CN110549336A - 一种变电站巡检机器人集控主站系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于变电站巡检技术领域，具体涉及一种变电站巡检机器人集控主站系统，包括全景展示模块、变电站巡检监控模块、机器人状态监控模块、巡检设备告警监控模块、任务管理模块、资源调配模块、巡检数据统计分析模块、数据归集模块、数据管理模块、巡检配置模块、平台服务配置模块、系统管理模块；提高了机器人巡检识别准确率及性能，解决机器人集中统筹监管，实现机器人资源合理优化调度，打通多源异构系统融合，如资产管理系统、4A平台、海量准实时数据服务平台、地理信息系统等，形成变电站巡检机器人巡视作业从作业计划、工单分配、站内巡视、数据回传、数据分析、巡视作业绩效管控的“闭环管理”。

Description

一种变电站巡检机器人集控主站系统

技术领域

本发明属于变电站巡检技术领域，具体涉及一种变电站巡检机器人集控主站系统。

背景技术

随着全球人工智能技术和产业进入了新一轮快速发展期，大批创新人工智能应用和人工智能公司正在崛起。变电站巡检机器人属于典型的特种移动机器人，随着研究的不断深入和应用范围的不断扩大，在国际上形成了独特的电力特种机器人应用研究领域。虽然变电站巡检机器人的研究起步较早，但仍有许多关键性问题等待解决，如巡检机器人分散管理，没有对机器人资源利用进行统一管理并根据巡视任务需要进行调配机制；机器人巡视作业流程没有与现有资产系统相关流程结合，相关任务派发数据录入还要手工操作，增加了人员工作量；在变电站这一特殊工作环境下机器人采集的图片数据容易产生各种干扰噪声，造成识别效果差，甚至无法识别的情况等问题，严重影响了变电站巡检机器人的应用。因此亟需统一标准的集控主站系统来解决这些问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种变电站巡检机器人集控主站系统，具体技术方案如下：

一种变电站巡检机器人集控主站系统，包括全景展示模块、变电站巡检监控模块、机器人状态监控模块、巡检设备告警监控模块、任务管理模块、资源调配模块、巡检数据统计分析模块、数据归集模块、数据管理模块、巡检配置模块、平台服务配置模块、系统管理模块；

所述全景展示模块用于展示变电站分布图以及巡检机器人数量、运行状态、任务执行状态、实时告警、已确认设备告警、机器人本体告警的信息；

所述变电站巡检监控模块用于实现监控、查询与展示变电站巡检机器人的巡检过程信息和巡检结果；

所述机器人状态监控模块用于对各集控子站系统所控巡检机器人的驱动模块、电源模块及所处环境信息的运行状态、告警信息进行实时监控；

所述巡检设备告警监控模块用于实现巡检设备告警的实时监控与统计；

所述任务管理模块用于查询与展示巡检计划的发布、执行情况以及新增、修改、删除巡检计划；

所述资源调配模块用于实现跨区域调配不同巡检机器人资源；

所述巡检数据统计分析模块用于实现巡检结果数据的查询、统计分析、对比分析、批量导出；

所述数据归集模块用于实现数据采集和转换、数据集成与建模、数据管理和数据服务；

所述数据管理模块用于实现业务数据的预处理、查询、维护、批量导出、备份；所述业务数据包括设备台账数据、设备缺陷数据、地理信息数据、气象信息数据、调度运行数据；

所述巡检配置模块用于对巡检机器人进行配置，包括巡检地图绘制、巡检点位配置、测温区域配置、仪表建模配置、机器人接入配置；

所述平台服务配置模块用于提供工作流引擎、报表引擎和消息引擎；

所述系统管理模块用于对用户、权限、组织机构、日志进行管理并对系统进行监控。

优选地，所述系统管理模块包括用户管理单元、权限管理单元、组织机构管理单元、日志管理单元、系统监控单元；所述用户管理单元用于实现用户信息的查询、新增、修改、删除、查看；

