CN110971469A - 一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统 - Google Patents

一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，包括激光传感模块、定位模块、安防模块、安防客户端模块和安防系统数据库；激光传感模块的输出端与定位模块的输入端电性连接；定位模块的输出端与安防模块的输入端电性连接；安防客户端模块与安防模块电性连接；安防系统数据库与安防模块电性连接。激光传感模块用于通过激光扫描得到变电站的环境数据，并将环境数据发送至所述定位模块；定位模块用于根据环境数据，计算人员空间信息，并将人员空间信息发送至所述安防模块；安防模块用于实现变电站人员安防系统的数据交互；安防客户端模块运行在终端设备上，用于供工作人员使用；安防系统数据库用于储存相关数据。

Description

一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统
技术领域
本发明涉及传感技术领域，具体涉及一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统。
背景技术
目前电力行业的人员安防系统，人员定位技术基本是基于UWB技术实现的，GPS和UWB无线定位技术商业应用相对成熟；然而GPS在山区或者有高层建筑市区，或者在室内环境的时候，GPS信号会受到干扰甚至缺失，进而导致定位精度下降，甚至不能进行导航定位；在存在较多遮挡的复杂环境条件下，UWB定位技术定位精度同样会明显下降且不稳定；变电站环境设备繁多，存在遮挡情况较多，既有室内也有室外环境，因此GPS定位技术在变电站环境应用效果不佳；而UWB定位技术在遮挡严重影响定位精度及定位稳定性的情况下，还需要人员佩戴标签设备，以及维护管理标签，增加了人员工作量和工作负担。
发明内容
本发明为了克服传统变电站环境中基于GPS定位技术和基于UWB定位技术的变电站人员安防系统无法稳定、高精准和实时地实现人员三维可视化功能的问题，提供一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，包括激光传感模块、定位模块、安防模块、安防客户端模块和安防系统数据库；其中：所述激光传感模块的输出端与所述定位模块的输入端电性连接；所述定位模块的输出端与所述安防模块的输入端电性连接；所述安防客户端模块与所述安防模块电性连接；所述安防系统数据库与所述安防模块电性连接。
上述方案中，所述激光传感模块用于通过激光扫描得到变电站的环境数据，并将环境数据发送至所述定位模块；所述定位模块用于根据环境数据，计算人员空间信息，并将人员空间信息发送至所述安防模块；所述安防模块用于实现变电站人员安防系统的数据交互；所述安防客户端模块运行在终端设备上，用于供工作人员使用；所述安防系统数据库用于储存相关数据。
所述激光传感模块包括激光数据采集终端、激光数据处理单元和激光数据发送单元；其中：所述激光数据采集终端的输出端与所述激光数据处理单元的输入端电性连接，所述激光数据处理单元的输出端与所述激光数据发送单元的输入端电性连接；所述激光数据发送单元输出端与所述定位模块的输入端电性连接。
上述方案中，激光数据采集终端通过发射和接收激光信号采集激光所扫描到的变电站环境数据，包括安防作业人员和电力设备数据信息；激光数据处理单元处理激光扫描的变电站环境数据后，激光数据发送单元通过SOCKET接口发给定位模块。
所述定位模块包括激光数据接收单元、人员空间位置计算矩阵和人员空间位置数据发送单元；其中：所述激光数据接收单元的输入端与所述激光数据发送单元的输出端电性连接；所述激光数据接收单元的输出端与所述人员空间位置计算矩阵的输入端电性连接，所述人员空间位置计算矩阵输出端与所述人员空间位置数据发送单元的输入端电性连接，所述人员空间位置数据发送单元的输出端与所述安防模块的输入端电性连接。
