CN110989478A - 一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，包括云主站层、通讯网络层、现场感知监控层，由现场感知监控层的传感器采集的数据在由本地物联网智能网关机（边缘控制器）计算处理后，经过通信网络层发送到云主站层，云主站层可以接受客户端的数据请求查看或并将控制命令、参数等数据经过通信网络层发送到现场感知监控层，并且整个系统的通信过程具有强大的安全防护保证。本发明一方面可有效实现对配电房内运行环境、工作人员工作状态进行全面监测及控制，另一方面在运行中，有效的提高了各级配电房运行控制管理的效率，提高管理监控系统组网构成的灵活性、拓展及维护的便捷性，通过提高系统冗余性达到提高配电房监控管理的抗故障能力，并降低维护及建设成本。

Description

一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，属于配电自动化技术领域。

背景技术

随着电力工业的飞速发展，电力供需矛盾发生了很大的变化，特别是随着电力企业改革的进一步加速，如何利用高新科技手段来适应市场经济，如何提高效率，降低成本，实现高效优质服务，已经成为实现用电营销现代化的重要任务。

长期以来，配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一，一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房浸水导致设备损坏、配电房设备被盗等，既容易烧毁设备，也容易影响用户正常的用电情况，而这些故障却常常被人们忽视。但多年来，由于低压配电网络缺乏这方面的检测手段，一般都在每年或每季的几个典型日，由工作人员逐个测量配电装置及巡检，结果是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。为此，研发、推广配电网络的智能监控是十分必要的。

配电站房智能辅助监控系统是整套电能管理系统中的重要的一个环节，它一般以低压网中的380V开关、配电房环境温度、配电房环境湿度及配电房的防盗为监测对象，使电力部门及时了解供电设备运行及环境状况，利用现代化的配电房监控手段进行实时监测与控制，可给用电管理提供直接的、便利的技术支持，为电网规划、电力调度、用电营销管理、营销服务水平、用电检查、电能计量管理等提供科学的分析依据。

因此针对这一问题，迫切需要开发一款运行效率高，系统构成灵活且运行及维护成本低廉、运行抗故障能力好的配电房用管理监控系统，以满足实际工作的需要。

发明内容

为了解决现有技术和管理手段上的一些不足，本发明根据物联网技术提出了一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法。

为了实现上面提到的效果，提出了一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其包括以下步骤：

一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，所述的配电房智能辅助监控系统包括云主站层、通讯网络层、现场感知监控层，由现场感知监控层的传感器采集的数据在由本地物联网智能网关机（边缘控制器）计算处理后，经过通信网络层发送到云主站层，云主站层可以接受客户端的数据请求并将控制命令、参数等数据经过通信网络层发送到现场感知监控层，并且整个系统的通信过程具有强大的安全防护保证。

进一步的，所述的云主站层包括客户接入服务器、流媒体服务器、管理服务器、通信服务器、数据库服务器等。客户接入服务器负责WEB和外部客户的接口、配电房各类数据的展示以及各类报表的生成等功能；流媒体服务器负责收集配电房的视频数据给管理服务器，建立客户端与配电房的连接；通信服务器负责与配电房的数据交互和处理；管理服务器负责对用户、设备、信息进行统一集中存储和管理；数据库服务器负责信息的存储及提供信息查询。

进一步的，所述的所有软件服务都是基于云计算平台为基础的服务器系统，具备大数据计算服务、安全服务和高性能服务器、云数据库、云网络等云基础服务特征；PC客户端、手机客户端和巡检监控工作站可以通过因特网实现登录和业务处理。

进一步的，所述的通讯网络层既可以是电力专用网络也可以是公用网络，既可以是光纤等有线网络也可以是4G/5G等无线网络。

进一步的，所述的现场感知监控层包括物联网智能网关机（边缘控制器）、传感器（如温湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、水位传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器）、监控设备（如火灾自动报警系统、门禁系统、视频监控系统）。物联网智能网关机（边缘控制器）对下进行传感器数据的收集和处理、对监控设备进行数据收集和控制，对上与云主站之间进行数据的交互处理，包括协议转换、加解密处理等；温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统均位于配电房内，且温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统环绕配电房电气设备均布；水浸传感器、水位传感器若干，嵌于配电房的电缆沟内，且由一个水浸传感器和一个水位传感器构成的工作组，沿电缆沟轴线均布，两个工作组间间距不大于50厘米；风速传感器若干，各风速传感器分别位于配电房内各出风口和回风口处。

进一步的，所述的物联网智能网关机（边缘控制器）具备强大的数据采集、处理能力和各种设备的接入能力，具有16路开关量输入、16路开关量输出、8路自适应RS485/RS232接入、2组门禁控制接口、6组以太网接口、Zigbee/LoRa无线接入、4G/5G/NB-IoT上传云端接口、视频接入和存储、本地数据处理和逻辑控制功能，完全实现智能配电房物联网边缘控制器功能。