所述权限管理单元用于实现角色定义、权限定义、权限分配；

所述组织机构管理单元用于实现组织机构的查询、新增、修改、删除、查看；

所述日志管理单元用于采用统一的信息描述格式接收、汇总、记录、存储、订阅和发布管理各类事件的日志信息；

所述系统监控单元用于对用户在线数量、服务器性能指标、数据库剩余空间进行监控。

优选地，所述平台服务配置模块包括工作流管理单元、报表模块管理单元、消息引擎管理单元、任务调度配置单元、告警规则配置单元；

所述工作流管理单元用于通过可视化的工具定制工作流模板实现工作流的定义、服务、查询、统计、分析；

所述报表模块管理单元用于提供模板和报表的管理、生成、查看；

所述消息引擎管理单元用于实现消息类型和格式的定义以及消息的订阅、发布、接收、处理；

所述任务调度配置单元用于实现定时任务定义、发布、监控、调度；

所述告警规则配置单元用于实现告警规则自定义配置。

优选地，所述数据归集模块包括数据采集单元、数据交互单元、数据集成单元、数据建模单元、数据服务单元；

所述数据采集单元用于采集横向业务系统的数据；

所述数据交互单元用于实现与系统内部、横向业务系统的数据交互；

所述数据集成单元用于实现数据抽取、数据映射、数据转换、数据存储；

所述数据建模单元用于实现模型管理、模型校核；所述模型管理包括型建立、参数维护、模型库浏览与编辑、模型导入与导出；所述模型校核用于通过比对分析的手段实现对模型或数据的正确性、完整性、一致性校验；

所述数据服务单元用于提供与集控子站系统之间的数据交互服务，且在满足相应接口方式的基础上提供安全认证机制、分级授权机制。

优选地，所述横向业务系统包括海量准实时数据服务平台、地理信息系统、资产管理系统、电网4A平台、集控子站系统。

优选地，所述任务管理模块包括巡检计划查询单元、巡检计划状态查询单元、巡检内容查看单元、巡检计划管理单元、巡检任务发布单元；

所述巡检计划查询单元用于查询巡检计划；

所述巡检计划状态查询单元用于查询巡检计划的状态；

所述巡检内容查看单元用于查看巡检计划的内容；

所述巡检计划管理单元用于实现巡检计划的新增、修改、删除；

所述巡检任务发布单元用于向集控子站系统发布机器人巡检任务规划；所述巡检任务规划包括巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目、巡检内容、巡检数据处置的内容。

优选地，所述变电站巡检监控模块包括可见光图像监控单元、红外热成像监控单元、微气象监控单元、巡检任务执行状态监控单元、巡检结果实时展示单元；

所述可见光图像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据进行监控；

所述红外热成像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的红外热成像数据进行监控；

所述微气象监控单元用于变电站巡检机器人采集回来的微气象数据进行监控；

所述巡检任务执行状态监控单元用于对变电站巡检机器人执行巡检任务的状态进行监控；

所述巡检结果实时展示单元用于实时展示变电站巡检机器人的巡检结果。

优选地，所述变电站巡检监控模块中采用基于小波变换的阈值去噪方法处理变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据、红外热成像数据的噪声，先对含噪图像进行小波变换，再对高频系统进行阈值去噪，最后进行小波反变换。

优选地，所述变电站巡检监控模块采用卷积神经网络对去燥后的图像进行分类识别，实现对变电站巡检数据的巡检过程信息和巡检结果的故障监控。

优选地，所述系统采用MVC分层架构设计，包括展示层、业务控制逻辑层、算法层、基础支撑层、数据层；所述展示层采用Web界面展现技术实现，所述Web界面展现技术包括Html5、Css5、Jquery、Ajax；所述业务控制逻辑层基于J2EE平台开发，并采用主流技术框架SSM实现；所述算法层包括基于TensorFlow图像识别框架算法以及多智能体系统算法；所述基础组件层的组件包括工作流引擎、报表引擎、消息引擎、图表组件；所述数据层包括数据归集层、数据访问层、数据存储层；所述数据归集层采用Flume计算框架实现数据采集，采用UML实现数据建模，采用ETL实现数据转换、处理和管理，采用WebService实现数据交互和数据服务；所述数据访问层数据持久化框架（MyBatis）、高速缓存读写（Redis）、Sqoop实现将数据库数据装载到分布式文件系统HDFS；所述数据存储层采用MySQL 3.6以上的社区开源版本、HDFS分布式文件系统进行数据存储。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种基于人工智能、多智能体技术、多源数据异构处理的变电站巡检机器人集控主站系统，进一步提高了机器人巡检识别准确率及性能，解决机器人集中统筹监管，实现机器人资源合理优化调度，打通多源异构系统融合，如资产管理系统、4A平台、海量准实时数据服务平台、地理信息系统等，形成变电站巡检机器人巡视作业从作业计划、工单分配、站内巡视、数据回传、数据分析、巡视作业绩效管控的“闭环管理”。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为基于卷积神经网络的变电站设备缺陷识别流程图；

