CN109193462B - 一种立体式电网作业巡检系统 - Google Patents

Abstract

一种立体式电网作业巡检系统，包括立体式巡检机器人，所述立体式巡检机器人上设置有图像采集模块、红外成像仪、中央处理模块、数据存储模块、紧急通信模块和无线通信模块；所述图像采集模块采集电网作业现场的实时图像信息，并将所述实时图像信息发送给所述中央处理模块。本发明结构偏向简易自动化，工艺流程非常简单，采用独立的用于电网作业现场巡检的立体式巡检机器人，可以避免人工巡检工作中的困难，并且使巡检质量大幅度提高，并且能够从很大程度上缩短报障时间。

Description

一种立体式电网作业巡检系统

技术领域

本发明涉及智能电网巡检技术领域，具体地，涉及一种立体式电网作业巡检系统。

背景技术

目前，我国的电网作业巡检人员会定期定时进行人工巡检，由于受气候条件、环境因素、人员素质和责任心等多方面的制约，巡检质量和到位率无法保证。同时，对反映运行状态和设备缺陷等信息等不到及时反馈，设备隐患不能及时发现，引发设备故障。另外，利用传统的巡检管理方法难以有效监督巡检人员，巡检不到位而引起的设备事故屡见不鲜，因此，为了保证线路和设备巡检的顺利进行，减少不必要的经济损失，改革传统的落后巡检方式的呼声越来越高。所以后来有了便携式立体式巡检机器人与人工协同巡检的电网作业巡检方式的出现，通过巡检人员携带立体式巡检机器人当电网作业现场进行拍照巡查，待巡检人员将照片带回由专业技术人员对照片进行查看、分析，实现对电网作业的全方位精细化的检查。

但是，我国电网作业现场的地理环境复杂，给人工巡检工作带来很多困难。比如：电力线路穿越森林边缘地区、高海拔、冰雪覆盖区、地质灾害区和自然天气灾害区的电力线路巡检工作，巡检人员需要携带立体式巡检机器人及其挂载、多块电池、简单的维修工具等在恶劣的外部环境中翻山越岭才能抵达目标线路附近，给巡检人员和设备带来安全隐患，成为当前立体式巡检机器人与人工协同巡检作业的瓶颈，已经成为困扰电力行业的一个重大问题。

由此可见，目前的立体式巡检机器人与人工协同进行电力线路巡检的方式，受人为因素和自然环境因素的影响，巡检工作的覆盖区域受到限制，即难以对自然条件较差区域的电网作业现场实施巡检工作，从而不利于电网作业的安全维护。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种立体式电网作业巡检系统，该装置结构偏向简易自动化，工艺流程非常简单，采用独立的用于电网作业现场巡检的立体式巡检机器人，可以避免人工巡检工作中的困难，并且使巡检质量大幅度提高。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种立体式电网作业巡检系统，包括立体式巡检机器人，所述立体式巡检机器人上设置有图像采集模块、红外成像仪、中央处理模块、数据存储模块、紧急通信模块和无线通信模块，所述图像采集模块的输出端和所述红外成像仪的输出端均与所述中央处理模块的输入端连接，所述中央处理模块与所述数据存储模块之间实现数据双向交互，所述中央处理模块与所述无线通信模块实现数据双向交互；所述图像采集模块采集电网作业现场的实时图像信息，并将所述实时图像信息发送给所述中央处理模块，所述实时图像信息为所述图像采集模块在电网作业现场从多角度近距离拍摄采集的，所述图像信息的清晰度非常高，使得巡检质量也有显著提高；所述红外成像仪采集电网作业现场的红外成像信息，并将所述红外成像信息发送给所述中央处理模块，同样，所述红外成像信息为所述红外成像仪在电网作业现场从多角度近距离采集的，所述红外成像信息的清晰度也非常高；所述中央处理模块在接收到所述实时图像信息和所述红外成像信息的同时，调用所述数据存储模块中存储的电网作业现场的标准图像信息和标准红外成像信息，先将所述实时图像信息与所述标准图像信息进行匹配对照并生成第一相似度，再将所述红外成像信息与所述标准红外成像信息进行匹配对照并生成第二相似度，所述第一相似度和所述第二相似度的生成时间有一个先后关系，这样做的好处是，在电网作业现场出现明显故障问题时，所述第一相似度会偏低，就直接可以通过所述第一相似度来获得电网作业现场出现故障问题的情况，缩短了报障时间，所述中央处理模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至所述无线通信模块；所述无线通信模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至巡检监控基地，巡检监控基地有电网作业巡检维护人员轮换值班，保证全天24小时均能对巡检情况的全面掌握；

