CN111599031A - 一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统，方法包括：采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；智能分析服务单元基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理，包括：机器人状态、工况数据分析，设备表计图像识别分析，状态指示图像识别分析，设备设施外观异常诊断，异物入侵告警，烟火识别主动告警，传感器采集数据分析。通过本发明能够提高机器人巡检数据的采集和分析效率。

Description

一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统

技术领域

本发明属于电力设备数据采集分析技术领域，具体涉及一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统。

背景技术

随着国家电网的发展及电力技术的进步，变电站、配电所的信息化、智能化水平不断地提高，机器人巡检替代了人工巡检的工作。

现有巡检机器人以常规无线通信方式为主，不能满足采集数据安全接入内网的要求，且在长距离电力管廊通信时无线信号难以覆盖。机器人巡检时采集的大量数据，不能够进行更全面、快速、准确的统计分析处理，不能准确的获得设备存在的故障或异常，提前预警可能发生的故障。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，包括：

采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；

采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；

智能分析服务单元通过消息队列接收数据，基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理。

所述采集前置机与机器人之间建立有TCP通信连接。

所述巡检机器人和采集前置机之间需采用电力载波的方式进行通信。

在一些实施例中，所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，智能分析服务单元包括：机器人状态、工况数据分析；机器人工况数据包括：机器人定值的正常、错误，电机的空闲、工作、正常、故障，前方、后方、垂直方向障碍的正常、停机，传感器的正常、告警；机器人状态数据包括：坐标数据、速度数据、摄像头位置、运动方向障碍物距离、传感器值，当前巡检任务、运行模式、运行状态；

基于接收到的机器人状态、工况数据，对机器人进行故障、缺陷统计分析，判断出机器人本体运行情况。

在一些实施例中，所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，智能分析服务单元包括：设备表计图像识别分析；基于接收到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果。

进一步的，按照识别策略分为数字型仪表、指针型仪表和机械状态型仪表。

在一些实施例中，所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，智能分析服务单元包括状态指示图像识别分析；基于接收到的图片，对断路器、隔离开关一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

智能分析服务单元包括设备设施外观异常诊断；基于接收到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线设备外观及部件，户外机构箱、端子箱设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警；

智能分析服务单元包括异物入侵告警：基于接收到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，判断周界人员、异物入侵、异物占道现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险；

智能分析服务单元包括烟火识别主动告警：基于接收到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类重点设备，利用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；利用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险。

智能分析服务单元包括传感器采集数据分析：基于接收到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音是否存在异常进行判断，分析出设备是否故障或异常。

第二方面，提供一种电力巡检机器人巡检数据采集分析系统，包括：

前置服务单元，采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；

消息队列服务单元，采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；

智能分析服务单元，基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理。

在一些实施例中，所述智能分析服务单元包括：

设备表计图像识别分析模块；基于接收到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

状态指示图像识别分析；基于接收到的图片，对断路器、隔离开关一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

设备设施外观异常诊断模块；基于接收到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线设备外观及部件，户外机构箱、端子箱设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警；

异物入侵告警模块；基于接收到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，判断周界人员、异物入侵、异物占道现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险；

烟火识别主动告警模块；基于接收到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类重点设备，利用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；利用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险；

传感器采集数据分析模块；基于接收到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音是否存在异常进行判断，分析出设备是否故障或异常。

本发明通过研究无线加密通信和电力载波通信在机器人数据传输中的应用特点，实现为不同应用场景提供通信解决方案。

研究图像识别、视觉分析技术在巡检机器人上的应用，通过对采集图像进行分析和评估，实现设备温度采集、仪表读数、开关压板状态、装置指示灯状态、环境噪音、室内气体等内容的监测和分析功能。

通过机器学习算法和大数据分析，提高机器人的智慧，识别数据异常，挖掘设备或系统的潜在异常，对数据进行趋势分析，提前预警可能发生的故障，依托大数据平台的综合分析能力，提升巡检机器人系统的判断能力，更好的发挥巡检机器人在现场的作用。