图3为本发明一种变电站巡检机器人集控主站系统的技术架构示意图；

图4为巡检机器人巡检业务流程图；

图5为本发明一种变电站巡检机器人集控主站系统的数据架构示意图；

图6为本发明一种变电站巡检机器人集控主站系统的接口架构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种变电站巡检机器人集控主站系统，包括全景展示模块、变电站巡检监控模块、机器人状态监控模块、巡检设备告警监控模块、任务管理模块、资源调配模块、巡检数据统计分析模块、数据归集模块、数据管理模块、巡检配置模块、平台服务配置模块、系统管理模块。

全景展示模块包括变电站分布图单元、机器人数量统计图单元、机器人运行状态监控单元、巡检任务执行状态监控单元、告警信息实时展示单元，变电站分布图单元用于展示变电站分布图，可实现省级电网、地市级电网两层展示，变电站分布数据从地理信息系统自动获取并定时更新。机器人数量统计图单元用于展示巡检机器人数量，机器人运行状态监控单元用于展示巡检机器人的运行状态，巡检任务执行状态监控单元用于展示巡检机器人的任务执行状态，告警信息实时展示单元用于展示巡检机器人实时告警、已确认设备告警、机器人本体告警的信息。

变电站巡检监控模块包括可见光图像监控单元、红外热成像监控单元、微气象监控单元、巡检任务执行状态监控单元、巡检结果实时展示单元；可见光图像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据进行监控；红外热成像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的红外热成像数据进行监控；微气象监控单元用于变电站巡检机器人采集回来的微气象数据进行监控；巡检任务执行状态监控单元用于对变电站巡检机器人执行巡检任务的状态进行监控；巡检结果实时展示单元用于实时展示变电站巡检机器人的巡检结果。

变电站巡检监控模块中采用基于小波变换的阈值去噪方法处理变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据、红外热成像数据的噪声，先对含噪图像进行小波变换，再对高频系统进行阈值去噪，最后进行小波反变换。变电站巡检监控模块采用卷积神经网络对去燥后的图像进行分类识别，实现对变电站巡检数据的巡检过程信息和巡检结果的故障监控。步骤如下：

S1、图像预处理及目标识别：

通过与数据库采集设备进行差图像分析、相关分析，需先行完成目标检测与跟踪，并识别出图像中设备信息。

巡检机器人在执行巡检任务前需要花费大量的时间配置机器人作业参数，效率低且环境变化适应能力差，基于深度卷积神经网络等算法可实现对巡检目标的自动检测、定位、跟踪并完成准确的拍摄任务，解决变电站及线路巡检机器人巡检自主作业的难题。

S2、变电站设备缺陷图像数据库：

深度学习需要大量的数据样本训练算法模型，而变电站内获取不同故障类型图片是一项耗时且成本高的任务，针对缺陷图像库样本不足，基于生成式对抗网络方法可解决训练样本不足条件下的电力图像数据增强，避免漏告警、误告警。通过抽取资产管理系统数据库中积累的大量变电站设备缺陷图像数据来建立变电站设备缺陷图像数据库，用于缺陷识别模型的训练和测试。