因为巡检监控基地距离电网作业现场有一定的距离，当电网作业现场发生故障问题时不能快速及时的做出关键性的反应，所以就需要在电网作业现场的紧急维护人员赶到现场对故障问题进行处理，因此，在电网作业现场的紧急维护人员持有移动终端；

当所述第一相似度在90％以下时，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向巡检监控基地和所述移动终端发送报警信息，选择在90％的原因是根据以往的巡检数据来确定的，以往的巡检案例中，也是时常有第一相似度在90％到99％之间而不是100％，但是电网工作现场却没有出现故障的情况，但是这种情况下的第一相似度都不会低于90％，第一相似度在90％以下时，必然是发生了故障问题；

当所述第一相似度在90％到99％之间，且所述第二相似度也在99％以下时，必然也是发生了故障问题，故障大小则是与所述第二相似度有关，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向巡检监控基地和所述移动终端发送报警信息。

进一步的，在电网作业现场设置有立体式巡检机器人仓库，所述立体式巡检机器人在不工作时则位于所述立体式巡检机器人仓库中且所述立体式巡检机器人仓库处于关闭状态；所述立体式巡检机器人在需要工作时，巡检监控基地的工作人员则开启所述立体式巡检机器人仓库，并控制所述立体式巡检机器人到电网作业现场进行巡检。

进一步的，所述立体式巡检机器人上还设置有定位模块，所述定位模块将采集到的所述立体式巡检机器人的实时地理位置信息发送至所述中央处理模块，所述中央处理模块再通过所述无线通信模块将所述实时地理位置信息发送至巡检监控基地。

进一步的，所述定位模块为GPS定位系统、北斗定位系统或无线基站定位系统。

进一步的，所述立体式巡检机器人上设置有充电电池，所述立体式巡检机器人仓库中配置有与所述充电电池相应的自动充电系统，当所述立体式巡检机器人位于所述立体式巡检机器人仓库中时，所述立体式巡检机器人仓库中的自动充电系统会将所述充电电池自动充电。

进一步的，所述立体式巡检机器人上还设置有备用供电系统，所述备用供电系统包括蓄电池和太阳能光伏发电板，所述太阳能光伏发电板与所述蓄电池连接；当所述充电电池的电量用尽后，所述立体式巡检机器人则切换到所述备用供电系统供电，先是默认为蓄电池供电；若所述立体式巡检机器人在巡检工作中出现意外事故，将所述蓄电池中的电量也用尽，则还可以通过所述太阳能光伏发电板来产生电能。

进一步的，所述图像采集模块采用高清全自动摄像头。

进一步的，所述无线通信模块包括3G通信、4G通信、5G通信和WIFI通信中的一种或多种。

进一步的，所述数据存储模块采用移动硬盘。

进一步的，所述图像采集模块与所述中央处理模块之间设置有第一预处理模块，所述第一预处理模块包括第一信号放大电路、第一信号滤波电路和第一模数转换电路，所述图像采集模块、第一信号放大电路、第一信号滤波电路、第一模数转换电路、中央处理模块依次连接；所述红外成像仪与所述中央处理模块之间设置有第二预处理模块，所述第二预处理模块包括第二信号放大电路、第二信号滤波电路和第二模数转换电路，所述图像采集模块、第二信号放大电路、第二信号滤波电路、第二模数转换电路、中央处理模块依次连接。

