CN110110869A - 一种水电站智能巡检系统 - Google Patents

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刘鹤
花振国
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李天晨
伍林
马宇
黄赛枭
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Abstract

本发明公开了一种水电站智能巡检系统，包括：数据层，用于水电设备运行参数与环境数据采集、汇聚、分析计算与存储，对图像、音频数据实时识别分析与诊断，并将数据传输至应用层；应用层，与用户交互，用于服务代理、引擎调度、集成管理以及身份认证、权限控制；客户端，根据数据层与应用层数据，进行可视化展示、报警、联动回放以及历史数据的事件记录。本发明通过图像采集、音频数据采集、数据联动、数据记录及回放监测水电设备的状态，实现设备缺陷、故障的机器识别；通过巡检机器人、可见光摄像头、红外热成像、音频采集装置进行数据采集、分析，代替水电站人工巡检工作。

Description

一种水电站智能巡检系统
技术领域
本发明涉及电站巡检系统，尤其涉及一种水电站智能巡检系统。
背景技术
设备隐患会对水电厂的安全稳定运行构成威胁，目前采用的方法是依靠巡视人员到现场对设备进行巡检，这种传统的方法存在巡检不及时、人身安全危险、人力需求量达、无法对设备性能数据进行科学分析和预判等问题，不能及时发现和消除设备隐患而影响设备安全稳定运行。
随着机器人技术、人工智能技术的飞速发展，电站已尝试采用巡检机器人代替人工进行巡检的工具，但电站环境复杂、纵横交错，机器人只能在平地运动的特性使得依靠机器人进行巡检的工作存在大量的死区和局限。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种水电站智能巡检系统，包括：
数据层，包括图像采集设备、音频采集设备与巡检机器人，用于水电设备运行参数与环境数据采集、汇聚、分析计算与存储，对图像、音频数据实时识别分析与诊断，并将数据传输至应用层；
应用层，与用户交互，包括服务代理模块、引擎调度模块、集成管理模块、身份认证模块与权限控制模块，用于服务代理、引擎调度、任务管理、身份认证与权限控制；
客户端，根据数据层与应用层数据，进行可视化展示、报警、联动、回放以及历史数据的事件记录。
本发明的有益效果在于：本发明智能巡检系统采用第三个层级分层设计的体系结构，通过巡检机器人、红外热成像装置、可见光摄像机和音频数据采集弥补数据采集的不足，通过图像采集、音频数据采集、数据联动、数据记录及回放监测水电设备的状态，实现设备缺陷、故障的机器识别。本发明能够实现数据的在线高并发计算，实现故障分析与预测，保证关键电力设备的正常运行。
附图说明
图1是本发明的系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明一种水电站智能巡检系统，包括：
数据层，包括图像采集设备、音频采集设备与巡检机器人，用于水电设备运行参数与环境数据采集、汇聚、分析计算与存储，对图像、音频数据实时识别分析与诊断，并将数据传输至应用层。
应用层，与用户交互，包括服务代理模块、引擎调度模块、集成管理模块、身份认证模块与权限控制模块，用于服务代理、引擎调度、任务管理、身份认证与权限控制。
客户端，根据数据层与应用层数据，进行可视化展示、报警、联动、回放以及历史数据的事件记录。
进一步的，所述图像采集单元包括第一可见光摄像机与第一红外热成像装置；所述水电运行参数监测系统接收图像数据并获取图像数据特征值。
进一步的，所述巡检机器人包括第二可见光摄像机、第二红外热成像装置、音频采集单元、数据处理单元、通信单元与移动单元；所述第二可见光摄像机、第二红外热成像装置、音频采集单元、通信单元、移动单元分别与数据处理单元相连。
进一步的，所述服务代理模块包括服务查找与定位，用于用户访问及查询代理。
进一步的，所述引擎调度模块包括服务引擎模块、流程引擎模块与事件引擎模块；所述服务引擎模块用于提供原子事务级的服务协议适配、输入输出格式转换；所述流程引擎模块用于跨系统、多事务的服务调用逻辑的调度；所述事件引擎包括事件规则库，用于任务触发与主动式服务推送。
进一步的，所述可视化展示的具体内容包括水电设备运行状态参数、水电设备异常分布、告警列表、实时视频及图像识别结果。
进一步的，所述客户端包括历史曲线模块，用于显示历史故障数据。
进一步的，所述水电设备运行参数包括水电设备转速、液位、油压、水压、温度、开关状态。
该水电站智能巡检系统包括多路红外热成像仪、多路可见光摄像机、多个声音监测设备与巡检机器人，用于检测水电设备转速、液位、油压、水压、温度与开关状态等的图像数据与音频数据。巡检机器人为可移动机器人，能够自主行走至设备区域进行数据采集并传输至数据分析处理单元。
系统通过计算机视觉、视频图像处理与识别、模糊算法分析处理采集的数据，实现水电站设备自动巡检、故障识别、测温、视频实时分析与诊断等，客户端实现报警与故障跟踪。
系统通过自动配置Spring和第三方库，提供生产就绪功能。例如指标、运行状况检查和外部化配置，采用spring boot支持的RESTfull微服务访问模式，并提供swagger ui进行测试调用。