S3、使用小波变换处理图像噪声：

基于小波变换的阈值去噪方法，先对含噪图像进行小波变换，再对高频系统进行阈值去噪，最后进行小波反变换，实现设备缺陷图像去噪。

S4、使用卷积神经网络设备缺陷：

由于深度学习，特别是卷积神经网络(CNN)在图像识别等领域取得了较好的成果，基于深度学习的图像去噪方法可用于提高巡视结果正确率。将去噪后的设备缺陷图像通过多层反向的网络训练，可通过特征抽取器来得到特征变量，进而根据这些特征变量通过一个分类器来进行分类识别。流程如图2所示。

机器人状态监控模块包括机器人运行状态监控单元、机器人本体告警查询单元，机器人运行状态监控单元用于对各集控子站系统所控巡检机器人的驱动模块、电源模块及所处环境信息等运行状态进行实时监控，机器人本体告警查询单元用于对各集控子站系统所控巡检机器人的驱动模块、电源模块及所处环境的告警信息进行实时监控。

巡检设备告警监控模块包括巡检设备告警监控单元、巡检设备告警统计单元，巡检设备告警监控单元用于实时监控巡检设备的告警信息，巡检设备告警统计单元用于统计巡检设备告警的信息。

任务管理模块包括巡检计划查询单元、巡检计划状态查询单元、巡检内容查看单元、巡检计划管理单元、巡检任务发布单元；巡检计划查询单元用于查询巡检计划；巡检计划状态查询单元用于查询巡检计划的状态；巡检内容查看单元用于查看巡检计划的内容；巡检计划管理单元用于实现巡检计划的新增、修改、删除；巡检任务发布单元用于向集控子站系统发布机器人巡检任务规划；巡检任务规划包括巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目、巡检内容、巡检数据处置的内容。

资源调配模块包括资源调配规则管理单元、资源调配流程管理单元、资源调配分析单元、资源调配调配方案切换单元、资源调配方案查询统计单元，资源调配规则管理单元用于管理资源调配规则，资源调配流程管理单元用于管理资源调配流程，资源调配分析单元用于对资源调配进行分析实现不同区域（供电局、巡维中心）调配不同巡检机器人资源，资源调配调配方案切换单元用于切换调配方案，资源调配方案查询统计单元用于对调配方案进行查询、统计。

巡检数据统计分析模块包括巡检结果统计分析单元、设备缺陷统计分析单元、气象数据统计分析单元、图像识别统计分析单元、巡检结果数据对比分析单元，巡检结果统计分析单元用于对变电站巡视机器人的巡检数据进行查询、统计分析、批量导出；设备缺陷统计分析单元用于对变电站巡视机器人的巡视的设备缺陷记录进行查询、统计分析、批量导出，气象数据统计分析单元用于对气象数据进行查询、统计分析、批量导出，图像识别统计分析单元用于变电站巡视机器人的巡视的识别后的图像数据进行查询、统计分析、批量导出，巡检结果数据对比分析单元用于对巡检数据、缺陷记录、气象数据、图像识别等巡检结果数据进行对比分析、批量导出。

数据归集模块主要基于ETL平台实现统一的数据采集和转换、数据集成与建模、数据管理和数据服务功能，包括数据采集单元、数据交互单元、数据集成单元、数据建模单元、数据服务单元；数据采集单元用于采集横向业务系统的数据；数据交互单元用于实现与系统内部、横向业务系统的数据交互；数据集成单元用于实现数据抽取、数据映射、数据转换、数据存储；数据建模单元用于实现模型管理、模型校核；模型管理包括型建立、参数维护、模型库浏览与编辑、模型导入与导出；模型校核用于通过比对分析的手段实现对模型或数据的正确性、完整性、一致性校验，数据建模单元采用面向对象建模技术，使用统一建模语言（UML）描述构建统一信息模型，主要分为巡检统一信息模型、设备基础模型、设备运行工况模型、智能体适配模型、区域气象环境模型、设备巡检数据模型、设备缺陷数据模型、目标图像识别模型。数据服务单元用于提供与集控子站系统之间的数据交互服务，且在满足相应接口方式的基础上提供安全认证机制、分级授权机制。其中，横向业务系统包括海量准实时数据服务平台、地理信息系统、资产管理系统、电网4A平台、集控子站系统。