上述方案中，激光数据接收单元接收激光传感器系统发送激光扫描的变电站环境数据后，通过人员空间位置计算矩阵进行解析、计算，得到变电站环境中人员空间信息，人员空间位置数据发送单元通过SOCKET接口发送给定位模块。人员空间信息包括人员ID、人员空间坐标(x,y,z)，其中x为人员所在变电站水平面的横坐标；y为人员所在变电站水平面的纵坐标；z为人员所在变电站的垂直高度坐标，所述人员空间坐标(x,y,z)是基于在变电站环境中人为设定某一定点的为原点(0,0,0)的空间三维坐标系的坐标。
所述安防客户端模块包括变电站三维可视化单元、三维场景漫游单元、登录单元、激光定位人员三维可视化单元、作业任务管理单元、安防告警单元、作业轨迹回放单元和作业轨迹发送单元；其中：所述登录单元用于实现安防客户端模块的用户登录验证和登出功能；所述三维可视化单元用于实现变电站环境和电力设备的三维虚拟仿真；所述三维场景漫游单元用于实现以第一视野或第三视野在虚拟三维变电站场景中漫游行走；所述激光定位人员三维可视化单元用于在变电站虚拟三维场景中显示作业人员的运动状态和轨迹；所述安防告警单元用于根据人员空间位置预判作业人员是否处于安全区域，并弹出告警信息记录；所述作业任务管理单元用于创建任务、查询当前正在执行任务、计划任务和历史任务；所述作业轨迹回放单元用于根据保存的任务信息及作业人员轨迹坐标信息，回放作业人员的作业轨迹；所述作业轨迹发送单元的输出端与所述安防模块电性连接。
所述安防模块包括安防数据接收单元、安防数据处理单元、安防业务数据接口单元和安防系统数据库读写单元；其中：所述安防数据接收单元输入端与所述人员空间位置数据发送单元的输出端、安防系统数据库的输出端和作业轨迹发送单元的输出端分别电性连接；所述安防系统数据库读写单元访问安防系统数据库，进行数据的读写操作；所述安防业务数据接口单元为定位模块和安防客户端模块提供数据接口访问服务；所述安防数据处理单元将所述安防数据接收单元接收到的数据进行处理。
所述安防系统数据库读写单元通过TNS协议访问数据库，进行数据的读写操作。
安防业务数据接口单元包括若干安防业务数据接口，具体为人员空间信息接口、作业人员数据接口、登录接口、作业任务数据接口、工作票数据接口、电力设备台账信息接口、安防告警信息接口、历史作业轨迹信息接口。
所述的安防数据处理单元将接收的数据解码为json格式数据对象，传送到安防业务数据接口单元或存储到所述安防系统数据库；所述的安防数据处理单元将所述安防客户端模块请求的数据编码为json格式的二进制数据流，并发送给所述安防客户端模块。
所述安防系统数据库为安防系统存储数据，是安防系统数据存储介质。
所述安防系统数据库存储人员空间信息、作业人员信息、作业任务数据、工作票信息、电力设备台账信息、作业轨迹信息和安防告警信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，所述激光传感模块用于通过激光扫描得到变电站的环境数据，并将环境数据发送至所述定位模块；所述定位模块用于根据环境数据，计算人员空间信息，并将人员空间信息发送至所述安防模块；所述安防模块用于实现变电站人员安防系统的数据交互；所述安防客户端模块运行在终端设备上，用于供工作人员使用；所述安防系统数据库用于储存相关数据。不仅解决了基于GPS定位技术和基于UWB定位技术的变电站人员安防系统，无法稳定、高精准实时地实现人员三维可视化功能及无法及时准确实现安防告警功能问题；还解决了基于UWB定位技术的变电站人员安防系统需要人员佩戴标签设备，进而增加人员工作负担的问题。
附图说明
图1为本发明的整体模块流程图；
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，包括激光传感模块、定位模块、安防模块、安防客户端模块和安防系统数据库；其中：所述激光传感模块的输出端与所述定位模块的输入端电性连接；所述定位模块的输出端与所述安防模块的输入端电性连接；所述安防客户端模块与所述安防模块电性连接；所述安防系统数据库与所述安防模块电性连接。
上述方案中，所述激光传感模块用于通过激光扫描得到变电站的环境数据，并将环境数据发送至所述定位模块；所述定位模块用于根据环境数据，计算人员空间信息，并将人员空间信息发送至所述安防模块；所述安防模块用于实现变电站人员安防系统的数据交互；所述安防客户端模块运行在终端设备上，用于供工作人员使用；所述安防系统数据库用于储存相关数据。
