CN110608716A - 一种基于slam的变电站检修安全距离监控方法 - Google Patents

Abstract

一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控设备及方法，利用现场布设三组或以上集成POS模块的相机进行实时图像采集，通过无线传输设备与工作站的图像处理计算机连接，在图像处理计算机内三维重构实时监控检修器械的空间位置信息，与预设的安全作业区域进行距离分析。本发明能够根据实际情况优化作业方法，保障安全作业，提升智能检修作业水平。

Description

一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法

技术领域

本发明属于电力设备检修安全管控领域，尤其涉及一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法。

背景技术

对设备的巡检是变电站日常运维工作的重要组成部分，在变电站巡检过程中，巡检人员及作业器械(如升降平台、吊车等)的活动，存在与周边带电设备安全距离超限风险，特别是吊车等机械臂高空旋转作业，其它监控手段有盲区，触电风险高；现场需要对检修作业的这类大型器械以及工作人员等的活动空间进行监控并分析安全距离。但在目前的条件下，变电站运检人员在现场作业时，通过在设备区地面布置安措杆等方式进行安全管控，安措杆高度有限，对悬空作业的机械设备安全警示效果不明显，需要地面监护人员辅助目测判断安全状态并提醒机械操作人员,而变电站内设备类型多、环境复杂、设备带电状态难以分辨，存在较大的器械及人员作业安全风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，该监控方法能够根据实际情况优化作业方法，保障安全作业，提升智能检修作业水平。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，包括如下步骤：

①基于SLAM技术原理，在变电站内检修作业区域布设SLAM距离检测系统，该系统包含多部集成POS模块的相机、数据传输设备及图像处理计算机；

②多部集成POS模块的相机同时采集检修器械实时的图像，并通过数据传输设备传输至图像处理计算机；

③图像处理计算机根据相机编号及预设的POS(IMU+DGPS)数据，同一时间内拍摄的照片编号需要对应一致，即以时间为标准，将照片拍摄时间与POS数据对应整理，在图像处理计算机中对同一时刻的场景三维进行重构，计算检修器械与电力设备的实时三维空间坐标值，并实时构建模拟检修器械空间坐标值；

④结合现场重构的场景三维根据电力设备电压等级以及带电或停电状态生成三维安全电子围栏，将检修器械实时的三维空间坐标值导入图像处理计算机；

⑤将检修器械实时的三维空间坐标进行空间缓冲，构建安全作业空间，与三维安全电子围栏进行空间分析，如果安全作业空间三维几何体在三维安全电子安全围栏内部，则为安全状态，如果安全作业空间三维几何体与三维安全电子安全围栏产生交集，显示超出安全界限即存在触电风险。

所述步骤②的具体方法是：在作业区域通视条件良好点布置至少三部集成POS模块的相机，按不低于每秒一次的频率同时采集作业器械实时的图像，并传输至图像处理计算机。

所述数据传输设备采用无线发射器。

所述三部集成POS模块的相机呈正三角形布设。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过现场布设POS相机与图像处理计算机构成监控系统，现场实时采集图像，自动快速计算三维坐标，避免了大量的设备三维建模工作，方便快捷，易于推广。

2、本发明现场布置好SLAM距离监测系统后，器械操作及人员作业不需要携带任何监控设备或终端，对原先工作模式基本没有影响。

3、本发明对现场人员、器械的安全距离测算方法属于可见即可得，在POS相机的拍摄范围内即能够计算出三维坐标，免去在需要监控的人或器械上加装高精度定位终端，简化作业人员负荷，降低监控成本。

4、本发明帮助变电站运检人员实时精确的获取现场工作中的三维安全距离，减轻人工监督的不足与工作压力，有效保障现场安全作业。

5、本发明图像处理计算机预制场景模型根据安全距离规范要求生产安全电子围栏，将实时计算的模型位置进行场景匹配，减少计算量及延迟率，保障现场及时预警。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1来具体说明本发明。