数据管理模块用于实现业务数据的预处理、查询、维护、批量导出、备份，包括设备台账管理单元、设备缺陷管理单元、地理信息管理单元、气象信息管理单元、调度运行数据管理单元，业务数据包括设备台账数据、设备缺陷数据、地理信息数据、气象信息数据、调度运行数据。

巡检配置模块用于对巡检机器人进行配置，包括巡检地图绘制单元、巡检点位配置单元、测温区域配置单元、仪表建模配置单元、机器人接入配置单元。

平台服务配置模块用于提供工作流引擎、报表引擎和消息引擎，平台服务配置模块包括工作流管理单元、报表模块管理单元、消息引擎管理单元、任务调度配置单元、告警规则配置单元；工作流管理单元用于通过可视化的工具定制工作流模板实现工作流的定义、服务、查询、统计、分析；报表模块管理单元用于提供模板和报表的管理、生成、查看；消息引擎管理单元用于实现消息类型和格式的定义以及消息的订阅、发布、接收、处理；任务调度配置单元用于实现定时任务定义、发布、监控、调度；告警规则配置单元用于实现告警规则自定义配置。

系统管理模块用于对用户、权限、组织机构、日志进行管理并对系统进行监控。系统管理模块包括用户管理单元、权限管理单元、组织机构管理单元、日志管理单元、系统监控单元；用户管理单元用于实现用户信息的查询、新增、修改、删除、查看；权限管理单元用于实现角色定义、权限定义、权限分配；组织机构管理单元用于实现组织机构的查询、新增、修改、删除、查看；日志管理单元用于采用统一的信息描述格式接收、汇总、记录、存储、订阅和发布管理各类事件的日志信息；系统监控单元用于对用户在线数量、服务器性能指标、数据库剩余空间进行监控。

系统采用MVC分层架构设计，实现项目的可扩展性、可维护性，以及结合其他相关技术保障项目能成功实施。MVC 模式是一个用于将用户界面逻辑与业务逻辑分离开来的基础设计模式，它将数据处理、界面以及用户的行为控制分为：Model （模型）－View （视图）－Controller （控制器）。

1）Model：负责当前应用的数据获取与变更及相关的业务逻辑，可用JAVABEAN 来体现。

2）View：负责显示信息，可以使用HTML、JSP 、VELOCITY 模板等技术。

3）Controller：负责收集转化用户的输入，常用一个SERVLET 来实现。

如图3所示，系统包括展示层、业务控制逻辑层、算法层、基础支撑层、数据层；展示层采用Web界面展现技术实现，Web界面展现技术包括Html5、Css5、Jquery、Ajax；业务控制逻辑层基于J2EE平台开发，并采用主流技术框架SSM实现；算法层包括基于TensorFlow图像识别框架算法以及多智能体系统算法；基础组件层的组件包括工作流引擎、报表引擎、消息引擎、图表组件；数据层包括数据归集层、数据访问层、数据存储层；数据归集层采用Flume计算框架实现数据采集，采用UML实现数据建模，采用ETL实现数据转换、处理和管理，采用WebService实现数据交互和数据服务；数据访问层数据持久化框架（MyBatis）、高速缓存读写（Redis）、Sqoop实现将数据库数据装载到分布式文件系统HDFS；数据存储层采用MySQL3.6以上的社区开源版本、HDFS分布式文件系统进行数据存储。

SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架集由Spring、MyBatis两个个开源框架整合而成（SpringMVC是Spring中的部分内容）。

1）Spring是一个轻量级的控制反转（IoC）和面向切面（AOP）的容器框架；SpringMVC分离了控制器、模型对象、分派器以及处理程序对象的角色，这种分离让它们更容易进行定制。

2) SpringMVC分离了控制器、模型对象、分派器以及处理程序对象的角色，这种分离让它们更容易进行定制。

3）MyBatis是一个支持普通SQL查询，存储过程和高级映射的优秀持久层框架。页面发送请求给控制器，控制器调用业务层处理逻辑，逻辑层向持久层发送请求，持久层与数据库交互，后将结果返回给业务层，业务层将处理逻辑发送给控制器，控制器再调用视图展现数据。

