CN108667138A - 用于电站巡检的智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于电站巡检的智能系统，属于电站巡检领域，包括巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心，巡检移动设备包括主控模块，以及连接在主控模块上的存储模块、无线收发模块、现场数据采集模块、加密模块、动作控制模块、磁导航模块，基于上述部件能够实现巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心三者之间的信息交互，并且在信息交互的基础上令巡检移动设备能够依照预设路线对电站进行巡检，同时依靠现场数据采集模块，还能将巡检移动设备巡检过程中的周围环境情况实时反馈至远程监控中心，使得后者可以实时对巡检移动设备的巡检路线进行调整，避免意外发生，最终提升巡检智能机器人即巡检移动设备进行巡检的可靠性。

Description

用于电站巡检的智能系统

技术领域

本发明属于电站巡检领域，特别涉及用于电站巡检的智能系统。

背景技术

随着社会经济的发展，各行业对电力供应的要求越来越高，变电站的稳定运行对于提供稳定可靠的电力供应起到了至关重要的作用，为了完成对变电站内设备的监控，需要进行定期的检查和维护，传统的监控方式为人工巡检，需要耗费大量的人力和时间，并且由于变电站多为高压设备，人工巡检具有很大的危险性，因此运用智能机器人系统替代人工巡检成为变电站巡检的发展趋势。

但是目前使用智能机器人进行巡检时尚且无法实现对巡检路线以及巡检过程的实时监视控制，从而降低了巡检智能机器人的可用性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了实时对巡检路线、环境进行监控以便对巡检路线进行调整从而提高巡检智能机器人可用性的用于电站巡检的智能系统。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于电站巡检的智能系统，所述智能系统包括巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心，路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互；

其中，所述巡检移动设备包括主控模块；以及

存储模块，与主控模块进行数据连接，用于存储采集到的数据以及随机数表、认证密钥表；

无线收发模块，与主控模块进行数据连接，用于与路侧数据采集装置进行数据交互；

现场数据采集模块，与主控模块进行数据连接，用于采集变电站现场的图像，视频及音频信号；

加密模块，与主控模块数据连接，用于接收主控模块的指令对采集到的数据进行加密处理；

动作控制模块，与主控模块数据连接，用于根据接收到的主控模块发出的操作指令控制巡检移动设备动作；

磁导航模块，用于检测预先铺设在变电站现场的磁条的磁性值来判断巡检移动设备的偏移信息。

可选的，还包括检修规避模块，用于对当前处于检修区域或者检修的设备进行预先识别并且在巡检过程中进行规避处理。

可选的，还包括三维建模模块，用于基于巡检结果构建电站的三维模型，并且在巡检显示过程中，显示三维模型。

可选的，还包括故障自诊断与保护模块，用于机器人本体机构发生故障时的处理。

可选的，还包括电子地图展现模块，用于显示变电站模拟场景和巡检机器人的实时位置和行走路线。

可选的，所述主控模块为ARM处理器。

可选的，所述现场数据采集模块包括：CCD摄像机、红外热像仪、麦克风。

可选的，所述无线收发模块使用RFID技术进行数据传输。

可选的，所述路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互，具体为：

巡检移动设备与路侧数据采集装置中均存储随机数表、认证密钥表，所述随机数表中包含随机数及随机数索引，所述认证密钥表包含认证密钥及认证密钥索引；

路侧数据采集装置周期性发送询问请求，所述询问请求包括路侧数据采集装置的标识，随机数A的索引以及认证密钥索引；

巡检移动设备接收到所述询问请求后，根据随机数A的索引从随机数表中查找出随机数A的索引对应的随机数A，根据认证密钥索引从认证密钥表中查找出认证密钥索引对应的认证密钥，对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash(A)；

所述巡检移动设备从随机数表中选择一个不同于随机数A的随机数C，使用认证密钥对哈希值Hash(A)，巡检移动设备标识以及随机数C进行加密得到密文，并将密文，随机数C的索引以及哈希值Hash(A)发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash’(A)，将Hash’(A)与Hash(A)进行比较，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息，如果一致，则使用认证密钥索引对应的认证密钥对密文解密获取解密文件，并根据随机数C的索引从随机数表中查找出随机数C，将查找出的随机数C与解密文件中的随机数C进行比较，如果一致，则向巡检移动设备发送认证成功信息，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息；

可选的，在所述巡检移动设备接收到认证成功信息后，还包括对待发发送的数据进行加密处理，所述加密处理过程为：

巡检移动设备、路侧数据采集装置中均存储了数据加密密钥表以及密钥加密密钥表，所述数据加密密钥表包括数据加密密钥及其索引，所述密钥加密密钥表包括密钥加密密钥及其索引；