有益效果：本发明提供的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法及系统，通过本发明能够提高机器人巡检数据的采集和分析效率，提升了数据分析的多样性，保证了巡检数据采集的准确性、实时性，对现场监测数据进行分析和整理，为电网综合监测管控体系提供数据支撑，提升电网数据监测及应用的水平，降低设备故障和动力环境变化对电网运行的影响，切实的保障电力安全生产，提高生产效率，减少财产损失，降低人员的安全风险，减少日常巡检、故障处置所需耗费的时间和精力，实现电力生产工作简化，减少运维人员工作量，节约人力资源成本。

附图说明

图1为实施例电力巡检机器人巡检数据采集分析系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示为电力巡检机器人巡检数据采集分析原理图，一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，包括：

（1）、巡检机器人和采集前置机之间需采用电力载波的方式进行通信，基于104规约发送和解析消息得到数据。

（2）由于前置服务采集数据的频率比较高，需要使用性能比较高的消息队列服务来接收数据和发送数据。

（3）由于需分析处理的数据量巨大，图像识别服务器要具备更高效、准确的图像识别算法，大数据分析服务器要构建更合理的分析模型，告警分析服务器要配置更完善的告警策略。

1、巡检机器人数据采集分析主要包括前置服务、消息队列服务和智能分析服务三个部分组成。

2、机器人巡检过程中获得的巡检数据，采用104规约传输至和机器人建立TCP通信连接的采集前置机，采集前置机按照规约对数据进行解析处理后完成对巡检数据的采集。由于前置服务采集数据的频率比较高，需要使用性能比较高的消息队列服务来发送数据，智能分析服务通过消息队列接收数据。

3、智能分析服务集成了图像识别、机器深度学习、大数据分析等智能应用，可以对各种巡检数据做统计分析处理。

1)机器人状态、工况数据分析：智能分析服务通过消息队列获取采集到的机器人状态、工况数据，对机器人进行故障、缺陷统计分析，可判断出机器人本体运行情况。

机器人工况数据包括：机器人定值的正常、错误，电机的空闲、工作、正常、故障，前方、后方、垂直方向障碍的正常、停机，传感器的正常、告警；

机器人状态数据包括：坐标数据、速度数据、摄像头位置、运动方向障碍物距离、传感器值，当前巡检任务、运行模式、运行状态，

2)设备表计图像识别分析：智能分析服务通过消息队列获取采集到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计等设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果。按照识别策略大致可分为数字型仪表、指针型仪表和机械状态型仪表；

3) 状态指示图像识别分析：智能分析服务通过消息队列获取采集到的图片，对断路器、隔离开关等一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开等二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果。

4)设备设施外观异常诊断：智能分析服务通过消息队列获取采集到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线等设备外观及部件，户外机构箱、端子箱等设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽等定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警，提升设备安全运行管控能力。

5) 异物入侵告警：智能分析服务通过消息队列获取采集到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，准确判断周界人员、异物入侵、异物占道等现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物等活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险。

6) 烟火识别主动告警：智能分析服务通过消息队列获取采集到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类等重点设备，应用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；应用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险。

7)传感器采集数据分析：智能分析服务通过消息队列获取采集到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音等是否存在异常进行判断，可分析出设备是否故障或异常。

实施例2

一种电力巡检机器人巡检数据采集分析系统，包括：

前置服务单元，采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；

消息队列服务单元，采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；

智能分析服务单元，基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理。

在一些实施例中，所述智能分析服务单元包括：

设备表计图像识别分析模块；基于接收到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

状态指示图像识别分析；基于接收到的图片，对断路器、隔离开关一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

设备设施外观异常诊断模块；基于接收到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线设备外观及部件，户外机构箱、端子箱设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警；

异物入侵告警模块；基于接收到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，判断周界人员、异物入侵、异物占道现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险；

烟火识别主动告警模块；基于接收到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类重点设备，利用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；利用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险；

传感器采集数据分析模块；基于接收到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音是否存在异常进行判断，分析出设备是否故障或异常。

本发明通过研究无线加密通信和电力载波通信在机器人数据传输中的应用特点，实现为不同应用场景提供通信解决方案。

研究图像识别、视觉分析技术在巡检机器人上的应用，通过对采集图像进行分析和评估，实现设备温度采集、仪表读数、开关压板状态、装置指示灯状态、环境噪音、室内气体等内容的监测和分析功能。

