CN110881061B - 一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法 - Google Patents

一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法 Download PDF

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Abstract

一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法，每个臂式交互终端的位置与中心服务端实时信息交互，进行基于灾情现场的全域监测和数据采集，将采集到的数据发送给后方服务器上，基于现场的气象信息和环境信息给出预警等级，基于现场的经度、纬度、海拔和方向给出最近的撤退点以及撤退路径，有利于突发事件的应急处置。在无线通信模块中设置有4G、5G、WIFI、DMR、LORA等通讯方式，这样设计的好处是，在一些无网络和基站的地方，现场人员在遇到任何突发情况下，都可以通过所述通讯模块与其他设备取得联系。

Description

一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应 急处置方法
技术领域
应用于山火、危化品等涉及人员人身安全风险较高的突发事件电力应急处置现场的一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法。
背景技术
在山火、危化品等涉及人员人身安全风险较高的突发事件电力应急处置现场中，应急处置人员往往对自身所处周边环境掌握不及时、不全面，尤其是风力、风向等环境因素对山火及危化品事故过程中的处置策略影响较大，即时性要求很高，风向一变将直接影响处置策略及并危及人身安全。另外现场与现场指挥部及后方指挥中心的信息交互便捷性不够，指挥中心不能为前方提供可靠、及时的信息保障支撑，对于现场环境的突发情况不能有效应对。因此，需要一个集通信指挥、高精度定位、环境监测预警、信息交互协同、辅助决策支撑、交互处置快捷等功能于一体的处置终端应用技术，能方便人员能快速与后方及队友进行通信、信息交互，并能获取现场紧急避险判断，风险研判等信息决策支撑，为现场处置提供全面支撑保障，提高人员处置决策及避险能力。同时，由于现有的预警系统通常是统一由中控装置进行数据处理以及指令调整，若遭遇险情可能会导致中控工作负载过大而未能及时对数据或指令进行调整。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法。
具体实现方法：
步骤1：在电力应急处置现场根据地形情况，采用空间多边矢量部署策略，在处置现场周围快速部署便携式移动监测采集终端，其具备定位辅助、通信自组网、环境监测等多种功能于一体。
进一步地，结合制高点中继点或无人机中继站，快速构建现场通信网络及现场空间环境监测网络。
进一步地，实时汇集到处置现场内任意处置业务端，结合终端自身实时采集的环境监测数据。
进一步地，分析并计算当前位置的预警及风险等级，并自动进行推荐防范策略与处置策略，为现场人员提供信息决策支撑。
步骤2：移动终端利用统一通信技术将多种通信技术融合，构建自适应式空天地一体化立体通信保障体系。
进一步地，基于北斗卫星通信定位技术、天通卫星通信技术、4G及5G通信技术、WIFI通信技术、DMR数字对讲通信、LoRa无线自组网泛在电力物联网数传通信等多种通信方式组成空天地一体化通信模式，利用融合统一通信技术，将多种通信手段融合互通，并可快速进行通信模式切换。
进一步地，与指挥中心通信可基于天通与4G/5G通信方式自适应呼出，解决极端情况下现场与指挥中心之间的通信回传问题，4G/5G模式下可实现实时视频回传及视频会商功能，在天通卫星通信模式下可实现语音呼叫及9.6kbps数据信息交互及语音对讲功能，并获取指挥中心数据支持，实现GIS可视化定位三维展现。
进一步地，利用DMR数字对讲模块，实现与应急处置队友之间的3～5km范围内的自组网对讲通信。
进一步地，利用LoRa无线自组网泛在物联网数传通信技术可快速与地面基站、移动端、无人机之间实现无中心化的立体化自组网互联通信方式，构建现场的多端点互联网络，终端之间可以自由组合，自适应快速互联耦合，多跳互联通信，进行端与端之间的信息交互与通信。
进一步地，部署的便携式移动监测采集终端及现场指挥点互联，将多点便携气象环境监测预警识别终端、无人机气象监测点及现场气象环境要素等环境数据进行快速汇集，自动识别各监测点距离，形成对电力应急处置山火、危化品等现场的立体化监测通信网，以便于利用多边场气象环境要素耦合立体分析现场山火蔓延及危化品扩散影响。