路侧数据采集装置向巡检移动设备以及远程监控中心发送数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引；

巡检移动设备根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

巡检移动设备使用数据加密密钥对待发送数据进行加密得到加密后的数据，使用密钥加密密钥对数据加密密钥进行加密得到加密后的密钥，随后将巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置将路侧数据采集装置的标识，巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给远程监控中心；

远程监控中心根据接收到的路侧数据采集装置的标识获取之前路侧数据采集装置发送的数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引，根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

远程监控中心使用密钥加密密钥对接收到的加密后的密钥进行解密，得到解密后的数据加密密钥，将查找出的数据加密密钥与解密后的数据加密密钥进行比较，若一致，使用数据加密密钥对接收到的加密后的数据进行解密，得到解密后的数据，最后将解密后的数据与接收到的巡检移动设备的标识信息进行关联并存储到数据库中，远程监控中心向路侧数据采集装置返回数据接收成功响应，路侧数据采集装置将该数据接收成功响应转发到巡检移动设备；若不一致，则丢弃接收到的数据。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

基于上述部件能够实现巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心三者之间的信息交互，并且在信息交互的基础上令巡检移动设备能够依照预设的巡检路线对电站进行巡检，同时依靠巡检移动设备中的现场数据采集模块，还能将巡检移动设备巡检过程中的周围环境情况实时反馈至远程监控中心，使得后者可以实时对巡检移动设备的巡检路线进行调整，避免意外发生，最终提升巡检智能机器人即巡检移动设备进行巡检的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的用于电站巡检的智能系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了用于电站巡检的智能系统，如图1所示，所述智能系统包括巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心，路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互；

其中，所述巡检移动设备包括主控模块；以及

存储模块，与主控模块进行数据连接，用于存储采集到的数据以及随机数表、认证密钥表；

无线收发模块，与主控模块进行数据连接，用于与路侧数据采集装置进行数据交互；

现场数据采集模块，与主控模块进行数据连接，用于采集变电站现场的图像，视频及音频信号；

加密模块，与主控模块数据连接，用于接收主控模块的指令对采集到的数据进行加密处理；

动作控制模块，与主控模块数据连接，用于根据接收到的主控模块发出的操作指令控制巡检移动设备动作；

磁导航模块，用于检测预先铺设在变电站现场的磁条的磁性值来判断巡检移动设备的偏移信息。

在实施中，路测数据采集装置用将采集到的巡检移动设备移动情况发送至远程监控中心，以便远程监控中心实时确定巡检移动设备的工作状态，同时路测数据采集装置还周期性的与巡检移动设备进行无线通信，使得后者在上报自身移动状态和采集数据的同时，根据接收到的远程监控中心的移动指令对自身状态进行调整，从而完成电站巡检。

为了完成上述工作流程，在巡检移动设备中设有主控模块，在主控模块上分别连接有用于获取周围环境信息的现场数据采集模块，用于实现无线通信的无线收发模块、用于对通信过程进行加密处理的加密模块、用于对通信内容中的数据进行存储的存储模块、检测当前移动路线是否发生偏移的磁导航模块、以及根据指令对自身移动状态进行控制的动作控制模块。

其中，现场数据采集模块包括：CCD摄像机、红外热像仪、麦克风。将路况信息传输至巡检移动设备。磁导航模块

磁导航传感器技术利用集磁道钉的磁场特性研究磁信号检测、车辆与磁道钉之间相对运动于一体的试验平台。在此平台上模拟实地的车辆磁道钉导航自动驾驶设计车辆的直线运动、S形运动以及加速等运动模式，并编写软件程序实现功能需求。通过大量的现场试验测量在不同材质、不同形状磁道钉的磁感应强度，并通过改变磁传感器与磁道钉表面的垂直距离，观察磁信号的变化。通过对数据的分析来研究磁道钉对磁传感器设计的影响磁导航传感器作为磁导航自动驾驶系统中信号检测的重要设备，在这个系统中具有至关重要的作用。

经过测试对比分析，磁导航传感器的检测精度、抗干扰性能、经济成本方面有了很大的改善能够更方便的应用于磁导航自动驾驶系统针对二维传感器在磁导航自动驾驶系统中的应用。磁导航传感器能够精确检测出微弱磁场强度，通过8位数字信号的输出，可以指示出磁性物体相对于磁导航传感器的位置。

动作控制模块包括与主控芯片连接的电机控制器和供电用的电池，电机控制器分别与安装在巡检移动设备各个车轮上的轮毂电机电连接，用于接收主控芯片的指令进行动作，从而完成对移动巡检设备行驶状态的切换。