一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，其包括如下步骤：

1、基于SLAM技术原理，在变电站内检修作业区域布设SLAM距离检测系统，该系统包含三部集成POS模块的相机、数据传输设备(无线发射器)及图像处理计算机(笔记本)；

所述三部集成POS模块的相机根据现场监控的需求，选择视域相对通透开阔的位置布设，相邻两相机的连线夹角不宜差异过大，构成正三角形为最佳。

2、三部集成POS模块的相机同时采集检修器械边缘活动点P1、吊装物两端点P2、P3实时的图像，并通过数据传输设备传输至图像处理计算机；

三部集成POS模块的相机通过多角度拍摄采集现场照片，并记录每张照片的POS信息，利用同一设备或区域在多角度照片中的重叠影像构建三维空间信息。

3、图像处理计算机根据相机编号及预设的POS(IMU+DGPS)数据，同一时间内拍摄的照片编号需要对应一致，即以时间为标准，将照片拍摄时间与POS数据对应整理，在图像处理计算机中对同一时刻的场景三维进行重构，计算检修器械与电力设备的实时三维空间坐标值，并实时构建模拟检修器械空间坐标值；随着时间的变化，设备位置的移动，对比前期数据及固定点坐标检测出设备位置变化情况。

4、在图像处理工作站中，结合现场重构的场景三维根据电力设备电压等级以及带电或停电状态生成三维安全电子围栏，作为安全距离监控的依据，将检修器械实时的三维空间坐标值导入图像处理计算机；

5、将检修器械实时的三维空间坐标进行空间缓冲，构建安全作业空间，与三维安全电子围栏进行空间安全距离分析，如果安全作业空间三维几何体在三维安全电子安全围栏内部，则为安全状态，如果安全作业空间三维几何体与三维安全电子安全围栏产生交集，显示超出安全界限即存在触电风险，发出警示信息。

6、现场检修人员根据警示信息，调整检修器械操作方式，避免发生触电事件。

本发明利用现场布设三组或以上集成POS模块的相机进行实时图像采集，通过无线传输设备与工作站的图像处理计算机连接，在图像处理计算机内三维重构实时监控检修器械的空间位置信息，与预设的安全作业区域进行距离分析，能够根据实际情况优化作业方法，保障安全作业，提升智能检修作业水平。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，其特征在于：包括如下步骤：

①基于SLAM技术原理，在变电站内检修作业区域布设SLAM距离检测系统，该系统包含多部集成POS模块的相机、数据传输设备及图像处理计算机；

②多部集成POS模块的相机同时采集检修器械实时的图像，并通过数据传输设备传输至图像处理计算机；

③图像处理计算机根据相机编号及预设的POS(IMU+DGPS)数据，同一时间内拍摄的照片编号需要对应一致，即以时间为标准，将照片拍摄时间与POS数据对应整理，在图像处理计算机中对同一时刻的场景三维进行重构，计算检修器械与电力设备的实时三维空间坐标值，并实时构建模拟检修器械空间坐标值；

④结合现场重构的场景三维根据电力设备电压等级以及带电或停电状态生成三维安全电子围栏，将检修器械实时的三维空间坐标值导入图像处理计算机；

⑤将检修器械实时的三维空间坐标进行空间缓冲，构建安全作业空间，与三维安全电子围栏进行空间分析，如果安全作业空间三维几何体在三维安全电子安全围栏内部，则为安全状态，如果安全作业空间三维几何体与三维安全电子安全围栏产生交集，显示超出安全界限即存在触电风险。

2.根据权利要求1所述的一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，其特征在于：步骤②的具体方法是：在作业区域通视条件良好点布置至少三部集成POS模块的相机，按不低于每秒一次的频率同时采集作业器械实时的图像，并传输至图像处理计算机。

3.根据权利要求1所述的一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，其特征在于：所述数据传输设备采用无线发射器。

4.根据权利要求2所述的一种基于SLAM的变电站检修安全距离监控方法，其特征在于：所述三部集成POS模块的相机呈正三角形布设。