CN110501928B - 一种铁路智能监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铁路智能监控系统，所述系统包括电力监控节点，所述电力监控节点包括多个检测点，每个检测点周围布设至少一个电力设备柜，每个电力设备柜均包括一个二维码交互屏；检测机器人，每个电力监控节点布设有至少一个检测机器人，所述检测机器人包括检测模块、控制模块和运动模块，所述控制模块通过识别二维码获取控制指令，所述控制指令用于控制检测模块或运动模块工作；所述控制模块具有工作模式和休眠模式两种状态，其中工作模式包括空闲态和工作态。本发明从多方面降低无用功耗，降低整个系统的能耗。

Description

一种铁路智能监控系统
技术领域
本发明涉及铁路电力领域，尤其涉及一种铁路智能监控系统。
背景技术
对于偏远地区而言，铁路电力设备的监管存在监管难，交通不便，人力资源确实，从业人员素质较低等问题，因此，监管力量薄弱，监管数据采集不利，监管措施不到位也会导致监控系统运行不畅。
因此，有必要设计一种铁路智能监控系统，降低操作门槛和维护成本，从而能够自动进行检测数据的采集，并且能够根据检测任务进行自适应调度，降低维护成本。应当注意的是，铁路电力设备是铁路正常运行的关键设备，因此，检测过程的安防也是重中之重。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种铁路智能监控系统。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种铁路智能监控系统，所述系统包括：
电力监控节点，所述节点集中运行有铁路电力设备；所述电力监控节点包括多个检测点，每个检测点周围布设至少一个电力设备柜，每个电力设备柜均包括一个二维码交互屏；
检测机器人，每个电力监控节点布设有至少一个检测机器人，所述检测机器人包括检测模块、控制模块和运动模块，所述控制模块与所述检测模块和所述运动模块均连接，所述控制模块通过识别二维码获取控制指令，所述控制指令用于控制检测模块或运动模块工作；
所述控制模块具有工作模式和休眠模式两种状态，其中工作模式包括空闲态和工作态，设所述控制模块的空闲态的功耗为Pidle，并且其不小于工作态下的最低功耗Pmin；当所述控制模块的空闲时间大于其对应的最小空闲阈值tθ的场景中，将当前的工作模式切换为睡眠模式。
优选的，设tsw为工作模式切换的时间消耗，Esw为工作模式切换功耗消耗，则当下 述公式成立时将工作模式切换为睡眠模式，(tθ-tsw)*Pidle≥Esw,有
Figure DEST_PATH_IMAGE001
优选的，还包括：
云管理服务器，用于向各个检测机器人发布启动指令，所述启动指令用于触发检测机器人工作；
所述控制模块还用于接收启动指令，根据所述启动指令触发进入工作模式。
优选的，所述云管理服务器为每个检测机器人待执行的检测任务构建检测任务集，根据检测任务集中各个检测任务对应的参量集为检测任务排序以得到检测任务序列，按照检测任务序列的顺序依次触发检测机器人执行检测任务。
优选的，对于检测任务集中的每个检测任务均生成检测任务模型，所述检测任务模型通过参量集表征，所述参量集中包括六个参量(R,T,P,C,D,η)，所述六个参量分别表征检测任务的释放时刻，检测任务被调度的时刻，检测任务等待时所述铁路智能监控系统消耗的功率，检测任务执行所需时间，检测任务的机制期限，检测任务的优先调度指数；η作为检测任务的优先调度推荐指数，其使用检测任务等待时消耗的功率和检测任务执行时需要的时间的比值来表征。
优选的，所述监控系统执行下述逻辑：
云管理服务器生成至少一个检测任务，并将所述检测任务通过外网发送至其对应的检测机器人；
所述检测机器人接收所述检测任务，并将所述检测任务注册至其对应的检测中控器，由所述检测中控器记录其对应的电力监控节点的各个检测机器人的标识以及其与每个检测机器人的检测任务的对应关系；
由检测中控器为各个检测任务生成控制序列；
获取云管理服务器发布的启动指令，所述启动指令包括检测任务的执行因子；
检测机器人向检测中控器发出通知，所述通知包括所述执行因子，以便于所述检测中控器根据所述执行因子为各个二维码交互屏发布二维码；
检测机器人通过与二维码交互屏交互以得到二维码对应的控制指令，并根据所述控制指令进行电力检测。