工作流引擎采用JBPM，JBPM，全称是Java Business Process Management（业务流程管理），它是覆盖了业务流程管理、工作流、服务协作等领域的一个开源的、灵活的、易扩展的可执行流程语言框架。JBPM是公开源代码项目，使用它要遵循 ASL(Apache LicenseVersion 3.0)和EULA(JBoss End User License Agreement)协议。jBPM最大的特色就是它的商务逻辑定义没有采用目前的一些规范，如WfMC's XPDL, BPML, ebXML, BPEL4WS等，而是采用了它自己定义的JBoss jBPM Process definition language (jPdl)。jPdl认为一个商务流程可以被看作是一个UML状态图。jPdl就是详细定义了这个状态图的每个部分，如起始、结束状态，状态之间的转换等。该工作流引擎用于实现系统工作流定义、服务、查询 、统计和分析等功能。

报表引擎采用FineReport，FineReport报表软件是一款纯Java编写的、集数据展示(报表)和数据录入(表单)功能于一身的企业级web报表工具，它“专业、简捷、灵活”的特点和无码理念，仅需简单的拖拽操作便可以设计复杂的中国式报表，搭建数据决策分析系统。

类EXCEL设计模式：“EXCEL+绑定数据列”形式持多SHEET和跨SHEET计算，完美兼容EXCEL公式，支持导入现有Excel表样制作报表，用户可以所见即所得的设计出任意复杂的表样，轻松实现中国式复杂报表。

HTML5图表：自主研发的HTML5图表，十五种图表大类和五十余种图表样式，具有优秀的动态效果和强大的交互体验，提供超强的个性化设置项，能在多种终端设备完美展示，还提供完整接口，用户可自行引入Echarts等第三方图表控件。该报表引擎用于支撑系统智能报表设计、展示、统计、导出等功能。

消息引擎采用RabbitMQ，AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦，消息的发送者无需知道消息使用者的存在，反之亦然。 AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。

RabbitMQ是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写，支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。 下面将重点介绍RabbitMQ中的一些基础概念，了解了这些概念，是使用好RabbitMQ的基础。该消息引擎用于实现系统的业务功能消息的订阅和发布、接收、处理等管理功能。

图表组件采用Echarts，ECharts，缩写来自Enterprise Charts，商业级数据图表，一个纯Javascript的图表库，可以流畅的运行在PC和移动设备上，兼容当前绝大部分浏览器（IE6/7/8/9/10/11，chrome，firefox，Safari等），底层依赖轻量级的Canvas类库ZRender，提供直观，生动，可交互，可高度个性化定制的数据可视化图表。创新的拖拽重计算、数据视图、值域漫游等特性大大增强了用户体验，赋予了用户对数据进行挖掘、整合的能力。

支持折线图（区域图）、柱状图（条状图）、散点图（气泡图）、K线图、饼图（环形图）、雷达图（填充雷达图）、和弦图、力导向布局图、地图、仪表盘、漏斗图、事件河流图等12类图表，同时提供标题，详情气泡、图例、值域、数据区域、时间轴、工具箱等7个可交互组件，支持多图表、组件的联动和混搭展现。该图表组件用于支撑系统地图、图表类的功能实现。

集控主站系统的建设基于多源异构数据融合技术，利用相关手段将调查、分析获取到的所有信息全部综合到一起，并对信息进行统一的评价，最后得到统一结果。源数据包括：电网设备台账数据、巡检计划数据、设备缺陷数据、巡检数据、机器人管理数据、巡检任务数据、系统配置信息、实时视频数据数据、准实时气象与调度运行数据、变电站地理信息数据。实现与资产管理系统的业务流程融合，融合集控主站系统、资产管理系统、集控子站系统系统的作业流程，如图4所示，具体如下：

