人，所述无线信号接收器安置在所述第二机器人之上。
所述移动监测装置12包括第一监测模块121和第二监测模块122；所述第一监测模块121和第二监测模块122均通过所述信号中转设备3与所述管理装置2通信连接，所述管理装置2根据实际获得的来自第一监测模块121和第二监测模块122的信号强度，实时控制信号中转设备3进行运动以使得所述信号中转设备3处于转发信号的最佳位置。
具体地，所述固定监测装置11包括以下内容：
(1)第一天线参数监测模块
包括设置于输电线路上的拉绳传感器，两个拉绳传感器为一组，所述固定监测装置包括多组拉绳传感器；
在一组拉绳传感器中，将两个拉绳传感器成对布置在天线两侧，并将拉绳传感器的拉绳首部固定在天线同一点上，以使得两拉绳传感器的拉绳及两拉绳传感器之间的距离构成了一个三角形。
所述固定监测装置还包括多个计算单元，每个计算单元有其单元标识，每个拉绳传感器组有其组标识，计算单元与拉绳传感器组一一对应，计算单元仅根据与其对应的拉绳传感器组采集的数据进行计算；
所述计算单元以两个拉绳传感器组之间的距离的中垂线为Y轴建立直角坐标系并进行相关计算；
所述计算单元如图3所示，包括：
目标面积计算单元，用于根据两个拉绳传感器的输出值计算两个拉绳传感器围成的三角形的面积；
目标坐标计算单元，用于计算拉绳首部坐标，纵坐标Y计算公式为横坐标X计算公式为其中la和lb分别为两个拉绳传感器拉绳的长度，lc为两个拉绳传感器的距离；
轨迹计算单元，用于根据目标坐标计算单元的计算结果计算轨迹曲线；
第一预判单元，用于根据所述轨迹曲线判断所述天线是否存在大幅度自激摆动现象，若存在，则产生第一告警信号，并将所述第一告警信号和所述轨迹曲线传输至所述管理装置。
(2)第二天线参数监测模块
包括设置于电线支撑杆上的枪机，固定于所述电线支持杆的电线落入所述枪机的镜头之中，所述枪机的机身相对于其与电线支撑杆的固定部可旋转，所述枪机受控于所述管理装置；
所述固定监测装置包括多个枪机，所述固定监测装置还包括多个处理单元，每个处理单元有其单元标识，每个枪机有其ID标识，所述处理单元与所述枪机一一对应，处理单元仅根据与其对应的枪机采集的数据进行计算；
所述处理单元如图4所示，包括：
图像初始滤波单元，用于获取所述枪机采集的图像数据，并采用中值滤波法对图像进行处理，中值滤波器输出的像素值是由邻域像素的中间值决定的；
二次滤波单元，用于对经过初始滤波后的图像进行基于样条滤波器的二次滤波；
边界重构单元，用于根据经验值将模值图像转换成二值图像，并在此基础上重构图像中实物的边界轮廓；
目标值计算单元，用于根据边界计算目标值，所述目标值的计算方法包括：获取图像实物上边缘的像素点数p1和下边缘的像素点数p2，根据公式计算目标值，其中p和D分别为实物直径的像素点数和直径标定值；
第二预判单元，用于根据所述目标值判断所述目标值是否大于预设阈值，若是，则产生第二告警信号，并将所述第二告警信号和所述枪机采集的数据传输至所述管理装置。
(3)第三固定设备参数监测模块
包括设置于供电设备上的多个传感器，一个供电设备上设置多个所述传感器，一个供电设备上的传感器为一个传感器组，所述传感器的标识由组标识号和传感器标识号构成；
一个组中的传感器集成自动通过无线信道相连，自组织地构成网络系统，并与管理装置通信连接；
所述传感器包括模拟信号感测元件、模数转换元件、电源元件以及通信元件；所述模拟信号感测元件为一种先将被测量转换成力或力矩，然后用反馈力调节平衡系统的闭环传感元件，所述闭环传感器的输出电压所对应的就是传感器壳体的运动加速度；所述模数转换元件将所述运动加速度转换为数字信号，并经由所述通信元件传播出去；
所述通信元件由无线射频芯片与放大前端及其外围电路组成；
一个组中的传感器可以相互通信，并与管理装置进行双向通信，即传感器与管理装置之间构成星形拓扑。
相应的，所述管理装置包括无线通信模块，所述无线通信模块用于与传感器组通信，所述无线通信模块由无线模块、串口服务器、以及嵌入式采集软件构成；无线模块主要用于与传感器组中传感器节点的数据交互，由一个控制端和多个通信端组成；控制端用于向各传感节点发送指令，通信端用于接收传感节点发送过来的数据包。
所述第一监测模块121包括多个便携式针孔摄像头，所述便携式针孔摄像头由高空作业人员佩戴，所述便携式针孔摄像头包括镜头、麦克风、耳机、音频输出线、视频输出线和电源线，所述便携式针孔摄像头的动态像素为500万像素，所述便携式针孔摄像头的供电电源是由DC12V的锂电池与无线信号发射器30进行统一供电。
所述第二监测模块122包括网络球机，一个所述网络球机均安装在一个第一机器人上，使所述网络球机环视周围施工环境；
根据每次施工目标的不同，第一监测模块121和第二监测模块122的位置具有不确定性，所述管理装置2根据所述第一监测模块121的实际位置，控制第二监测模块122所在第一机器人运动至所述第一监测模块121所在位置附近，并控制相关第一机器人和第二机器人运动以使得第一监测模块121和第二监测模块122获取的数据被传输至管理装置。
比如，需要对某个天线进行检修，第一监测模块121佩戴在工程人员身上，因此，其位置在正在检修的天线，则第二监测模块122需要运动至正在检修的天线附近才能够起到更好的环视作用。而相应的，无线信号发生器和无线信号接收器也相应地需要移动到正在检修的天线附近。