优选的，在所述检测机器人进行电力检测的过程中还向检测中控器反馈检测进程，以便于所述检测中控器根据所述检测进程实时判断是否需要调整控制序列，若是，则根据所述检测进程和检测任务重新生成控制序列，并根据所述控制序列为各个电力监控节点的二维码交互屏发布二维码。
本发明的有益效果是：
本发明实施例公开了一种铁路智能监控系统，通过云管理服务器触发检测机器人进行检测，对于云管理服务器中对各个检测任务的排序逻辑进行了设计，也对于检测机器人的工作模式进行了管理设计，以便从多方面降低无用功耗，降低整个系统的能耗。
附图说明
图1是本实施例提供的一种铁路智能监控系统示意图；
图2是本实施例提供的电力监控节点示意图；
图3是本实施例提供的所述铁路电力智能检测系统的工作原理示意图；
图4是本实施例提供的自有基站的天线示意图；
图5是本实施例提供的辐射增益示意图；
图6是本实施例提供的控制模块示意图；
图7是本实施例提供的静平台和所述动平台的连接关系示意图。
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：
本发明实施例公开一种铁路智能监控系统，如图1所示，所述系统包括：
电力监控节点，所述节点集中运行有铁路电力设备，比如，所述节点可以是中继站。所述电力监控节点包括多个检测点，每个检测点周围布设至少一个电力设备柜，每个电力设备柜均包括一个二维码交互屏。
检测机器人，每个电力监控节点布设有至少一个检测机器人，所述检测机器人包括检测模块、控制模块和运动模块，所述控制模块与所述检测模块和所述运动模块均连接，所述控制模块通过识别二维码获取控制指令，所述控制指令用于控制检测模块或运动模块工作，所述控制模块还用于接收启动指令，根据所述启动指令触发进入工作模式。
具体地，所述控制模块具有工作模式和休眠模式两种状态，其中工作模式包括空闲态和工作态，设所述控制模块的空闲态的功耗为Pidle，并且其不小于工作态下的最低功耗Pmin。当所述控制模块的空闲时间大于其对应的最小空闲阈值tθ的场景中，可以将当前的工作模式切换为睡眠模式。
具体地，设tsw为工作模式切换的时间消耗，Esw为工作模式切换功耗消耗，则当下 述公式成立时将工作模式切换为睡眠模式，(tθ-tsw)*Pidle≥Esw,有
Figure 43617DEST_PATH_IMAGE002
云管理服务器，用于向各个检测机器人发布启动指令，所述启动指令用于触发检测机器人工作。
所述云管理服务器为每个检测机器人待执行的检测任务构建检测任务集，根据检测任务集中各个检测任务对应的参量集为检测任务排序以得到检测任务序列，按照检测任务序列的顺序依次触发检测机器人执行检测任务。
具体地，对于检测任务集中的每个检测任务均生成检测任务模型，所述检测任务模型通过参量集表征，所述参量集中包括六个参量(R,T,P,C,D,η)，所述六个参量分别表征检测任务的释放时刻，检测任务被调度的时刻，检测任务等待时所述铁路智能监控系统消耗的功率，检测任务执行所需时间，检测任务的机制期限，检测任务的优先调度指数。η作为检测任务的优先调度推荐指数，其可以使用检测任务等待时消耗的功率和检测任务执行时需要的时间的比值来表征，优先调度推荐指数高，表明所述检测任务应当优先执行。
所述云管理服务器根据各个检测任务模型的参量集即可自动为检测任务集中的检测任务排序，以得到检测任务序列。
本发明实施例公开的一种铁路智能监控系统，通过云管理服务器触发检测机器人进行检测，对于云管理服务器中对各个检测任务的排序逻辑进行了设计，也对于检测机器人的工作模式进行了管理设计，以便从多方面降低无用功耗，降低整个系统的能耗。
进一步地，在检测任务的执行过程中，基于安全考量，检测机器人执行检测任务的执行过程并不与云管理服务器产生直接交互，而是以由各个电力设备柜显示二维码的方式实现检测任务的及时调整，从而提升整体检测系统的安全性，避免检测任务的执行细节泄露。
如图2所示，每个电力监控节点均包括检测中控器，所述检测中控器与所述电力监控节点中的各个检测机器人通信以便于获取各个检测机器人执行的检测任务。在所述检测任务的执行过程中，所述检测中控器还用于根据所述检测任务的实际执行情况生成控制序列，根据所述控制序列为各个电力设备柜发送二维码，以便于所述二维码交互屏能够显示所述二维码。
每个电力监控节点还包括分布式检测元件，所述分布式检测元件包括水渍检测传感器、烟感传感器、红外防鼠监控器、视频球机，所述各个分布式检测元件均与所述检测中控器连接。