所述激光传感模块包括激光数据采集终端、激光数据处理单元和激光数据发送单元；其中：所述激光数据采集终端的输出端与所述激光数据处理单元的输入端电性连接，所述激光数据处理单元的输出端与所述激光数据发送单元的输入端电性连接；所述激光数据发送单元输出端与所述定位模块的输入端电性连接。
上述方案中，激光数据采集终端通过发射和接收激光信号采集激光所扫描到的变电站环境数据，包括安防作业人员和电力设备数据信息；激光数据处理单元处理激光扫描的变电站环境数据后，激光数据发送单元通过SOCKET接口发给定位模块。
所述定位模块包括激光数据接收单元、人员空间位置计算矩阵和人员空间位置数据发送单元；其中：所述激光数据接收单元的输入端与所述激光数据发送单元的输出端电性连接；所述激光数据接收单元的输出端与所述人员空间位置计算矩阵的输入端电性连接，所述人员空间位置计算矩阵输出端与所述人员空间位置数据发送单元的输入端电性连接，所述人员空间位置数据发送单元的输出端与所述安防模块的输入端电性连接。
上述方案中，激光数据接收单元接收激光传感器系统发送激光扫描的变电站环境数据后，通过人员空间位置计算矩阵进行解析、计算，得到变电站环境中人员空间信息，人员空间位置数据发送单元通过SOCKET接口发送给定位模块。人员空间信息包括人员ID、人员空间坐标(x,y,z)，其中x为人员所在变电站水平面的横坐标；y为人员所在变电站水平面的纵坐标；z为人员所在变电站的垂直高度坐标，所述人员空间坐标(x,y,z)是基于在变电站环境中人为设定某一定点的为原点(0,0,0)的空间三维坐标系的坐标。
所述安防客户端模块包括变电站三维可视化单元、三维场景漫游单元、登录单元、激光定位人员三维可视化单元、作业任务管理单元、安防告警单元、作业轨迹回放单元和作业轨迹发送单元；其中：所述登录单元用于实现安防客户端模块的用户登录验证和登出功能；所述三维可视化单元用于实现变电站环境和电力设备的三维虚拟仿真；所述三维场景漫游单元用于实现以第一视野或第三视野在虚拟三维变电站场景中漫游行走；所述激光定位人员三维可视化单元用于在变电站虚拟三维场景中显示作业人员的运动状态和轨迹；所述安防告警单元用于根据人员空间位置预判作业人员是否处于安全区域，并弹出告警信息记录；所述作业任务管理单元用于创建任务、查询当前正在执行任务、计划任务和历史任务；所述作业轨迹回放单元用于根据保存的任务信息及作业人员轨迹坐标信息，回放作业人员的作业轨迹；所述作业轨迹发送单元的输出端与所述安防模块电性连接。
所述安防模块包括安防数据接收单元、安防数据处理单元、安防业务数据接口单元和安防系统数据库读写单元；其中：所述安防数据接收单元输入端与所述人员空间位置数据发送单元的输出端、安防系统数据库的输出端和作业轨迹发送单元的输出端分别电性连接；所述安防系统数据库读写单元访问安防系统数据库，进行数据的读写操作；所述安防业务数据接口单元为定位模块和安防客户端模块提供数据接口访问服务；所述安防数据处理单元将所述安防数据接收单元接收到的数据进行处理。
所述安防系统数据库读写单元通过TNS协议访问数据库，进行数据的读写操作。
安防业务数据接口单元包括若干安防业务数据接口，具体为人员空间信息接口、作业人员数据接口、登录接口、作业任务数据接口、工作票数据接口、电力设备台账信息接口、安防告警信息接口、历史作业轨迹信息接口。
所述的安防数据处理单元将接收的数据解码为json格式数据对象，传送到安防业务数据接口单元或存储到所述安防系统数据库；所述的安防数据处理单元将所述安防客户端模块请求的数据编码为json格式的二进制数据流，并发送给所述安防客户端模块。
所述安防系统数据库为安防系统存储数据，是安防系统数据存储介质。