所述无线信号接收器与所述无线信号发射器数量相同且按照一一对应的关系通信连接，一个无线信号接收器与所述无线信号接收器对应的无线信号发射器构成一个通信组，相同的通信组的设备的频点相同，不同的通信组的设备的频点不同。
所述管理装置2还包括高空作业管理服务器21、视频处理服务器22、多个监控中心23以及客户终端24，所述视频处理服务器22和所述客户终端24均与所述高空作业管理服务器21通信连接；多个监控中心23均受控于高空作业管理服务器21。
所述第一监测模块11和所述第二监测模块12均与所述视频处理服务器22通信连接；
所述多个监控中心23均与所述视频处理服务器22通信连接；
所述视频处理服务器22和所述高空作业管理服务器21还均与数据库25通信连接，所述数据库25用于存储固定监测装置11和移动监测装置12采集到的视频数据。
所述第一监测模块11还与所述监控平台23通信连接，以便于使用所述监控平台23的管理员与高空作业人员即时通信。
固定监测装置11和移动监测装置12均受控于高空作业管理服务器21。
需要强调的是，在实际的高空作业场景下，本实施例中不同组成部分各司其职并且在空间上不相邻，因此，本实施例中任意两个组成部分均不可合并在某个现有设备中。比如，假使存在某个现有设备，其功能涵盖了管理装置2中的全部功能，其也不能够替代本申请中的管理装置2，其原因在于，本申请中的全部不同的组成部分在空间上不相邻，不能够集成在一个装置之中。
本发明实施例中的各个组成部分的功能详述如下：
第一监测模块11，用于佩戴在工程人员身上，便于地面指挥人员通过监控中心23观察工程人员周身环境并且与工程人员即时通信以实现对工程人员的指导；
第二监测模块12，用于安装在空中，用于对高空作业区进行环视，便于地面指挥人员通过监控中心23观察工程人员身处的宏观环境并且与工程人员即时通信以实现对工程人员的指导；
高空作业管理服务器21，用于通过固定监测装置11及时获取电力系统的物理情况，从而实现统筹管理。当然，所述高空作业管理服务器设置有UI接口，允许管理人员对其进行管理。
高空作业管理服务器21具备多项职能，除了控制第一机器人和第二机器人之外，还包括，比如，提供快速创建工程、快速添加设备的模板，显示管理员发布的系统最新消息，如：系统升级、维护等，以及测量仪上传的最新测量记录；显示所在城市的所有天线的详细信息，包含姿态及经纬度等，提供各种形式的天线信息检索功能；对3种常见施工任务(新建基站、天线调整、基站巡检)的创建、下发、监督和审核进行操作，实现高效、精确的流程管理；并可对工程的施工进度、质量进行跟踪和提醒；对施工方相关信息进行统计，方便管理人员进行任务下发、监督及审核；系统数据管理，对审核通过后的上传数据及已上传，但未审核的数据进行相应的处理；实现天线基础信息数据的批量导入，系统操作日志管理及用户管理。
客户终端24，作为用户手持的终端，其能够实时接收高空作业管理器21推送的信息，从而获取施工任务，并且向高空作业管理器汇报施工情况和施工结果；
视频处理服务器22，其通过通信组与第一监测模块11和第二监测模块12取得连接，实时获取其传输的视频资料，对视频进行编解码、传输和存储等一系列处理；
监控中心23，用于为地面指挥人员提供第一监测模块11和第二监测模块12中获取的视频资料。
为了避免各个通信组之间产生影响，从而影响图像质量，本发明实施例中所述通信组均采用2.4GHz频段进行通信。具体地，所述多端监控网络包括12个通信组，所述通信组均有其对应的通信组标识，通信组标识依次为1-12，其使用的的频点依次为2.410、2.430、2.450、2.470、2.490、2.510、2.390、2.370、2.350、2.330、2.310、2.290GHz。
鉴于本发明实施例提供的多端网络的逻辑架构较为复杂，为了便于多端架构的通信以及管理，每个监控中心均有其唯一标识码，所述视频处理服务器响应于所述高空作业管理服务器的指令向所述指令中指定的唯一标识码对应的监控中心发送获取到的视频数据。
进一步地，监测装置中的每个监测模块均有其对应的模块标识，每个监测模块中的监测元件均有其在所述模块内的编码标识，所述第一监测模块和所述第二监测模块通过通信组与所述视频处理服务器建立通信之初向所述视频处理服务器上报模块标识和编码标识。
进一步地，本申请还提供了对于第二机器人的控制策略，所述策略内置于第二机器人内部，即描述一种第二机器人控制系统的控制策略。当第二机器人的电机处于运行状态时，给定的位置信息和反馈的位置信息的偏差经过PID调节(位置环)得到速度的参考值，控制器根据测出的反馈位置信息计算当前转速。两者在DSP中进行PI计算(速度环)得到电流的给定电压参考值。电机绕组电流反馈信号经过电流传感器的检测从AD口送入DSP，经转换得到当前主回路的电流反馈电压值。将两个电流进行PI计算得到两个调节器的输出调节占空比，进而控制功率开关管的导通与管段，从而实现对于无刷直流电动机位置、转速电流或转矩的控制，从而驱动第二机器人运动。