综上，本发明的有益效果是：

本发明结构偏向简易自动化，工艺流程非常简单，采用独立的用于电网作业现场巡检的立体式巡检机器人，可以避免人工巡检工作中的困难，并且使巡检质量大幅度提高，并且能够从很大程度上缩短报障时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的实施例的结构示意图。

图3是本发明的实施例的正视图和侧视图。

具体实施方式

为了解决现有技术中立体式巡检机器人与人工协同进行电力线路巡检的方式，受人为因素和自然环境因素的影响，巡检工作的覆盖区域受到限制，即难以对自然条件较差区域的电网作业现场实施巡检工作，从而不利于电网作业的安全维护的情况，本发明结构偏向简易自动化，工艺流程非常简单，采用独立的用于电网作业现场巡检的立体式巡检机器人，可以避免人工巡检工作中的困难，并且使巡检质量大幅度提高，并且能够从很大程度上缩短报障时间。下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此，图中的只是本发明应用的一个示例，对本发明的原理没有本质性的约束。

实施例：

如图1所示，一种立体式电网作业巡检系统，包括立体式巡检机器人，所述立体式巡检机器人上设置有图像采集模块、红外成像仪、中央处理模块、数据存储模块、紧急通信模块和无线通信模块，所述图像采集模块的输出端和所述红外成像仪的输出端均与所述中央处理模块的输入端连接，所述中央处理模块与所述数据存储模块之间实现数据双向交互，所述中央处理模块与所述无线通信模块实现数据双向交互；所述图像采集模块采集电网作业现场的实时图像信息，并将所述实时图像信息发送给所述中央处理模块，所述实时图像信息为所述图像采集模块在电网作业现场从多角度近距离拍摄采集的，所述图像信息的清晰度非常高，使得巡检质量也有显著提高；所述红外成像仪采集电网作业现场的红外成像信息，并将所述红外成像信息发送给所述中央处理模块，同样，所述红外成像信息为所述红外成像仪在电网作业现场从多角度近距离采集的，所述红外成像信息的清晰度也非常高；所述中央处理模块在接收到所述实时图像信息和所述红外成像信息的同时，调用所述数据存储模块中存储的电网作业现场的标准图像信息和标准红外成像信息，先将所述实时图像信息与所述标准图像信息进行匹配对照并生成第一相似度，再将所述红外成像信息与所述标准红外成像信息进行匹配对照并生成第二相似度，所述第一相似度和所述第二相似度的生成时间有一个先后关系，这样做的好处是，在电网作业现场出现明显故障问题时，所述第一相似度会偏低，就直接可以通过所述第一相似度来获得电网作业现场出现故障问题的情况，缩短了报障时间，所述中央处理模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至所述无线通信模块；所述无线通信模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至巡检监控基地，巡检监控基地有电网作业巡检维护人员轮换值班，保证全天24小时均能对巡检情况的全面掌握；

因为巡检监控基地距离电网作业现场有一定的距离，当电网作业现场发生故障问题时不能快速及时的做出关键性的反应，所以就需要在电网作业现场的紧急维护人员赶到现场对故障问题进行处理，因此，在电网作业现场的紧急维护人员持有移动终端；

当所述第一相似度在90％以下时，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向巡检监控基地和所述移动终端发送报警信息，选择在90％的原因是根据以往的巡检数据来确定的，以往的巡检案例中，也是时常有第一相似度在90％到99％之间而不是100％，但是电网工作现场却没有出现故障的情况，但是这种情况下的第一相似度都不会低于90％，第一相似度在90％以下时，必然是发生了故障问题；

当所述第一相似度在90％到99％之间，且所述第二相似度也在99％以下时，必然也是发生了故障问题，故障大小则是与所述第二相似度有关，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向巡检监控基地和所述移动终端发送报警信息。

