CN110827496A - 基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统及方法，包括监控中心和若干监控分中心；所述监控中心与若干监控分中心分别连接，监控分中心将数据汇聚到监控中心统一进行管理；所述监控分中心包括控制单元、监测单元和警告单元；所述控制单元与监测单元和警告单元分别连接。本发明采用雷达作为区域监控技术手段，实现空域范围的全方位的监视。实现监控区域活动目标定位功能，雷达探测原理及完善的数字信号处理技术实现零漏警无虚警。

Description

基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统及方法

技术领域

本发明涉及电网监控领域，具体涉及一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统及方法。

背景技术

变电站的电力系统信息安全是电力系统安全运行和对社会可靠供电的保障，随着城市的发展，对电力建设带来两个问题：

一、是电力需求持续增长，市中心用电密度高，需要较多深入市区的高压变电站，以减少线损，而变电站一般占地面积大；

二、是城区价格昂贵，环境要求严格，流动人群居多，这就给电力行业的安防带来很大的挑战。

目前变电站的安全保卫工作主要特点：

①. 郊区电站周界大，入侵者很容易藏匿。

②. 市区的变电站，供电所人流，物流出入频繁，安全管理难度大。

③. 变电站，供电所的出入口众多，各种设备繁多，产品众多，极易丢失。

④. 传统红外报警方式，存在漏洞，易被入侵，经常误报，且设计理念落后，与人防难以有效结合。

⑤. 偷盗者的入侵，非常容易引发安全生产事故，导致大面积的停电，给整个社会经济带来巨大损失。

对于变电站异物入侵的技术方案，当前主要有两种：

第一种采用人工定期巡视并清理异物的方式，这容易造成巡视遗漏以及时间上的不连续性，处理异物效率较低，容易出现疏漏，存在较大的安全隐患。

第二种是采用数字视频检测系统，系统主要采用摄像机采集周界检测图像，系统采用可控云平台可控制摄像机转动，需要安装多个摄像机才能覆盖变电站周界范围。视频检测系统优点是成本相对较低，较容易实现，但是缺点是容易受到光照和天气影响，同时在夜间需要设备提供相关照明或视频辅助照明，而且需要架设较多的视频探头；在雨雪雾天气下，对变电站周界异物检测能力大幅降低。

综上所述，目前对于变电站异物入侵的检测仍未有较为可靠的技术手段，需要一种可快速辨别异物入侵，排除周界环境、天气环境等各种因素干扰的检测系统，实现对变电站周界异物入侵的可靠检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统及方法，实现无人值或少人值守变电站中变电站周界异物入侵实时在线监测的功能，解决现场周界异物无法实时监测的问题，确保变电站电气设备安全稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统，包括监控中心和若干监控分中心；所述监控中心与若干监控分中心分别连接，监控分中心将数据汇聚到监控中心统一进行管理；所述监控分中心包括监控室、监测单元和警告单元；所述监控室与监测单元和警告单元分别连接。

进一步的，所述监测单元包括雷达监测模块、光电转台、视频编码器和网络交换机；所述光电转台将采集到的视频数据通过视频编码器后传送至网络交换机；所述网络交换机还与雷达头连接；所述监测单元通过网络交换机与监控室连接。

进一步的，所述雷达监测模块包括双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块、数据处理与综合显示模块、伺服模块和电源模块；所述双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块和数据处理与综合显示模块依次连接；所述伺服模块与信号处理模块和数据处理与综合显示模块分别连接。

进一步的，监控中心对各监控分中心前端探测设备拥有高级控制权限，可通过远程控制接管任意前端探测设备。

一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统的监控方法，包括以下步骤：

步骤S1:各监控分中心在各监控点部署监测单元将探测到的信息，传送至监控分中心进行分析处理,得到局部态势信息以及对应的监测单元采集的数据；

步骤S2:.各监控分中心将局部态势信息以及监测单元采集的数据上报给监控中心；

步骤S3:监控中心将各监控分中心的局部综合态势进行综合，形成该地区全局态势，为控管人员提供全局信息;

步骤S4:监控中心将全局态势数据下传至各监控分中心，用于监控分中心对临近区域态势进行了解，加强局部区域间的配合和协调。

进一步的，所述S1具体为：

步骤S11:通过各监控点布置的雷达监测单元进行实时探测，并将探测到的信息数据发送至中控单元；

步骤S12:中控单元根据预设的警戒区域对探测到的信息数据进行分析，判断是否有非法入侵的目标，若有则对非法入侵的目标进行提示预警；

步骤S13:中控单元控制布置于各监控点的光电探测系统，对非法入侵的目标进行识别和实时监控,直至入侵排除；

步骤S14:中控单元记录非法入侵过程的雷达探测数据及光电探测数据至数据库。

进一步的，所述监控分中心根据预设的判定规则，区分目标危险等级，并根据危险等级进行处理，低级危情由监控分中心进行对所控区域进行处置，高级危情由监控分中心上报监控中心。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用雷达监测技术在变电站周界进行异物入侵的应用，解决变电站周界异物飘入后无法实时进行监视的问题；