服务代理：用于服务查找与定位，通过服务访问请求指定的服务名，在服务库中查找到相应的服务实例，定位到该服务实例的物理位置，并进行服务调用，从而实现为业务应用或终端用户提供服务访问的代理。
引擎调度：系统集成Quartz任务调度器，可以用来创建或运行十个、百个、甚至是几万个程序，以集群方式提供伸缩性、高可用性和负载均衡能力。调度引擎构建在服务代理和服务资源之间，为所有系统服务资源的访问提供协议适配、格式转换、流程调度、任务调度等能力，实现基于面向服务架构和事件驱动架构的集成。
调度引擎包括三种引擎：服务引擎、流程引擎和事件引擎。其中服务引擎提供原子事务级的服务协议适配、输入输出格式转换等；流程引擎实现跨系统、多事务的服务调用逻辑的调度；事件引擎则提供事件规则库，实现以数据为驱动的任务触发机制和主动式服务推送。
权限控制服务集中管理业务应用的角色、操作权限、访问权限等信息，提供统一权限验证服务，用来统一完成对于角色的权限验证，提高对用户访问业务应用的行为审计和监控能力。权限控制服务提供对于各个业务应用的操作和访问权限进行统一维护、管理和授权的接口，权限信息仍然保存在各个业务应用中，权限验证由各系统执行。
集成管理能够实现对巡检机器人、可见光摄像机、红外热成像仪、声音监测设备所采集的数据进行统一控制管理。
系统对巡检机器人、可见光摄像机、红外热成像仪所采集的图像进行图像识别，获取目标图像特征值，与标准图像特征值比对，实现设备缺陷、故障识别。巡检机器人能够到达检测设备到达不了的地方实现数据检测，弥补电站检测不全面的缺点。
联动管理是将巡检机器人、可见光摄像机、红外热成像仪、声音检测设备等建立数据关联与数据异常联动，实现数据快速反应，协助运维人员快速处理事故现场。
实时监视功能是通过各种常见的图表(柱形图、直线图、饼图、雷达图等)，直观显示巡检设备状态，包括设备状态指标、设备异常情况分布展示、告警列表、实时视频及图像识别结果。
该系统还具备数据历史曲线分析功能，以历史曲线方式显示出设备在过去时间的故障信息，同时提供按照机组或系统分类的横向对比功能，为电厂的巡检计划制定、风险预警、事故高发提醒等提供重要的参考依据。
智能巡检平台的部署架构为平台整体部署，基于虚拟化技术的超融合平台之上，引入云计算、云存储、虚拟化网络技术，实现系统运行的高性能、高可靠、安全性和高可适应性。
该系统还包括rest接口，能够实现与其他系统对接，支持二次开发。
本发明智能巡检系统采用第三个层级分层设计的体系结构，通过红外热成像装置、可见光摄像机、音频数据采集和巡检机器人弥补人工数据采集的不足，通过图像采集、音频数据采集、数据联动、数据记录及回放监测水电设备的状态，实现设备缺陷、故障的机器识别；能够实现数据的在线高并发计算，实现故障分析与预测，保证关键电力设备的正常运行。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水电站智能巡检系统，其特征在于，包括：
数据层，包括图像采集设备、音频采集设备与巡检机器人，用于水电设备运行参数与环境数据采集、汇聚、分析计算与存储，对图像、音频数据实时识别分析与诊断，并将数据传输至应用层；
应用层，与用户交互，包括服务代理模块、引擎调度模块、集成管理模块、身份认证模块与权限控制模块，用于服务代理、引擎调度、任务管理、身份认证与权限控制；
客户端，根据数据层与应用层数据，进行可视化展示、报警、联动、回放以及历史数据的事件记录。
2.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述图像采集单元包括第一可见光摄像机与第一红外热成像装置；所述水电运行参数监测系统接收图像数据并获取图像数据特征值。
3.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述巡检机器人包括第二可见光摄像机、第二红外热成像装置、音频采集单元、数据处理单元、通信单元与移动单元；所述第二可见光摄像机、第二红外热成像装置、音频采集单元、通信单元、移动单元分别与数据处理单元相连。
4.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述服务代理模块包括服务查找与定位，用于用户访问及查询代理。
5.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述引擎调度模块包括服务引擎模块、流程引擎模块与事件引擎模块；所述服务引擎模块用于提供原子事务级的服务协议适配、输入输出格式转换；所述流程引擎模块用于跨系统、多事务的服务调用逻辑的调度；所述事件引擎包括事件规则库，用于任务触发与主动式服务推送。
6.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述可视化展示的具体内容包括水电设备运行状态参数、水电设备异常分布、告警列表、实时视频及图像识别结果。
7.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述客户端包括历史曲线模块，用于显示历史故障数据。
8.根据权利要求1所述一种水电站智能巡检系统，其特征在于，所述水电设备运行参数包括水电设备转速、液位、油压、水压、温度与开关状态。
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