1）集控主站系统从资产管理系统获取设备台账、巡视计划、缺陷数据（缺陷编号、消缺时间、处理情况、状态等字段）等信息；

2）集控主站系统向集控子站系统传输巡检任务、设备告警确认，在巡检过程中进行机器人远程控制、进行数据召唤命令操作。集控子站系统也可主动获取巡检任务信息。

3）集控子站系统实时上传，巡检点位、机器人台账、机器人状态、巡检数据（视频文件、音频文件、图片以及数值）、巡检任务、实时视频等信息到集控主站系统。

4）集控主站系统向资产管理系统传输巡检任务执行状态、巡检报告、已确认设备告警、设备状态等信息，触发相应的消缺、故障、检修等流程。

通过以上流程实现巡检计划任务获取、巡检任务执行、巡检结果上报，完成机器人作业流程的闭合管理。

数据架构设计包括数据模型、数据分类、数据部署存储设计等。

数据模型采用引用、继承、组合的方式建立节能业务数据模型，满足业务需求及集约化管理要求，形成统一的数据标准，从而实现数据标准化、规范化和透明共享。

数据分类主要从数据特性、数据来源、数据获取方式、数据获取频率等不同角度对巡检业务的数据对象和数据属性进行分类和规划。如图5所示，

（1）集控主站系统的数据主要包含巡检计划数据、机器人监控数据、巡检结果数据、资源调配数据、设备缺陷数据、统计分析数据、图像识别数据、系统配置数据。

（2）集控主站系统与集控子站系统及巡检机器人、相关业务信息系统（资产管理系统、4A平台、海量准实时数据服务平台、地理信息系统）的数据交互和业务流程融合，实现巡检数据、异常信息、控制指令等各类遥测数据和事件的内部流转及对外发布。

根据数据架构需求，系统接口架构图如图6所示，集控主站系统与外部系统交互的数据接口和接口功能如下表1所示：

表1 集控主站系统与外部系统交互的数据接口明细表

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：包括全景展示模块、变电站巡检监控模块、机器人状态监控模块、巡检设备告警监控模块、任务管理模块、资源调配模块、巡检数据统计分析模块、数据归集模块、数据管理模块、巡检配置模块、平台服务配置模块、系统管理模块；

所述全景展示模块用于展示变电站分布图以及巡检机器人数量、运行状态、任务执行状态、实时告警、已确认设备告警、机器人本体告警的信息；

所述变电站巡检监控模块用于实现监控、查询与展示变电站巡检机器人的巡检过程信息和巡检结果；

所述机器人状态监控模块用于对各集控子站系统所控巡检机器人的驱动模块、电源模块及所处环境信息的运行状态、告警信息进行实时监控；

所述巡检设备告警监控模块用于实现巡检设备告警的实时监控与统计；

所述任务管理模块用于查询与展示巡检计划的发布、执行情况以及新增、修改、删除巡检计划；

所述资源调配模块用于实现跨区域调配不同巡检机器人资源；

所述巡检数据统计分析模块用于实现巡检结果数据的查询、统计分析、对比分析、批量导出；

所述数据归集模块用于实现数据采集和转换、数据集成与建模、数据管理和数据服务；

所述数据管理模块用于实现业务数据的预处理、查询、维护、批量导出、备份；所述业务数据包括设备台账数据、设备缺陷数据、地理信息数据、气象信息数据、调度运行数据；

所述巡检配置模块用于对巡检机器人进行配置，包括巡检地图绘制、巡检点位配置、测温区域配置、仪表建模配置、机器人接入配置；

所述平台服务配置模块用于提供工作流引擎、报表引擎和消息引擎；

所述系统管理模块用于对用户、权限、组织机构、日志进行管理并对系统进行监控。

2.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述系统管理模块包括用户管理单元、权限管理单元、组织机构管理单元、日志管理单元、系统监控单元；所述用户管理单元用于实现用户信息的查询、新增、修改、删除、查看；

所述权限管理单元用于实现角色定义、权限定义、权限分配；

所述组织机构管理单元用于实现组织机构的查询、新增、修改、删除、查看；

所述日志管理单元用于采用统一的信息描述格式接收、汇总、记录、存储、订阅和发布管理各类事件的日志信息；

所述系统监控单元用于对用户在线数量、服务器性能指标、数据库剩余空间进行监控。

3.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述平台服务配置模块包括工作流管理单元、报表模块管理单元、消息引擎管理单元、任务调度配置单元、告警规则配置单元；