进一步的，所述的传感器具备电池供电或外部24V电源供电，具有Zigbee或LoRa或NB-IoT无线通信功能或RS485串口通信功能。

本发明系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强、操控作业简单方便，一方面可有效实现对配电房内运行环境、工作人员工作状态进行全面监测及控制，从而极大的提高了配电房管理工作效率，并便于及时发现配电房运行存在的安全隐患和工作人员操作失，提高配电房运行安全性，另一方面在运行中，有效的提高了各级配电房运行控制管理的效率，提高管理监控系统组网构成的灵活性和拓展及维护的便捷性，通过提高系统冗余性达到提高配电房监控管理的抗故障能力，并降低维护及建设成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明业务数据流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，所述的配电房智能辅助监控系统包括云主站层、通讯网络层、现场感知监控层，由现场感知监控层的传感器采集的数据在由本地物联网智能网关机（边缘控制器）计算处理后，经过通信网络层发送到云主站层，云主站层可以接受客户端的数据请求并将控制命令、参数等数据经过通信网络层发送到现场感知监控层，并且整个系统的通信过程具有强大的安全防护保证。

其中，所述的云主站层包括客户接入服务器、流媒体服务器、管理服务器、通信服务器、数据库服务器等。客户接入服务器负责WEB和外部客户的接口、配电房各类数据的展示以及各类报表的生成等功能；流媒体服务器负责收集配电房的视频数据给管理服务器，建立客户端与配电房的连接；通信服务器负责与配电房的数据交互和处理；管理服务器负责对用户、设备、信息进行统一集中存储和管理；数据库服务器负责信息的存储及提供信息查询。

进一步优化的，所述的所有软件服务都是基于云计算平台为基础的服务器系统，具备大数据计算服务、安全服务和高性能服务器、云数据库、云网络等云基础服务特征；PC客户端、手机客户端和巡检监控工作站可以通过因特网实现登录和业务处理。

此外，所述的通讯网络层既可以是电力专用网络也可以是公用网络，既可以是光纤等有线网络也可以是4G/5G等无线网络。

重点说明的，所述的现场感知监控层包括物联网智能网关机（边缘控制器）、传感器（如温湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、水位传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器）、监控设备（如火灾自动报警系统、门禁系统、视频监控系统）。物联网智能网关机（边缘控制器）对下进行传感器数据的收集和处理、对监控设备进行数据收集和控制，对上与云主站之间进行数据的交互处理，包括协议转换、加解密处理等；温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统均位于配电房内，且温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统环绕配电房电气设备均布；水浸传感器、水位传感器若干，嵌于配电房的电缆沟内，且由一个水浸传感器和一个水位传感器构成的工作组，沿电缆沟轴线均布，两个工作组间间距不大于50厘米；风速传感器若干，各风速传感器分别位于配电房内各出风口和回风口处。

进一步优化的，所述的物联网智能网关机（边缘控制器）具备强大的数据采集、处理能力和各种设备的接入能力，具有16路开关量输入、16路开关量输出、8路自适应RS485/RS232接入、2组门禁控制接口、6组以太网接口、Zigbee/LoRa无线接入、4G/5G/NB-IoT上传云端接口、视频接入和存储、本地数据处理和逻辑控制功能，完全实现智能配电房物联网边缘控制器功能。所述的传感器具备电池供电或外部24V电源供电，具有Zigbee或LoRa或NB-IoT无线通信功能或RS485串口通信功能。

本发明在具体实施中，其中：

监控内容为：

1、实时监测区域内的温度、湿度、水浸、SF6泄漏，同时支持与其它子系统的联动控制，如当温度过高时自动联动启动空调进行制冷。

2、系统可对温度和湿度参数设定越限阀值（包括上下限、恢复上下限），一旦温湿度发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示，并第一时间发出手机短信等对外报警。

3、提供曲线记录，直观显示实时及历史曲线，可查询一年内相应参数的历史曲线及具体时间的参数值（包括最大值、最小值），并可将历史曲线导出为EXCEL格式，方便管理员全面了解配电室内的温湿度状况。

此外，由于普通空调不具有智能接口，给每台普通空调加装1个学习型遥控器，通过学习型遥控器自带的RS485智能接口将信号接入智能网关机（边缘控制器）；通过空调状态开关量变送器检测普通空调电源线的电流信号，转换成开关量信号后接入智能网关机（边缘控制器），由云主站软件进行普通空调开关机控制和运行状态的实时监测。