2、本发明通过组网监控系统实现对变电站周界异物进行整体实时监测。

附图说明

图1是本发明一实施例中系统整体框图；

图2是本发明一实施例中系统功能示意图；

图3是本发明一实施例中雷达空间几何关系图的侧面图；

图4是本发明一实施例中控制单元各个模块及关系图；

图5是本发明一实施例中雷达监测与后台模块交互关系图；

图6是本发明一实施例中组网监控系统组成框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统，包括监控中心和若干监控分中心；所述监控中心与若干监控分中心分别连接，监控分中心将数据汇聚到监控中心统一进行管理；所述监控分中心包括监控室、监测单元和警告单元；所述控制单元与监测单元和警告单元分别连接。

如图5所示，所述监测单元包括雷达监测模块、光电转台、视频编码器和网络交换机；所述光电转台将采集到的视频数据通过视频编码器后传送至网络交换机；所述网络交换机还与雷达监测模块连接。

在本实施例中，如图2所示，采用相参预警雷达技术对检测区内的多个目标进行跟踪识别，并精确测量与分析每个目标的特性，从而实现极低的漏报率和误报率。监视雷达安装在需要监测的设备附近，监视雷达360°角全范围扫描监视区域，最大监视距离可达3Km，系统能够同时跟踪多个批次的目标，根据需要标示目标轨迹。系统也可以设定警戒圈，入侵目标进入一定范围内系统自动弹出警示信号，提醒值班人员执行相应操作。探测区域内24小时不间断地全区域探测。同时实时输出探测结果，供系统调度摄像机抓拍实时图像，在系统中主要配有以太网接口、串口，可与光电系统及上位机对接。

如图3所示，系统中雷达网的探测范围即雷达在空间的连续扫描区域，一般取决于雷达的方位角、俯仰角和电磁波的最大作用距离等，通常所说的雷达最大作用距离是指在特定方位角、俯仰角上的雷达最大可检测距离。变电站周界一般是直线型的，基本可以忽略地球曲率的影响。

在本实施例中，优选的设置本系统相关雷达的基本参数如下：

（1）工作频率：f0 =76~77GHz

（2）天线增益：GT=GR=45dB

（3）天线扫描速度：5°/s

（4）雷达架设高度：

（5）方位角：β=120°

（6）俯仰角：θ=28°

系统探测范围计算如下：

接收机最小可检测信号功率即接收机灵敏度：

NF为系统接收机噪声系数、SNR_min为接收机的信噪比最小值。

雷达最大作用距离

其中

是雷达波长，雷达发射功率P_T，目标RCS：

图3中，OE 、OA即为雷达在XOY 面上的最大、最小可被检测距离 l_max、 l_min，C 点为目标所在位置，OB 为雷达与被检测物之间的水平距离。BD为有效的监测的角度距离。

如图4所示，在本实施例中，所述雷达监测模块包括双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块、数据处理与综合显示模块、伺服模块和电源模块；所述双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块和数据处理与综合显示模块依次连接；所述伺服模块与信号处理模块和数据处理与综合显示模块分别连接。通过射频模块中发生激光雷达与接受反射的雷达，将检测数据传输中频模块后再经过信号处理模块之后进行数据处理与综合显示。

在本实施例中，监控中心对各监控分中心前端探测设备拥有高级控制权限，可通过远程控制接管任意前端探测设备。

如图5所示，雷达监测与后台模块交互系统主要包括雷达探头、光电转台、视频编码器、网络交换机组成。另外在室内还包括网络交换机、雷达显控终端、光电显控终端。

其工作流程如下：

（1）监控点部署前端探测设备（雷达、光电探测系统）将探测到的信息数据发送到监控室。

（2）系统根据预设的警戒区域对非法入侵的目标进行提示预警；

（3）光电探测系统根据预警信息自动调转，对该预警区域的目标进行识别，也可由操作人员手动操作对可疑目标进行识别；

（4）预警数据从出现到排除，系统将自动记录其过程的各类探测数据及视频资料，以便日后查证。

系统的组网监控为两级管理架构，监控分中心一级可最多管理8套前段监控点，多个监控分中心汇聚到监控中心统一进行管理。其整个网络架构如下图6所示：现场塔台指各个独立变电站监测前端终端，通过现场装设的雷达监测以及球机视频探头，通过网口数据传输至安装的塔台处的网络交换机，然后塔台数据再经过光纤传输至监控分中心。通过监控分中心将雷达监测前端数据进行处理分析，在将处理后的检测数据传输至总的监控中心处，在监控中心处，主要采用雷达分控终端、光电分控终端承接网络交换机数据并上传至软件后台显示，监控中心综合显控平台接受数据并能显示和控制分控中心的雷达、视频。设置GIS数据服务器主要是实现对检测数据的访问功能。