在本实施例中，如图2和图3所示，电网作业现场经常会有导线2与电杆1接触的地方，而接触点3则是经常会因为接触导电发热，由于导线2和电杆1均是安装在高空中，智能巡检设备在对其工作状态进行巡检时，只能根据其红外成像来检测且只能检测到其正视方向上的红外成像信息，但是，正是因为当智能巡检设备使用红外成像仪对其进行检测时，电杆1的发热部分12往往智能检测到正视图的一部分，并不能检测到侧视图方向上的完整清晰的发热部分12和未发热部分11，从而使得电网作业的工作人员不能根据正视图中的发热部分12的红外成像信息来直接控制导线2和电杆1的工作状态，还需要利用正视图方向上的红外成像信息中的发热部分12的面积根据特定的比例来计算出侧视图方向上的发热部分12的面积，电网作业的工作人员以此来控制导线2和电杆1的工作状态；在这种类似的特殊环境下的电网作业结构还有很多，并不能直接根据图像采集信息直接巡检检测到设备的工作状态是否异常；并且结合到红外成像信息也不能直接得出设备的工作状态是否异常，还需要经过特殊的计算才能做出判断；甚至在某些条件恶劣的电网作业现场，图像采集装置和红外成像仪并不能同时获取到正视图方向、侧视图方向和俯视图方向上的信息，还需要工作人员利用其中的某个或某两个信息来推算出完整信息。

本实施例中，在电网作业现场设置有立体式巡检机器人仓库，所述立体式巡检机器人在不工作时则位于所述立体式巡检机器人仓库中且所述立体式巡检机器人仓库处于关闭状态；所述立体式巡检机器人在需要工作时，巡检监控基地的工作人员则开启所述立体式巡检机器人仓库，并控制所述立体式巡检机器人到电网作业现场进行巡检。

本实施例中，所述立体式巡检机器人上还设置有定位模块，所述定位模块将采集到的所述立体式巡检机器人的实时地理位置信息发送至所述中央处理模块，所述中央处理模块再通过所述无线通信模块将所述实时地理位置信息发送至巡检监控基地。

本实施例中，所述定位模块为GPS定位系统、北斗定位系统或无线基站定位系统。

本实施例中，所述立体式巡检机器人上设置有充电电池，所述立体式巡检机器人仓库中配置有与所述充电电池相应的自动充电系统，当所述立体式巡检机器人位于所述立体式巡检机器人仓库中时，所述立体式巡检机器人仓库中的自动充电系统会将所述充电电池自动充电。

本实施例中，所述立体式巡检机器人上还设置有备用供电系统，所述备用供电系统包括蓄电池和太阳能光伏发电板，所述太阳能光伏发电板与所述蓄电池连接；当所述充电电池的电量用尽后，所述立体式巡检机器人则切换到所述备用供电系统供电，先是默认为蓄电池供电；若所述立体式巡检机器人在巡检工作中出现意外事故，将所述蓄电池中的电量也用尽，则还可以通过所述太阳能光伏发电板来产生电能。

本实施例中，所述图像采集模块采用高清全自动摄像头。

本实施例中，所述无线通信模块包括3G通信、4G通信、5G通信和WIFI通信中的一种或多种。

本实施例中，所述数据存储模块采用移动硬盘。

本实施例中，所述图像采集模块与所述中央处理模块之间设置有第一预处理模块，所述第一预处理模块包括第一信号放大电路、第一信号滤波电路和第一模数转换电路，所述图像采集模块、第一信号放大电路、第一信号滤波电路、第一模数转换电路、中央处理模块依次连接；所述红外成像仪与所述中央处理模块之间设置有第二预处理模块，所述第二预处理模块包括第二信号放大电路、第二信号滤波电路和第二模数转换电路，所述图像采集模块、第二信号放大电路、第二信号滤波电路、第二模数转换电路、中央处理模块依次连接。