本发明实施例中所述检测机器人和所述云管理服务器基于外网通信连接，所述检测机器人与所述检测中控器基于内网进行连接，因此，在检测中控器控制检测机器人执行检测任务的过程中不会发生泄密。
具体地，如图3所示，本发明实施例公开所述铁路电力智能检测系统的工作原理：
S101.云管理服务器生成至少一个检测任务，并将所述检测任务通过外网发送至其对应的检测机器人。
S103.所述检测机器人接收所述检测任务，并将所述检测任务注册至其对应的检测中控器，由所述检测中控器记录其对应的电力监控节点的各个检测机器人的标识以及其与每个检测机器人的检测任务的对应关系。
S105.由检测中控器为各个检测任务生成控制序列。
本发明实施例中所述控制序列包括电力设备柜标识和控制码构成的序列对，控制码与二维码的对应关系被存储于通信控制协议之中，所述通信控制协议用于约定检测机器人与所述检测中控器的通信格式、通信语义、控制码和控制码对应的语义。具体地，通信语义和控制码对应的语义的设计属于本领域常规设计，对此，本发明实施例不做赘述。本发明实施例中控制码直接被转换为二维码的形式进行下发，只有设置有通信控制协议的检测中控器或检测机器人才能够根据二维码获取控制码，因此，控制码并不会被显示传输，从而提升了整个检测系统的安全性。
S107.获取云管理服务器发布的启动指令，所述启动指令包括检测任务的执行因子。
具体地，所述执行因子限定了所述检测任务的执行轨迹，执行目的和执行约束条件。根据所述执行因子检测中控器可以生成控制序列。
S109.检测机器人向检测中控器发出通知，所述通知包括所述执行因子，以便于所述检测中控器根据所述执行因子为各个二维码交互屏发布二维码。
S1011.检测机器人通过与二维码交互屏交互以得到二维码对应的控制指令，并根据所述控制指令进行电力检测。
进一步地，在所述检测机器人进行电力检测的过程中还向检测中控器反馈检测进程，以便于所述检测中控器根据所述检测进程实时判断是否需要调整控制序列，若是，则根据所述检测进程和检测任务重新生成控制序列，并根据所述控制序列为各个电力监控节点的二维码交互屏发布二维码。
每个电力监控节点中的检测机器人均通过自有基站与所述云管理服务器进行通信。为了增强所述自有基站与所述云管理服务器的通信能力，降低所述自有基站的建设成本并且提升压缩低所述自有基站的空间，本发明实施例中对于所述自有基站中的天线进行了改进。
具体地，如图4所示，所述自有基站的天线包括馈电结构和辐射结构，所述辐射结构由四个辐射单元构成，所述四个辐射单元结构相同，并且相对的两个辐射单元以所述辐射结构的几何中心作为对称中心点呈中心对称。每个辐射单元均包括辐射板和位于所述辐射板上的折叠部，所述辐射板包括介质基板和设置于所述介质基板上的金属图案，所述折叠部为与所述金属图案垂直的金属构件。所述馈电结构由两组正交的顶层寄生枝节和两根同轴线组成，顶层寄生枝节通过Y形结构利用电磁耦合给辐射结构馈电。
所述自有基站的天线的两个端口馈电时的辐射增益如图5所示，两个端口馈电时该天线具有相似的辐射增益，其工作频带内的增益可以达到8dB以上，具有高增益的显著优势，可以显著提升基站的通信能力。
本发明实施例中，检测机器人为所述铁路电力智能就检测系统的检测主体，其结构是否可以应用于检测环境就显得尤为重要。因此，本发明实施例中公开所述检测机器人的设计细节。所述检测机器人包括连接平台、位于所述连接平台之上的检测模块和控制模块，以及位于所述连接平台之下的运动模块。
所述控制模块如图6所示，包括：
通信单元，用于与云管理服务器基于外网进行通信，以及与检测中控器基于内网进行通信。
识别单元，用于获取并识别二维码交互屏中的二维码以得到控制指令。
检测控制单元，用于根据所述控制指令控制检测模块。
运动控制单元，用于根据所述控制指令控制运动模块。
所述检测模块可以包括至少一种传感器，所述传感器可为红外传感器、温度传感器、湿度传感器和拍照用枪机。
所述连接平台包括静平台和动平台，所述运动模块设置于所述静平台下部，所述检测模块和所述控制模块设置于所述动平台上部，所述静平台和所述动平台的连接关系如图7所示：
所述静平台和所述动平台通过第一支链、第二支链、第三支链连接，其中第一支链由第一转动副R11、第二转动副R12和第三转动副R13组成，第一转动副R11位于静平台上，第三转动副R13位于动平台上，第一转动副R11和第三转动副R13之间连接有第二转动副R12；