所述工作流管理单元用于通过可视化的工具定制工作流模板实现工作流的定义、服务、查询、统计、分析；

所述报表模块管理单元用于提供模板和报表的管理、生成、查看；

所述消息引擎管理单元用于实现消息类型和格式的定义以及消息的订阅、发布、接收、处理；

所述任务调度配置单元用于实现定时任务定义、发布、监控、调度；

所述告警规则配置单元用于实现告警规则自定义配置。

4.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述数据归集模块包括数据采集单元、数据交互单元、数据集成单元、数据建模单元、数据服务单元；

所述数据采集单元用于采集横向业务系统的数据；

所述数据交互单元用于实现与系统内部、横向业务系统的数据交互；

所述数据集成单元用于实现数据抽取、数据映射、数据转换、数据存储；

所述数据建模单元用于实现模型管理、模型校核；所述模型管理包括型建立、参数维护、模型库浏览与编辑、模型导入与导出；所述模型校核用于通过比对分析的手段实现对模型或数据的正确性、完整性、一致性校验；

所述数据服务单元用于提供与集控子站系统之间的数据交互服务，且在满足相应接口方式的基础上提供安全认证机制、分级授权机制。

5.根据权利要求4所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述横向业务系统包括海量准实时数据服务平台、地理信息系统、资产管理系统、电网4A平台、集控子站系统。

6.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述任务管理模块包括巡检计划查询单元、巡检计划状态查询单元、巡检内容查看单元、巡检计划管理单元、巡检任务发布单元；

所述巡检计划查询单元用于查询巡检计划；

所述巡检计划状态查询单元用于查询巡检计划的状态；

所述巡检内容查看单元用于查看巡检计划的内容；

所述巡检计划管理单元用于实现巡检计划的新增、修改、删除；

所述巡检任务发布单元用于向集控子站系统发布机器人巡检任务规划；所述巡检任务规划包括巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目、巡检内容、巡检数据处置的内容。

7.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述变电站巡检监控模块包括可见光图像监控单元、红外热成像监控单元、微气象监控单元、巡检任务执行状态监控单元、巡检结果实时展示单元；

所述可见光图像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据进行监控；

所述红外热成像监控单元用于对变电站巡检机器人采集回来的红外热成像数据进行监控；

所述微气象监控单元用于变电站巡检机器人采集回来的微气象数据进行监控；

所述巡检任务执行状态监控单元用于对变电站巡检机器人执行巡检任务的状态进行监控；

所述巡检结果实时展示单元用于实时展示变电站巡检机器人的巡检结果。

8.根据权利要求1或7所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述变电站巡检监控模块中采用基于小波变换的阈值去噪方法处理变电站巡检机器人采集回来的可见光图像数据、红外热成像数据的噪声，先对含噪图像进行小波变换，再对高频系统进行阈值去噪，最后进行小波反变换。

9.根据权利要求8所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述变电站巡检监控模块采用卷积神经网络对去燥后的图像进行分类识别，实现对变电站巡检数据的巡检过程信息和巡检结果的故障监控。

10.根据权利要求7所述的一种变电站巡检机器人集控主站系统，其特征在于：所述系统采用MVC分层架构设计，包括展示层、业务控制逻辑层、算法层、基础支撑层、数据层；所述展示层采用Web界面展现技术实现，所述Web界面展现技术包括Html5、Css5、Jquery、Ajax；所述业务控制逻辑层基于J2EE平台开发，并采用主流技术框架SSM实现；所述算法层包括基于TensorFlow图像识别框架算法以及多智能体系统算法；所述基础组件层的组件包括工作流引擎、报表引擎、消息引擎、图表组件；所述数据层包括数据归集层、数据访问层、数据存储层；所述数据归集层采用Flume计算框架实现数据采集，采用UML实现数据建模，采用ETL实现数据转换、处理和管理，采用WebService实现数据交互和数据服务；所述数据访问层数据持久化框架（MyBatis）、高速缓存读写（Redis）、Sqoop实现将数据库数据装载到分布式文件系统HDFS；所述数据存储层采用MySQL 3.6以上的社区开源版本、HDFS分布式文件系统进行数据存储。