所述安防系统数据库存储人员空间信息、作业人员信息、作业任务数据、工作票信息、电力设备台账信息、作业轨迹信息和安防告警信息。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：包括激光传感模块、定位模块、安防模块、安防客户端模块和安防系统数据库；其中：所述激光传感模块的输出端与所述定位模块的输入端电性连接；所述定位模块的输出端与所述安防模块的输入端电性连接；所述安防客户端模块与所述安防模块电性连接；所述安防系统数据库与所述安防模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述激光传感模块包括激光数据采集终端、激光数据处理单元和激光数据发送单元；其中：所述激光数据采集终端的输出端与所述激光数据处理单元的输入端电性连接，所述激光数据处理单元的输出端与所述激光数据发送单元的输入端电性连接；所述激光数据发送单元输出端与所述定位模块的输入端电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述定位模块包括激光数据接收单元、人员空间位置计算矩阵和人员空间位置数据发送单元；其中：所述激光数据接收单元的输入端与所述激光数据发送单元的输出端电性连接；所述激光数据接收单元的输出端与所述人员空间位置计算矩阵的输入端电性连接，所述人员空间位置计算矩阵输出端与所述人员空间位置数据发送单元的输入端电性连接，所述人员空间位置数据发送单元的输出端与所述安防模块的输入端电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述安防客户端模块包括变电站三维可视化单元、三维场景漫游单元、登录单元、激光定位人员三维可视化单元、作业任务管理单元、安防告警单元、作业轨迹回放单元和作业轨迹发送单元；其中：所述登录单元用于实现安防客户端模块的用户登录验证和登出功能；所述三维可视化单元用于实现变电站环境和电力设备的三维虚拟仿真；所述三维场景漫游单元用于实现以第一视野或第三视野在虚拟三维变电站场景中漫游行走；所述激光定位人员三维可视化单元用于在变电站虚拟三维场景中显示作业人员的运动状态和轨迹；所述安防告警单元用于根据人员空间位置预判作业人员是否处于安全区域，并弹出告警信息记录；所述作业任务管理单元用于创建任务、查询当前正在执行任务、计划任务和历史任务；所述作业轨迹回放单元用于根据保存的任务信息及作业人员轨迹坐标信息，回放作业人员的作业轨迹；所述作业轨迹发送单元的输出端与所述安防模块电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述安防模块包括安防数据接收单元、安防数据处理单元、安防业务数据接口单元和安防系统数据库读写单元；其中：所述安防数据接收单元输入端与所述人员空间位置数据发送单元的输出端、安防系统数据库的输出端和作业轨迹发送单元的输出端分别电性连接；所述安防系统数据库读写单元访问安防系统数据库，进行数据的读写操作；所述安防业务数据接口单元为定位模块和安防客户端模块提供数据接口访问服务；所述安防数据处理单元将所述安防数据接收单元接收到的数据进行处理。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述安防系统数据库读写单元通过TNS协议访问数据库，进行数据的读写操作。
7.根据权利要求5所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：安防业务数据接口单元包括若干安防业务数据接口，具体为人员空间信息接口、作业人员数据接口、登录接口、作业任务数据接口、工作票数据接口、电力设备台账信息接口、安防告警信息接口、历史作业轨迹信息接口。
8.根据权利要求5所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述的安防数据处理单元将接收的数据解码为json格式数据对象，传送到安防业务数据接口单元或存储到所述安防系统数据库；所述的安防数据处理单元将所述安防客户端模块请求的数据编码为json格式的二进制数据流，并发送给所述安防客户端模块。
9.根据权利要求5所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述安防系统数据库为安防系统存储数据，是安防系统数据存储介质。
10.根据权利要求9所述的一种基于激光传感技术的变电站人员安防系统，其特征在于：所述安防系统数据库存储人员空间信息、作业人员信息、作业任务数据、工作票信息、电力设备台账信息、作业轨迹信息和安防告警信息。
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