基于上述部件能够实现巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心三者之间的信息交互，并且在信息交互的基础上令巡检移动设备能够依照预设的巡检路线对电站进行巡检，同时依靠巡检移动设备中的现场数据采集模块，还能将巡检移动设备巡检过程中的周围环境情况实时反馈至远程监控中心，使得后者可以实时对巡检移动设备的巡检路线进行调整，避免意外发生，最终提升巡检智能机器人即巡检移动设备进行巡检的可靠性。

另外，在智能系统还包括检修规避模块，用于对当前处于检修区域或者检修的设备进行预先识别并且在巡检过程中进行规避处理。该检修规避模块典型为红外监测摄像头以及超声波雷达。

在智能系统还包括三维建模模块，用于基于巡检结果构建电站的三维模型，并且在巡检显示过程中，显示三维模型。该三维建模模块为安装有三维建模软件的计算机。

还包括故障自诊断与保护模块，用于机器人本体机构发生故障时的处理。该故障自诊断与保护模块为预先存储有故障现象和应急修复步骤的计算机，以便在巡检移动设备发生软件故障时，能够执行与故障现象对应的应急修复步骤修复故障。

还包括电子地图展现模块，用于显示变电站模拟场景和巡检机器人的实时位置和行走路线。该电子地图展现模块为与无线收发模块电连接的显示器，能够根据接收到的GPS信号在巡检区域地图上实时显示巡检位置以及巡检行驶轨迹。

可选的，所述主控模块为ARM处理器。以便在降低功耗的同时保证处理速度。所述无线收发模块使用RFID技术进行数据传输。以便降低通信功耗，延长巡检移动设备中电池的供电时间。

基于前述内容给出的智能巡检系统，考虑到变电站巡检机器人即前文中提出的巡检移动设备仅仅是完成现场信息的采集及发送，而在数据发送过程中由于加密方案比较简单，容易遭受到攻击导致数据外泄，因此，有必要建立一个具有较高安全传输等级的变电站智能巡检系统。该系统中路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互，具体为：

巡检移动设备与路侧数据采集装置中均存储随机数表、认证密钥表，所述随机数表中包含随机数及随机数索引，所述认证密钥表包含认证密钥及认证密钥索引；

路侧数据采集装置周期性发送询问请求，所述询问请求包括路侧数据采集装置的标识，随机数A的索引以及认证密钥索引；

巡检移动设备接收到所述询问请求后，根据随机数A的索引从随机数表中查找出随机数A的索引对应的随机数A，根据认证密钥索引从认证密钥表中查找出认证密钥索引对应的认证密钥，对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash(A)；

所述巡检移动设备从随机数表中选择一个不同于随机数A的随机数C，使用认证密钥对哈希值Hash(A)，巡检移动设备标识以及随机数C进行加密得到密文，并将密文，随机数C的索引以及哈希值Hash(A)发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash’(A)，将Hash’(A)与Hash(A)进行比较，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息，如果一致，则使用认证密钥索引对应的认证密钥对密文解密获取解密文件，并根据随机数C的索引从随机数表中查找出随机数C，将查找出的随机数C与解密文件中的随机数C进行比较，如果一致，则向巡检移动设备发送认证成功信息，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息；

另外，在所述巡检移动设备接收到认证成功信息后，还包括对待发发送的数据进行加密处理，所述加密处理过程为：

巡检移动设备、路侧数据采集装置中均存储了数据加密密钥表以及密钥加密密钥表，所述数据加密密钥表包括数据加密密钥及其索引，所述密钥加密密钥表包括密钥加密密钥及其索引；

路侧数据采集装置向巡检移动设备以及远程监控中心发送数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引；

巡检移动设备根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

巡检移动设备使用数据加密密钥对待发送数据进行加密得到加密后的数据，使用密钥加密密钥对数据加密密钥进行加密得到加密后的密钥，随后将巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置将路侧数据采集装置的标识，巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给远程监控中心；

远程监控中心根据接收到的路侧数据采集装置的标识获取之前路侧数据采集装置发送的数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引，根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

远程监控中心使用密钥加密密钥对接收到的加密后的密钥进行解密，得到解密后的数据加密密钥，将查找出的数据加密密钥与解密后的数据加密密钥进行比较，若一致，使用数据加密密钥对接收到的加密后的数据进行解密，得到解密后的数据，最后将解密后的数据与接收到的巡检移动设备的标识信息进行关联并存储到数据库中，远程监控中心向路侧数据采集装置返回数据接收成功响应，路侧数据采集装置将该数据接收成功响应转发到巡检移动设备；若不一致，则丢弃接收到的数据。

本发明提供了使用加密措施的通信过程，通过对巡检过程中的数据传输进行加密处理进而保障数据的安全准确有效，同时通过对现场数据的实时采集，能够准确的控制巡检的准确有效进行。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于电站巡检的智能系统，其特征在于，所述智能系统包括巡检移动设备、路侧数据采集装置、远程监控中心，路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互；