在第二机器人的三闭环控制系统中，电流环和速度环均为内环、位置环为外环。电流环的作用是提供快速性，抑制电流环内部干扰，限制最大电流保障第二机器人的安全运行，电流环采用PI调节器。速度环主要是用于提高控制系统抗负载扰动的能力，抑制速度大幅度波动，速度环采用PI调节器。位置环的作用是保证系统静态精度和动态性能。位置换采用积分分离的PID控制，即在开始跟踪被控量时，先取消积分作用，使比例项迅速跟踪偏差的变化，当被控量接近新的设定值时再将积分作用加入。这样既可以避免超调又可缩短达到稳态的时间，起到了积分校正的作用。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于，包括：
将所述自动控制系统按照地理区域划分，划分为市级监控系统、多个地区级监控系统以及统筹控制系统；每个地区级监控系统有其对应的统筹控制系统，所述多个地区级监控系统均与所述市级监控系统通信连接；
所述统筹控制系统包括固定监测装置、移动监测装置、管理装置，以及与所述移动监测装置通信连接的信号中转设备；所述固定监测装置与所述管理装置直接通信连接，所述移动监测装置通过信号中转设备与所述管理装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述固定监测装置包括设置于天线上的拉绳传感器，两个拉绳传感器为一组，所述固定监测装置包括多组拉绳传感器；
在一组拉绳传感器中，将两个拉绳传感器成对布置在天线两侧，并将拉绳传感器的拉绳首部固定在天线同一点上，以使得两拉绳传感器的拉绳及两拉绳传感器之间的距离构成了一个三角形。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述固定监测装置包括设置于电线支撑杆上的枪机，固定于所述电线支持杆的电线落入所述枪机的镜头之中，所述枪机的机身相对于其与电线支撑杆的固定部可旋转，所述枪机受控于所述管理装置；
所述固定监测装置包括多个枪机，所述固定监测装置还包括多个处理单元，每个处理单元有其单元标识，每个枪机有其ID标识，所述处理单元与所述枪机一一对应，处理单元仅根据与其对应的枪机采集的数据进行计算。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述固定监测装置包括设置于供电设备上的多个传感器，一个供电设备上设置多个所述传感器，一个供电设备上的传感器为一个传感器组，所述传感器的标识由组标识号和传感器标识号构成；
一个组中的传感器集成自动通过无线信道相连，自组织地构成网络系统，并与管理装置通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述信号中转设备包括多个无线信号发射器和多个无线信号接收器；
所述系统还包括架设在空中的支撑杆，所述支撑杆上设置有可沿所述支撑杆活动的多个第一机器人，一个所述无线信号发射器设置于一个第一机器人上；
地面上设置有多个第二机器人，所述无线信号接收器安置在所述第二机器人之上。
6.根据权利要求5所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述移动监测装置包括第一监测模块和第二监测模块；所述第一监测模块和第二监测模块均通过所述信号中转设备与所述管理装置通信连接，所述管理装置根据实际获得的来自第一监测模块和第二监测模块的信号强度，实时控制信号中转设备进行运动以使得所述信号中转设备处于转发信号的最佳位置。
7.根据权利要求6所述的一种应用于电力监管的自动控制系统，其特征在于：
所述第一监测模块包括多个便携式针孔摄像头，所述便携式针孔摄像头由高空作业人员佩戴，所述便携式针孔摄像头包括镜头、麦克风、耳机、音频输出线、视频输出线和电源线，所述便携式针孔摄像头的动态像素为500万像素，所述便携式针孔摄像头的供电电源是由DC12V的锂电池与无线信号发射器进行统一供电。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108508837A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-07 | 杭州小橙工业设计有限公司 | 一种层级化监管系统 |
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| CN111064633A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-24 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种云边协同电力信息通信设备自动化测试资源分配方法 |
| CN113530216A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-22 | 广西建工集团控股有限公司 | 大跨度超高支模实时动态监测施工方法 |
-
2017
- 2017-11-24 CN CN201711194979.0A patent/CN107741725A/zh not_active Withdrawn
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