步骤3：移动终端构建空天地一体化立体化高精度定位体系。
进一步地，利用北斗/GPS卫星导航技术，并利用PPK动态后处理技术，结合多个同步监测基准站接收机对卫星的载波相位观测量。
进一步地，利用GPS定位技术进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，实现移动端及无人机等的高精度空间定位，可方便现场人员及指挥中心快速精确定位现场人员位置。
进一步地，依托LoRa无线自组网泛在物联网数传通信组网节点自主定位的欧几里得定位算法、鲁棒定位算法及N跳复合等定位算法确定人员移动端、无人机与多个便携式智能监测定位端的几何矢量位置，形成立体化的地理空间高精度定位。
进一步地，位置信息包括经度、纬度和海拔，在三维GIS地图上进行可视化呈现。
步骤4：利用微气象环境监测预警识别技术，采用超声测风传感器、重力传感器、陀螺仪、气压传感器、温湿度传感器、加速度传感器、距离传感器等多种传感器技术，实现温度、湿度、气压、风速、风向等多个气象环境要素及二氧化碳、有毒气体等数据的测量与监测。
进一步地，将获得的温度、湿度、气压、风速、风向、二氧化碳以及有毒气体传送到后台服务器上，服务器根据温度、湿度、气压、风速、风向计算出灾情等级，根据二氧化碳、有毒气体数据计算出环境危险程度。
进一步地，采用光学心率传感器、生物电阻抗传感器等技术实现对人体生命特征的信息监测与采集，包括心率、呼吸率等，根据心率和呼吸率判断人的生命体征情况，及时对现场人员人身安全进行预警与告警。
进一步地，终端具备IP68以上防护级别要求，防爆耐热耐燃防护要求，臂式半弧形设计，方便贴合手臂佩戴，安全卡扣，避免脱落；曲面屏触控操控，自适应感光并自动调整屏幕亮度，适合人眼在暗光及强光环境下观看；内置摄像头，可实现人脸识别登录及考勤，支持蓝牙便携摄像头接入，可头盔佩戴，实现高清移动视频回传。
步骤5：采用OLED曲面屏信息交互及AI人工智能语音识别辅助技术进行人机交互，可通过触控及语音识别的方式进行信息的分析、信息的调用等控制；利用AI人工智能语音助手深度学习辅助技术，可协助进行实时高清1080P视频回传、多媒体信息上报及快报、三维GIS实时定位、队员实时位置查询及信息交互功能。
步骤6：实时获取位置信息，包括：经度、纬度以及海拔，并将其发送给后台服务器上，结合之前发送的风向，撤退模块计算撤退点以及撤退路径。
进一步地，撤退模块还包括根据对队员的实时计算队员的撤退速度和方向，并根据队员的撤退速度和方向实时调整撤退路径和候选撤退点。
进一步地，根据撤退模块中的导航功能，将当前点到撤退点之间的路线展示给现场人员。
步骤7：根据预警等级利用告警模块进行不同程度的声光告警。
本发明的优点在于：
基于每个臂式交互终端的位置与中心服务端实时信息交互，进行基于灾情现场的全域监测和数据采集，将采集到的数据发送给后方服务器上，基于现场的气象信息和环境信息给出预警等级，基于现场的经度、纬度、海拔和方向给出最近的撤退点以及撤退路径，有利于突发事件的应急处置；在人员撤退时，实时获取撤退人员的速度和方向，并实时调整撤退的路径和备选撤退点，以确保人员的安全性；在无线通信模块中设置有4G、5G、WIFI、DMR、LORA等通讯方式，这样设计的好处是，在一些无网络和基站的地方，现场人员在遇到任何突发情况下，都可以通过所述通讯模块与其他设备取得联系。同时，通过设置独立的数据装置预计控制装置能够降低系统内各装置的工作压力，令系统对各项流程处理更加高效。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1示出了突发事件电力应急处置空天地全域监测智能识别预警技术的流程框架。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法。所述方法包括：
步骤1：在电力应急处置现场根据地形情况，采用空间多边矢量部署策略，在处置现场周围快速部署便携式移动监测采集终端，其具备定位辅助、通信自组网、环境监测等多种功能于一体。
进一步地，结合制高点中继点或无人机中继站，快速构建现场通信网络及现场空间环境监测网络。
进一步地，实时汇集到处置现场内任意处置业务端，结合终端自身实时采集的环境监测数据。
进一步地，分析并计算当前位置的预警及风险等级，并自动进行推荐防范策略与处置策略，为现场人员提供信息决策支撑。
步骤2：移动终端利用统一通信技术将多种通信技术融合，构建自适应式空天地一体化立体通信保障体系。
进一步地，基于北斗卫星通信定位技术、天通卫星通信技术、4G及5G通信技术、WIFI通信技术、DMR数字对讲通信、LoRa无线自组网泛在电力物联网数传通信等多种通信方式组成空天地一体化通信模式，利用融合统一通信技术，将多种通信手段融合互通，并可快速进行通信模式切换。