值得注意的是，本发明中提到的图像采集模块、红外成像仪、中央处理模块、数据存储模块、紧急通信模块、无线通信模块、第一信号放大电路、第一信号滤波电路、第一模数转换电路、第二信号放大电路、第二信号滤波电路和第二模数转换电路等均是由本领域中比较常见的模拟电子电路和数字逻辑电路构成的，属于本领域的常用技术手段，并且也不是本发明的关键发明点，故本申请中就没有对其进行详细讲述。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，包括立体式巡检机器人，所述立体式巡检机器人上设置有图像采集模块、红外成像仪、中央处理模块、数据存储模块、紧急通信模块和无线通信模块；所述图像采集模块采集电网作业现场的实时图像信息，并将所述实时图像信息发送给所述中央处理模块；所述红外成像仪采集电网作业现场的红外成像信息，并将所述红外成像信息发送给所述中央处理模块；所述中央处理模块在接收到所述实时图像信息和所述红外成像信息的同时，调用所述数据存储模块中存储的电网作业现场的标准图像信息和标准红外成像信息，先将所述实时图像信息与所述标准图像信息进行匹配对照并生成第一相似度，再将所述红外成像信息与所述标准红外成像信息进行匹配对照并生成第二相似度，所述中央处理模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至所述无线通信模块；所述无线通信模块将所述实时图像信息、红外成像信息、第一相似度和第二相似度发送至巡检监控基地；

当所述第一相似度在90％以下时，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向电网作业现场维护人员持有的智能终端发出报警信息；

当所述第一相似度在90％到99％之间，且所述第二相似度也在99％以下时，所述中央处理模块直接驱动所述紧急通信模块向电网作业现场维护人员持有的智能终端发出报警信息。

2.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，在电网作业现场设置有立体式巡检机器人仓库，所述立体式巡检机器人在不工作时则位于所述立体式巡检机器人仓库中且所述立体式巡检机器人仓库处于关闭状态；所述立体式巡检机器人在需要工作时，巡检监控基地的工作人员则开启所述立体式巡检机器人仓库，并控制所述立体式巡检机器人到电网作业现场进行巡检。

3.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述立体式巡检机器人上还设置有定位模块，所述定位模块将采集到的所述立体式巡检机器人的实时地理位置信息发送至所述中央处理模块，所述中央处理模块再通过所述无线通信模块将所述实时地理位置信息发送至巡检监控基地。

4.根据权利要求3所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述定位模块为GPS定位系统、北斗定位系统或无线基站定位系统。

5.根据权利要求2所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述立体式巡检机器人上设置有充电电池，所述立体式巡检机器人仓库中配置有与所述充电电池相应的自动充电系统，当所述立体式巡检机器人位于所述立体式巡检机器人仓库中时，所述立体式巡检机器人仓库中的自动充电系统会将所述充电电池自动充电。

6.根据权利要求5所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述立体式巡检机器人上还设置有备用供电系统，所述备用供电系统包括蓄电池和太阳能光伏发电板，所述太阳能光伏发电板与所述蓄电池连接；当所述充电电池的电量用尽后，所述立体式巡检机器人则切换到所述备用供电系统供电，先是默认为蓄电池供电；若所述立体式巡检机器人在巡检工作中出现意外事故，将所述蓄电池中的电量也用尽，则通过所述太阳能光伏发电板来产生电能。

7.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述图像采集模块采用高清全自动摄像头。

8.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述无线通信模块包括3G通信、4G通信、5G通信和WIFI通信中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述数据存储模块采用移动硬盘。

10.根据权利要求1所述的一种立体式电网作业巡检系统，其特征在于，所述图像采集模块与所述中央处理模块之间设置有第一预处理模块，所述第一预处理模块包括第一信号放大电路、第一信号滤波电路和第一模数转换电路，所述图像采集模块、第一信号放大电路、第一信号滤波电路、第一模数转换电路、中央处理模块依次连接；所述红外成像仪与所述中央处理模块之间设置有第二预处理模块，所述第二预处理模块包括第二信号放大电路、第二信号滤波电路和第二模数转换电路，所述图像采集模块、第二信号放大电路、第二信号滤波电路、第二模数转换电路、中央处理模块依次连接。

Images