4、对通道进出权限、进出时段的管理，具备消防联动功能，在出现火情时门禁系统可以自动打开所有电控锁让里面的人随时逃生；同时门禁控制器能够储存所有的进出记录、状态记录，可实时上传云主站管理软件；具备网络设置管理功能，可以在网络上任何一台授权计算机对整个系统进行设置监控查询管理，管理人员可以实时查看每个出入口人员的进出情况、每个门的状态（包括门的开关，各种非正常状态报警等），并确保管理人员可按不同的查询条件查询，对出入记录进行查询。

与此同时，配电室平时是无人值守状态，室内大门上方部署有红外双鉴，一旦有人员进入，就会触发报警。除了非法入侵人员，平时工作人员也会来定期巡检或设备检修，该类情况属于正常情况，无需报警。现场就需要部署报警布撤防设备：在正常进入情况下，对红外双鉴进行撤防；当工作人员离开时，再进行布防；当工作人员离开忘记布防时，也可进行远程布防。

5、视频监控时，用高清带红外功能球机加硬盘录像机的方式实现视频监控站控层布设，摄像头数量根据开关间隔数量定，实现如下功能：

1）常态运行时，不进行实时视频上送，本地视频存储，通过硬盘录像机进行20天的数据保存，具备红外夜视功能；

2）通过云主站系统可进行视频实时查看及历史数据调阅；

3）进行预置点位设置，当调度人员对开关进行遥控、挂牌操作时，视频摄像机自动转向被操作的开关，可视频监视开关动作情况。

4）终端管理系统能够灵活方便的配置视频摄像终端通信通道，包括远端设备 IP 地址、用户名、密码、通道帧率、通道码流、视频分辨率；可预先监视方案；

5)通过云台控制，运行维护人员可通过站端视频单元对站内设备或现场进行监视，对站端任一摄像机进行（左右、上下、远景/近景、远焦/近焦）控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；对于带预置位的云台或球机，操作人员能直接进行预置位的操作。

6）联动视频支持，支持树形方式展开选择所需监控的视频，实时监视各配电站房视频信息，可以同时查看任意显示的监控目标视频信息，支持多画面分割显示或回放同一变电站多路实时视频或多个变电站单路实时视频；支持通过配电站房平面布置图或一次接线图上进行布防、撤防、告警状态直接查看相关视频；支持多台监控工作站同时查看任意配电站房的视频图像；具备视频自动巡视功能和人工监视功能（可对设定的监视区域进行人工选择监视）；具备视频自动复位功能，即可对监控点的摄像机设定默认监视状态，正常状态下摄像机保持默认状态，在控制完成的可设定的时间段内恢复默认监视状态；支持对视频的手动录像功能，对任一帧实时视频抓拍后以 JPEG 或 BMP 的图片格式进行保存；

7）联动录像管理，可以远程设置站端系统的录像规则，实现手动录像、计划录像、告警触发录像、移动侦测录像等录像方式；支持多个客户端同时显示、存储、检索、回放所选各站房的多个摄像机视频；支持远程回放按照时间检索的历史视频、告警录像和计划存储的本地录像，回放支持单帧、慢放、常速、快速、进度条拖放等方式，回放时支持画面放大、缩小、局部放大等操作，支持显示效果的调节，包括画面亮度、对比度、饱和度、色调等；

8）视频控制功能，支持对视频监控设备进行控制，控制范围包括：

摄像机（包括云台、镜头等）；

可以对摄像机进行视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，支持用鼠标拖曳的方式控制摄像机的监控方位、视角，实现快速拉近、推远、定焦被监控对象；

支持对有预置位的摄像机添加、删除、修改、调用、查询预置位的操作；

能对云台摄像机或球机多个预置位、多条巡航线路、多个巡航方案的进行设定，可以设定在不同的时间段执行不同的巡航方案；

可以对摄像机设置长时间驻留的预置位，系统在用户对该摄像机控制操作结束后设定的时间段内，使摄像机回复到默认的监视位置；

支持按照事先制定好的策略进行布防/撤防，支持通过变电站平面布置图或一次接线图进行布防和撤防控制；

可以远程控制声光告警设备，例如：警铃警笛等；支持用户权限管理提供优先级划分，高优先级用户可以在低优先级用户使用时获取控制权，低优先级用户不能再使用，同级别的用户满足先到先得的原则获得控制权，高优先级用户对视频图像的操作信息（屏蔽、抢占、锁定等操作）以及释放这些操作时应能对低优先级用户给出提示；

9）视频预览及轮巡功能

可实现16个视频通道25帧实时D1画面监视预览，并且可做到（16、9、4、1）通道画面可调节；

具有灵活的通道轮巡功能，用户可指定（16、9、4、1）画面模式，所有通道或某些通道按照计划实现自动轮巡功能，在可设定轮巡时间间隔（2秒~10秒）进行定时滚动切换，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同的摄像机、同一摄像机的不同预置位等；