进一步地，指挥中心中通过设置独立的控制装置与各个装置间进行各类控制信号的传输，具体地，指挥中心能够接收到终端的通信模式切换请求后，经指挥中心确认后，该通信模式切换指令为控制指令，则通知控制装置生成相关控制指令后，将该通信模式切换指令进行转发。同时，指挥中心还设置独立的数据处理装置，该数据处理装置仅通过控制装置发送的指令针对数据进行收集、统计以及转发等，并不生成控制指令。
进一步地，与指挥中心通信可基于天通与4G/5G通信方式自适应呼出，解决极端情况下现场与指挥中心之间的通信回传问题，4G/5G模式下可实现实时视频回传及视频会商功能，在天通卫星通信模式下可实现语音呼叫及9.6kbps数据信息交互及语音对讲功能，并获取指挥中心数据支持，实现GIS可视化定位三维展现。
进一步地，利用DMR数字对讲模块，实现与应急处置队友之间的3～5km范围内的自组网对讲通信。
进一步地，利用LoRa无线自组网泛在物联网数传通信技术可快速与地面基站、移动端、无人机之间实现无中心化的立体化自组网互联通信方式，构建现场的多端点互联网络，终端之间可以自由组合，自适应快速互联耦合，多跳互联通信，进行端与端之间的信息交互与通信。
进一步地，部署的便携式移动监测采集终端及现场指挥点互联，将多点便携气象环境监测预警识别终端、无人机气象监测点及现场气象环境要素等环境数据进行快速汇集，自动识别各监测点距离，形成对电力应急处置山火、危化品等现场的立体化监测通信网，以便于利用多边场气象环境要素耦合立体分析现场山火蔓延及危化品扩散影响。
步骤3：移动终端构建空天地一体化立体化高精度定位体系。
进一步地，利用北斗/GPS卫星导航技术，并利用PPK动态后处理技术，结合多个同步监测基准站接收机对卫星的载波相位观测量。
进一步地，利用GPS定位技术进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，实现移动端及无人机等的高精度空间定位，可方便现场人员及指挥中心快速精确定位现场人员位置。
进一步地，依托LoRa无线自组网泛在物联网数传通信组网节点自主定位的欧几里得定位算法、鲁棒定位算法及N跳复合等定位算法确定人员移动端、无人机与多个便携式智能监测定位端的几何矢量位置，形成立体化的地理空间高精度定位。
进一步地，位置信息包括经度、纬度和海拔，在三维GIS地图上进行可视化呈现。
步骤4：利用微气象环境监测预警识别技术，采用超声测风传感器、重力传感器、陀螺仪、气压传感器、温湿度传感器、加速度传感器、距离传感器等多种传感器技术，实现温度、湿度、气压、风速、风向等多个气象环境要素及二氧化碳、有毒气体等数据的测量与监测。
进一步地，将获得的温度、湿度、气压、风速、风向、二氧化碳以及有毒气体传送到后台服务器上，服务器根据温度、湿度、气压、风速、风向计算出灾情等级，根据二氧化碳、有毒气体数据计算出环境危险程度。
进一步地，采用光学心率传感器、生物电阻抗传感器等技术实现对人体生命特征的信息监测与采集，包括心率、呼吸率等，根据心率和呼吸率判断人的生命体征情况，及时对现场人员人身安全进行预警与告警。
进一步地，终端具备IP68以上防护级别要求，防爆耐热耐燃防护要求，臂式半弧形设计，方便贴合手臂佩戴，安全卡扣，避免脱落；曲面屏触控操控，自适应感光并自动调整屏幕亮度，适合人眼在暗光及强光环境下观看；内置摄像头，可实现人脸识别登录及考勤，支持蓝牙便携摄像头接入，可头盔佩戴，实现高清移动视频回传。
步骤5：采用OLED曲面屏信息交互及AI人工智能语音识别辅助技术进行人机交互，可通过触控及语音识别的方式进行信息的分析、信息的调用等控制；利用AI人工智能语音助手深度学习辅助技术，可协助进行实时高清1080P视频回传、多媒体信息上报及快报、三维GIS实时定位、队员实时位置查询及信息交互功能。
步骤6：实时获取位置信息，包括：经度、纬度以及海拔，并将其发送给后台服务器上，结合之前发送的风向，撤退模块计算撤退点以及撤退路径。
进一步地，所述撤退模块还包括根据对队员的实时计算队员的撤退速度和方向，并根据队员的撤退速度和方向实时调整候选撤退点。
进一步地，根据撤退模块中的导航功能，将当前点到撤退点之间的路线展示给现场人员。
步骤7：根据预警等级利用告警模块进行不同程度的声光告警。