通过机器学习算法和大数据分析，提高机器人的智慧，识别数据异常，挖掘设备或系统的潜在异常，对数据进行趋势分析，提前预警可能发生的故障，依托大数据平台的综合分析能力，提升巡检机器人系统的判断能力，更好的发挥巡检机器人在现场的作用。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，包括：

采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；

采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；

智能分析服务单元通过消息队列接收数据，基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理。

2.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，所述采集前置机与机器人之间建立有TCP通信连接。

3.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，所述巡检机器人和采集前置机之间需采用电力载波的方式进行通信。

4.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，智能分析服务单元包括：机器人状态、工况数据分析；

机器人工况数据包括：机器人定值的正常、错误，电机的空闲、工作、正常、故障，前方、后方、垂直方向障碍的正常、停机，传感器的正常、告警；机器人状态数据包括：坐标数据、速度数据、摄像头位置、运动方向障碍物距离、传感器值，当前巡检任务、运行模式、运行状态；

基于接收到的机器人状态、工况数据，对机器人进行故障、缺陷统计分析，判断出机器人本体运行情况。

5.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，智能分析服务单元包括：设备表计图像识别分析；基于接收到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果。

6.根据权利要求5所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，调用相应的图像识别算法进行识别分析，包括：按照识别策略分为数字型仪表、指针型仪表和机械状态型仪表。

7.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，智能分析服务单元包括状态指示图像识别分析；基于接收到的图片，对断路器、隔离开关一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

和/或，智能分析服务单元包括设备设施外观异常诊断；基于接收到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线设备外观及部件，户外机构箱、端子箱设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警；

和/或，智能分析服务单元包括异物入侵告警：基于接收到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，判断周界人员、异物入侵、异物占道现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险；

和/或，智能分析服务单元包括烟火识别主动告警：基于接收到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类重点设备，利用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；利用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险。

8.根据权利要求1所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析方法，其特征在于，智能分析服务单元包括传感器采集数据分析：基于接收到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音是否存在异常进行判断，分析出设备是否故障或异常。

9.一种电力巡检机器人巡检数据采集分析系统，其特征在于，包括：

前置服务单元，采集前置机接收机器人采用104规约传输的巡检过程中获得的巡检数据，并按照104规约对巡检数据进行解析得到数据；

消息队列服务单元，采集前置机将解析得到的数据通过消息队列服务来发送数据给智能分析服务单元；

智能分析服务单元，基于接收到的数据，对数据做统计、分析处理。

10.根据权利要求9所述的电力巡检机器人巡检数据采集分析系统，其特征在于，所述智能分析服务单元包括：

设备表计图像识别分析模块；基于接收到的图片，对SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计设备，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

状态指示图像识别分析；基于接收到的图片，对断路器、隔离开关一次设备的分合状态，切换把手、压板、指示灯、空开二次设备的位置状态指示，调用相应的图像识别算法进行识别分析，得到识别结果；

设备设施外观异常诊断模块；基于接收到的图片和视频，对主变、开关、闸刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、母线设备外观及部件，户外机构箱、端子箱设施外观，变压器外壳及箱沿有无渗油、漏油，变压器套管外部无破损裂纹、脱落，主要设备铭牌有无污秽定期定时进行图像采集比对分析，及时发现设备外观异常变化类缺陷进行告警；

异物入侵告警模块；基于接收到的图片和视频，调用相应的图像识别算法进行识别分析处理，判断周界人员、异物入侵、异物占道现象，全天候自动识别人员、车辆、小动物活动对象，实时识别、主动告警，及时发现潜在入侵风险；

烟火识别主动告警模块；基于接收到的图片和视频，对主变压器、开关柜、电抗器类重点设备，利用可见光及红外热成像智能分析技术，识别设备周边烟雾、火焰；利用红外热成像测温技术，对设备本体、接头、套管、引线的温度进行自主识别和温度判断，智能诊断主动输出告警信息，确保第一时间发现火灾风险；

传感器采集数据分析模块；基于接收到的传感器数据，结合主站配置的监控设备告警配置信息进行分析，对温湿度、氢气、氧气、烟雾、噪音是否存在异常进行判断，分析出设备是否故障或异常。

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