其中，所述巡检移动设备包括主控模块；以及

存储模块，与主控模块进行数据连接，用于存储采集到的数据以及随机数表、认证密钥表；

无线收发模块，与主控模块进行数据连接，用于与路侧数据采集装置进行数据交互；

现场数据采集模块，与主控模块进行数据连接，用于采集变电站现场的图像，视频及音频信号；

加密模块，与主控模块数据连接，用于接收主控模块的指令对采集到的数据进行加密处理；

动作控制模块，与主控模块数据连接，用于根据接收到的主控模块发出的操作指令控制巡检移动设备动作；

磁导航模块，用于检测预先铺设在变电站现场的磁条的磁性值来判断巡检移动设备的偏移信息。

2.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，还包括检修规避模块，用于对当前处于检修区域或者检修的设备进行预先识别并且在巡检过程中进行规避处理。

3.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，还包括三维建模模块，用于基于巡检结果构建电站的三维模型，并且在巡检显示过程中，显示三维模型。

4.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，还包括故障自诊断与保护模块，用于机器人本体机构发生故障时的处理。

5.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，还包括电子地图展现模块，用于显示变电站模拟场景和巡检机器人的实时位置和行走路线。

6.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，所述主控模块为ARM处理器。

7.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，所述现场数据采集模块包括：CCD摄像机、红外热像仪、麦克风。

8.根据权利要求1所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，所述无线收发模块使用RFID技术进行数据传输。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，所述路侧数据采集装置与巡检移动设备进行数据交互，具体为：

巡检移动设备与路侧数据采集装置中均存储随机数表、认证密钥表，所述随机数表中包含随机数及随机数索引，所述认证密钥表包含认证密钥及认证密钥索引；

路侧数据采集装置周期性发送询问请求，所述询问请求包括路侧数据采集装置的标识，随机数A的索引以及认证密钥索引；

巡检移动设备接收到所述询问请求后，根据随机数A的索引从随机数表中查找出随机数A的索引对应的随机数A，根据认证密钥索引从认证密钥表中查找出认证密钥索引对应的认证密钥，对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash(A)；

所述巡检移动设备从随机数表中选择一个不同于随机数A的随机数C，使用认证密钥对哈希值Hash(A)，巡检移动设备标识以及随机数C进行加密得到密文，并将密文，随机数C的索引以及哈希值Hash(A)发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置对随机数A做哈希运算得到哈希值Hash’(A)，将Hash’

(A)与Hash(A)进行比较，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息，如果一致，则使用认证密钥索引对应的认证密钥对密文解密获取解密文件，并根据随机数C的索引从随机数表中查找出随机数C，将查找出的随机数C与解密文件中的随机数C进行比较，如果一致，则向巡检移动设备发送认证成功信息，如果不一致则向巡检移动设备发送认证失败响应信息。

10.根据权利要求9所述的用于电站巡检的智能系统，其特征在于，在所述巡检移动设备接收到认证成功信息后，还包括对待发发送的数据进行加密处理，所述加密处理过程为：

巡检移动设备、路侧数据采集装置中均存储了数据加密密钥表以及密钥加密密钥表，所述数据加密密钥表包括数据加密密钥及其索引，所述密钥加密密钥表包括密钥加密密钥及其索引；

路侧数据采集装置向巡检移动设备以及远程监控中心发送数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引；

巡检移动设备根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

巡检移动设备使用数据加密密钥对待发送数据进行加密得到加密后的数据，使用密钥加密密钥对数据加密密钥进行加密得到加密后的密钥，随后将巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给路侧数据采集装置；

路侧数据采集装置将路侧数据采集装置的标识，巡检移动设备的标识，加密后的数据以及加密后的密钥发送给远程监控中心；

远程监控中心根据接收到的路侧数据采集装置的标识获取之前路侧数据采集装置发送的数据加密密钥索引以及密钥加密密钥索引，根据数据加密密钥索引从数据加密密钥表中查找出数据加密密钥索引对应的数据加密密钥，根据密钥加密密钥索引从密钥加密密钥表中查找出密钥加密密钥索引对应的密钥加密密钥；

远程监控中心使用密钥加密密钥对接收到的加密后的密钥进行解密，得到解密后的数据加密密钥，将查找出的数据加密密钥与解密后的数据加密密钥进行比较，若一致，使用数据加密密钥对接收到的加密后的数据进行解密，得到解密后的数据，最后将解密后的数据与接收到的巡检移动设备的标识信息进行关联并存储到数据库中，远程监控中心向路侧数据采集装置返回数据接收成功响应，路侧数据采集装置将该数据接收成功响应转发到巡检移动设备；若不一致，则丢弃接收到的数据。