第二支链由第一移动副P21、第四转动副R22、第五转动副R23和第六转动副R21组成，其中第一移动副P21位于静平台上，第六转动副R21位于动平台上，第一移动副P21和第六转动副R21之间连接有第四转动副R22、第五转动副R23；
第三支链由第二移动副P31、第一球铰S32和第二球铰S33组成，其中第二移动副P31位于静平台上，第二球铰S33位于动平台上，第二移动副P31和第二球铰S33之间连接有第一球铰S32；
其中第一转动副R11、第二转动副R12和第三转动副R13的轴线相互平行，第四转动副R22、第五转动副R23和第六转动副R21的轴线相互平行。
所述连接关系的设计可以使得所述连接平台具备多自由度，从而可以呈现出多种姿态，以达到多角度检测的目的，并且得到的连接平台的刚度和稳定程度也能够满足铁路电力检测的要求。
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 (4)

1.一种铁路智能监控系统，其特征在于，所述系统包括：
电力监控节点，所述节点集中运行有铁路电力设备；所述电力监控节点包括多个检测点，每个检测点周围布设至少一个电力设备柜，每个电力设备柜均包括一个二维码交互屏；
检测机器人，每个电力监控节点布设有至少一个检测机器人，所述检测机器人包括检测模块、控制模块和运动模块，所述控制模块与所述检测模块和所述运动模块均连接，所述控制模块通过识别二维码获取控制指令，所述控制指令用于控制检测模块或运动模块工作；
所述控制模块具有工作模式和休眠模式两种状态，其中工作模式包括空闲态和工作态，设所述控制模块的空闲态的功耗为Pidle，并且其不小于工作态下的最低功耗Pmin；当所述控制模块的空闲时间大于其对应的最小空闲阈值tθ的场景中，将当前的工作模式切换为睡眠模式；
还包括：云管理服务器，用于向各个检测机器人发布启动指令，所述启动指令用于触发检测机器人工作；
所述控制模块还用于接收启动指令，根据所述启动指令触发进入工作模式；
所述云管理服务器为每个检测机器人待执行的检测任务构建检测任务集，根据检测任务集中各个检测任务对应的参量集为检测任务排序以得到检测任务序列，按照检测任务序列的顺序依次触发检测机器人执行检测任务；
对于检测任务集中的每个检测任务均生成检测任务模型，所述检测任务模型通过参量集表征，所述参量集中包括六个参量(R,T,P,C,D,η)，所述六个参量分别表征检测任务的释放时刻，检测任务被调度的时刻，检测任务等待时所述铁路智能监控系统消耗的功率，检测任务执行所需时间，检测任务的机制期限，检测任务的优先调度指数；η作为检测任务的优先调度推荐指数，其使用检测任务等待时消耗的功率和检测任务执行时需要的时间的比值来表征。
2.根据权利要求1所述的一种铁路智能监控系统，其特征在于：
设tsw为工作模式切换的时间消耗，Esw为工作模式切换功耗消耗，则当下述公式成立时将工作模式切换为睡眠模式，(tθ-tsw)*Pidle≥Esw， 有
Figure 55371DEST_PATH_IMAGE001
3.根据权利要求1所述的一种铁路智能监控系统，其特征在于，所述监控系统执行下述逻辑：
云管理服务器生成至少一个检测任务，并将所述检测任务通过外网发送至其对应的检测机器人；
所述检测机器人接收所述检测任务，并将所述检测任务注册至其对应的检测中控器，由所述检测中控器记录其对应的电力监控节点的各个检测机器人的标识以及其与每个检测机器人的检测任务的对应关系；
由检测中控器为各个检测任务生成控制序列；
获取云管理服务器发布的启动指令，所述启动指令包括检测任务的执行因子；
检测机器人向检测中控器发出通知，所述通知包括所述执行因子，以便于所述检测中控器根据所述执行因子为各个二维码交互屏发布二维码；
检测机器人通过与二维码交互屏交互以得到二维码对应的控制指令，并根据所述控制指令进行电力检测。
4.根据权利要求3所述的一种铁路智能监控系统，其特征在于：
在所述检测机器人进行电力检测的过程中还向检测中控器反馈检测进程，以便于所述检测中控器根据所述检测进程实时判断是否需要调整控制序列，若是，则根据所述检测进程和检测任务重新生成控制序列，并根据所述控制序列为各个电力监控节点的二维码交互屏发布二维码。
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