具有移动侦测（画面异动）报警、视频信号丢失报警、视频遮挡报警、控制线缆断线报警以及解码器故障报警功能；

10）视频录像功能 实现手动录像、定时录像、报警触发录像，支持画面移动侦测触发录像功能，包括：

录像查询功能

根据权限可回放任一摄像头的历史图像（时间可设）及报警录像资料，同时也可查询本机手动录像资料，录像查询可按时间、地点、报警性质查询。录像资料回放方式有逐帧、慢放、常速、快速以及放大/缩小、手动拍照等多种方式, 每路录像支持按D1格式回放, 系统可连续录像，每路图像的存储时间根据系统存储空间大小而定。

随机录像、拍照、存盘功能

可实现手动随机录像、拍照功能，拍照后可存放成JPEG或BMP格式的图像，可以保存在本机，供数据交换使用。

录像管理功能

(1) 具有可显示、存储、检索、回放所选摄像机实时图像及图像回放编辑功能。

(2) 硬盘空间管理功能，硬盘空间不足时报警。

11）云台、镜头控制功能 操作人员能对任一摄像机进行远程控制，实现对摄像机俯仰、方位、焦距的调整。对带有预置位功能的云台，操作人员能直接进行云台的预置位调用。

云台、镜头操作方式分为两种：

（1）在视频画面上直接操作云台控制。视频画面拖动鼠标操作方式，该种方式具有灵活便捷的优势，符合常人操作意识形态，如鼠标上、下、左、右移动就可实现云台控制；

（2）控制台操作。用鼠标点击云台控制台上、下、左、右按键实现云台操作。

本发明系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强、操控作业简单方便，一方面可有效实现对配电房内运行环境、工作人员工作状态进行全面监测及控制，从而极大的提高了配电房管理工作效率，并便于及时发现配电房运行存在的安全隐患和工作人员操作失，提高配电房运行安全性，另一方面在运行中，有效的提高了各级配电房运行控制管理的效率，提高管理监控系统组网构成的灵活性和拓展及维护的便捷性，通过提高系统冗余性达到提高配电房监控管理的抗故障能力，并降低维护及建设成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的配电房智能辅助监控系统包括云主站层、通讯网络层、现场感知监控层，由现场感知监控层的传感器采集的数据在由本地物联网智能网关机（边缘控制器）计算处理后，经过通信网络层发送到云主站层，云主站层可以接受客户端的数据请求并将控制命令、参数等数据经过通信网络层发送到现场感知监控层，并且整个系统的通信过程具有强大的安全防护保证。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的云主站层包括客户接入服务器、流媒体服务器、管理服务器、通信服务器、数据库服务器等，

客户接入服务器负责WEB和外部客户的接口、配电房各类数据的展示以及各类报表的生成等功能；流媒体服务器负责收集配电房的视频数据给管理服务器，建立客户端与配电房的连接；通信服务器负责与配电房的数据交互和处理；管理服务器负责对用户、设备、信息进行统一集中存储和管理；数据库服务器负责信息的存储及提供信息查询。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的所有软件服务都是基于云计算平台为基础的服务器系统，具备大数据计算服务、安全服务和高性能服务器、云数据库、云网络等云基础服务特征；PC客户端、手机客户端和巡检监控工作站可以通过因特网实现登录和业务处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的通讯网络层既可以是电力专用网络也可以是公用网络，既可以是光纤等有线网络也可以是4G/5G等无线网络。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的现场感知监控层包括物联网智能网关机（边缘控制器）、传感器（如温湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、水位传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器）、监控设备（如火灾自动报警系统、门禁系统、视频监控系统），

物联网智能网关机（边缘控制器）对下进行传感器数据的收集和处理、对监控设备进行数据收集和控制，对上与云主站之间进行数据的交互处理，包括协议转换、加解密处理等；温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统均位于配电房内，且温湿度传感器、SF6/O2探测器、亮度传感器、空气质量传感器、火灾自动报警系统、视频监控系统环绕配电房电气设备均布；水浸传感器、水位传感器若干，嵌于配电房的电缆沟内，且由一个水浸传感器和一个水位传感器构成的工作组，沿电缆沟轴线均布，两个工作组间间距不大于50厘米；风速传感器若干，各风速传感器分别位于配电房内各出风口和回风口处。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的物联网智能网关机（边缘控制器）具备强大的数据采集、处理能力和各种设备的接入能力，具有16路开关量输入、16路开关量输出、8路自适应RS485/RS232接入、2组门禁控制接口、6组以太网接口、Zigbee/LoRa无线接入、4G/5G/NB-IoT上传云端接口、视频接入和存储、本地数据处理和逻辑控制功能，完全实现智能配电房物联网边缘控制器功能。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的配电房智能辅助监控方法，其特征在于：所述的传感器具备电池供电或外部24V电源供电，具有Zigbee或LoRa或NB-IoT无线通信功能或RS485串口通信功能。

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