基于每个臂式交互终端的位置与中心服务端实时信息交互，进行基于灾情现场的全域监测和数据采集，将采集到的数据发送给后方服务器上，基于现场的气象信息和环境信息给出预警等级，有利于突发事件的应急处置；基于现场的经度、纬度、海拔和风向给出最近的撤退点以及撤退路径，利用以上四个维度的撤退路径的计算，有利于决策出更加准确的撤退路径、撤退的方向和区域；在人员撤退时，实时获取撤退人员的速度和方向，并实时调整撤退的路径和备选撤退点，以确保人员的安全性；在无线通信模块中设置有4G、5G、WIFI、DMR、LORA等通讯方式，其优点是，在一些无网络和基站的地方，现场人员在遇到任何突发情况下，都可以通过所述通讯模块与其他设备取得联系。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于泛在电力物联网的臂式终端综合感知及智能交互应急处置方法，所述方法包括：
步骤1：在电力应急处置现场根据地形情况，采用空间多边矢量部署策略，在处置现场周围快速部署便携式移动监测采集终端，其具备定位辅助、通信自组网、环境监测多种功能于一体；结合制高点中继点或无人机中继站，快速构建现场通信网络及现场空间环境监测网络；
步骤2：便携式移动监测采集终端利用统一通信技术将多种通信技术融合，构建自适应式空天地一体化立体通信保障体系；便携式移动监测采集终端具备IP68以上防护级别要求，防爆耐热耐燃防护要求，臂式半弧形设计，方便贴合手臂佩戴，安全卡扣，避免脱落；
指挥中心中通过设置独立的控制装置实现各类控制信号的传输，指挥中心接收到便携式移动监测采集终端的通信模式切换请求后，经指挥中心确认，指挥中心通知控制装置生成控制指令，该控制指令为通信模式切换指令，控制装置将该通信模式切换指令进行转发；同时，指挥中心还设置独立的数据处理装置，该数据处理装置仅通过控制装置发送的指令针对数据进行收集、 统计以及转发，并不生成控制指令；
步骤3：便携式移动监测采集终端构建空天地一体化立体化高精度定位体系；用北斗/GPS卫星导航技术，并利用PPK动态后处理技术，结合多个同步监测基准站接收机对卫星的载波相位观测量，利用GPS定位技术进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，实现便携式移动监测采集终端及无人机的高精度空间定位，可方便现场人员及指挥中心快速精确定位现场人员位置；依托LoRa无线自组网泛在物联网数传通信组网节点自主定位的欧几里得定位算法、鲁棒定位算法及N跳复合定位算法确定人员、无人机的几何矢量位置，形成立体化的地理空间高精度定位；位置信息包括经度、纬度和海拔，在三维GIS地图上进行可视化呈现；
步骤4：实现温度、湿度、气压、风速、风向多个气象环境要素及二氧化碳、有毒气体数据的测量与监测；
步骤5：采用OLED曲面屏信息交互及AI人工智能语音识别辅助技术进行人机交互；
步骤6：实时获取位置信息，包括：经度、纬度以及海拔，并将其发送给后台服务器上，结合之前发送的风向，计算撤退点以及撤退路径；
步骤7：根据预警等级利用告警模块进行不同程度的声光告警。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：基于北斗卫星通信定位技术、天通卫星通信技术、4G及5G通信技术、WIFI通信技术、DMR数字对讲通信、LoRa无线自组网泛在电力物联网数传通信多种通信方式组成空天地一体化通信模式，利用融合统一通信技术，将多种通信手段融合互通，并可快速进行通信模式切换。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：采用超声测风传感器、重力传感器、陀螺仪、气压传感器、温湿度传感器、加速度传感器、距离传感器多种传感器技术，实现温度、湿度、气压、风速、风向多个气象环境要素及二氧化碳、有毒气体数据的测量与监测；将获得的温度、湿度、气压、风速、风向、二氧化碳以及有毒气体传送到后台服务器上，服务器根据温度、湿度、气压、风速、风向计算出灾情等级，根据二氧化碳、有毒气体数据计算出环境危险程度；采用光学心率传感器、生物电阻抗传感器技术实现对人体生命特征的信息监测与采集，包括心率、呼吸率，根据心率和呼吸率判断人的生命体征情况，及时对现场人员人身安全进行预警与告警。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：采用OLED曲面屏信息交互及AI人工智能语音识别辅助技术进行人机交互，可通过触控及语音识别的方式进行信息的分析、信息的调用控制；利用AI人工智能语音助手深度学习辅助技术，可协助进行实时高清1080P视频回传、多媒体信息上报及快报、三维GIS实时定位、队员实时位置查询及信息交互功能。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6包括：撤退模块还包括根据对队员的位置实时计算队员的撤退速度和方向，并根据队员的撤退速度和方向实时调整候选撤退点。
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