组网工作的主要流程如下：

1.各监控点部署前端探测设备（地面监视雷达、光电设备）将探测到的信息数据上报现场变电站处置单位。各监控点探测信息均汇集在变电站主控进行统一管理，为本站实时提供所监视区域内所有目标信息。

2.监控中心监控平台将各前端探测设备探测到的数据进行融合形成局部综合态势；

3.监控平台根据预设的警戒区域对非法入侵的目标进行提示预警；

4.监控点所分控区域的光电监视设备根据预警信息自动调转，对该预警区域的目标进行识别，也可由监控中心操作人员手动操作对可疑目标进行识别；

5.各监控分中心将局部态势信息以及光电探测视频数据上报给监控中心；

6.监控中心将各监控分中心的局部综合态势进行综合，形成该地区全局态势，为控管人员提供全局信息。

7.监控中心将全局态势数据下传至各监控分中心，方便监控分中心对临近区域态势进行了解，加强局部区域间的配合和协调。

8.监控分中心根据预设的判定规则（如入侵重点保护区域的距离等），可自动区分目标危险等级，也可人工标示目标危险等级。

9.低级危情由监控分中心进行对所控区域进行处置，如对于周界发现可疑漂浮物时，可派运维人员快速机动到目标出现地点进行现场确认；

10.高级危情由监控分中心上报监控中心，由监控中心调配处置力量进行处置；

在本实施例中，各类危情从出现到排除，系统将自动记录其过程的各类探测数据及视频资料，以便日后查证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统，其特征在于，包括监控中心和若干监控分中心；所述监控中心与若干监控分中心分别连接，监控分中心将数据汇聚到监控中心统一进行管理；所述监控分中心包括监控室、监测单元和警告单元；所述监控室与监测单元和警告单元分别连接。

2.根据权利要求1所述的基于组网监控的变电站周界侵的智能识别方法，其特征在于：所述监测单元包括雷达监测模块、光电转台、视频编码器和网络交换机；所述光电转台将采集到的视频数据通过视频编码器后传送至网络交换机；所述网络交换机还与雷达头连接；所述监测单元通过网络交换机与监控室连接。

3.根据权利要求2所述的基于组网监控的变电站周界侵的智能识别方法，其特征在于：所述雷达监测模块包括双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块、数据处理与综合显示模块、伺服模块和电源模块；所述双天线、接收机射频模块、接收机中频模块、信号处理模块和数据处理与综合显示模块依次连接；所述伺服模块与信号处理模块和数据处理与综合显示模块分别连接。

4.根据权利要求1所述的基于组网监控的变电站周界侵的智能识别方法，其特征在于：监控中心对各监控分中心前端探测设备拥有高级控制权限，可通过远程控制接管任意前端探测设备。

5.一种基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:各监控分中心在各监控点部署监测单元将探测到的信息，传送至监控分中心进行分析处理,得到局部态势信息以及对应的监测单元采集的数据；

步骤S2:.各监控分中心将局部态势信息以及监测单元采集的数据上报给监控中心；

步骤S3:监控中心将各监控分中心的局部综合态势进行综合，形成该地区全局态势，为控管人员提供全局信息;

步骤S4:监控中心将全局态势数据下传至各监控分中心，用于监控分中心对临近区域态势进行了解，加强局部区域间的配合和协调。

6.根据权利要求5所述的基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统的监控方法，其特征在于，所述S1具体为：

步骤S11:通过各监控点布置的雷达监测单元进行实时探测，并将探测到的信息数据发送至中控单元；

步骤S12:中控单元根据预设的警戒区域对探测到的信息数据进行分析，判断是否有非法入侵的目标，若有则对非法入侵的目标进行提示预警；

步骤S13:中控单元控制布置于各监控点的光电探测系统，对非法入侵的目标进行识别和实时监控,直至入侵排除；

步骤S14:中控单元记录非法入侵过程的雷达探测数据及光电探测数据至数据库。

7.根据权利要求5所述的基于组网监控的变电站周界侵的智能识别系统的监控方法，其特征在于：所述监控分中心根据预设的判定规则，区分目标危险等级，并根据危险等级进行处理，低级危情由监控分中心进行对所控区域进行处置，高级危情由监控分中心上报监控中心。

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