CN111682640A - 一种配电房全感知监测与运维系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电房全感知监测与运维系统，包括运维管理赋能平台、边缘物联代理装置、环境监测模块和保电安防监控模块：运维管理赋能平台用于采用数字孪生技术实现对配电房的可视化在线监测运维以及预测维护；边缘物联代理装置用于感知终端与运维管理赋能平台的互联；环境监测模块用于采集配电房环境信息；保电安防监控模块用于采集配电房设备运行工况、配电房设备运行安全状态、配电房运行状况和配电房进出人员信息。本发明公开的系统能够实时精准掌握配电房各项数据，简化设备运检流程，提高运维效率，大幅度降低人员配置需求和运维成本，保障配电房安全运行。

Description

一种配电房全感知监测与运维系统
技术领域
本发明涉及电力系统智能感知技术领域，尤其涉及一种配电房全感知监测与运维系统。
背景技术
配电房的日常巡视检查工作是保证配电房安全运行的基础，传统的巡检工作需要运维人员定时进入到配电房中进行巡视，记录设备运行数据，人员配置需求大，费时费工，运维效率低，且传统配电房对运行环境未进行有效监控，对设备运行数据以及运行环境数据缺乏有效分析管理手段，不能及时发现参数异常，无法在出现异常时及时干预，无法保证配电房的安全运行。
例如，中国专利文献CN201910328411.6 公开了“一种智能变电站一二次设备状态采集系统”，包括变电站遥信装置、变电站遥测装置以及网络报文收发装置以及数据处理装置，通过变电站遥信装置、变电站遥测装置以及网络报文收发装置感知一二次设备的状态并由数据处理装置收集在一起，其中一二次设备的状态感知量包括：一次设备开关、刀闸遥信位置；一次设备电压、电流遥测量；保护及安自装置本身状态，是否有告警或闭锁，是否投检修；合并单元和智能终端装置本身状态，是否有告警或闭锁，是否投检修。上述专利文献只对变电站的设备运行状态进行监测，未对设备的运行环境进行监测，整体感知不足。
发明内容
本发明主要解决原有的配电房整体感知缺乏以及运维效率低的技术问题；提供一种配电房全感知监测与运维系统，能够实时精准掌握配电房各项数据，简化设备运检流程，提高运维效率，大幅度降低人员配置需求和运维成本，保障配电房安全运行。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括运维管理赋能平台、边缘物联代理装置、环境监测模块和保电安防监控模块：
所述运维管理赋能平台用于采用数字孪生技术实现对配电房的可视化在线监测运维以及预测维护；
所述边缘物联代理装置用于环境监测模块和保电安防监控模块与运维管理赋能平台的互联；
所述环境监测模块用于采集配电房环境信息；
所述保电安防监控模块用于采集配电房设备运行工况、配电房设备运行安全状态、配电房运行状况和配电房进出人员信息。
环境监测模块采集到的配电房环境信息，保电安防监控模块采集到的配电房设备运行工况信息、配电房设备运行安全状态信息、配电房运行状况信息和配电房进出人员信息均上传至边缘物联代理装置，边缘物联代理装置通过边缘计算、协议转换和数据加密对上述配电房各项数据进行处理，然后将处理过后的配电房各项数据上传至运维管理赋能平台，运维管理赋能平台对处理过后的配电房各项数据进行处理分析，将监测到的配电房各项数据、处理分析结果和故障异常报警结果在孪生配电房中直观展示，使运维人员通过孪生配电房便可清晰明了的掌握配电房现况，且一旦有故障异常出现，运维人员便可及时定位、检修、排除故障异常，保证配电房运行的安全与稳定，提高运维人员的工作效率，运维管理赋能平台根据处理分析结果通过边缘物联代理装置下发控制指令至配电房内设备进行联动控制，实现区域自主运维，减少了人工运维的成本，运维管理赋能平台可对设备故障进行预判，为运维人员提供辅助决策，提高配电房运维管理的效率。
作为优选，所述的边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间通过无线多跳自组网络进行信息交互，所述边缘物联代理装置与运维管理赋能平台之间通过有线网络或无线网络进行信息交互。
边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间通过无线多跳自组网络进行信息交互，在环境监测模块和保电安防监控模块增加设备时只需在无线多跳自组网络中增加无线自主传输节点即可，部署简便灵活，且无线多跳自组网络中的每一个无线自主传输节点都具有发送和接收信号的功能，因此在信息传输过程中，无线多跳自组网络可以根据每个无线自主传输节点的通信情况选择合适的无线自主传输节点进行信息传输，避免无线自主传输节点的通信拥堵，加快信息传输的速率，同时当无线多跳自组网络中的任意一个无线自主传输节点出现故障时，可以用其他无线自主传输节点进行替代，保证信息传输通道的畅通，保证了网络不掉线。
作为优选，所述的运维管理赋能平台包括可视化模块、控制模块、预测模块、模拟模块和通讯模块：
所述可视化模块用于展示通过数字孪生技术构建的孪生配电房；
所述控制处理模块用于对边缘物联代理装置上传的配电房各项数据进行处理分析；
所述预测模块用于对配电房设备可能产生的故障异常进行预判；
所述模拟模块用于对配电房出现故障异常时的处理操作进行模拟；
所述通讯模块用于运维管理赋能平台与边缘物联装置之间的信息交互。
可视化模块展示运维管理赋能平台依托数字孪生技术构建的孪生配电房，环境监测模块和保电安防监控模块实时监测到的配电房各项数据、控制处理模块对配电房各项数据的处理分析结果以及生成的故障异常报警结果均可在孪生配电房中直观展示，使运维人员无需进入配电房中便可以掌握配电房内的详细信息；且一旦出现故障异常，运维人员可以及时定位、检修、排除故障异常，保证配电房运行的安全与稳定，提高运维人员的工作效率；控制处理模块对边缘物联代理装置上传的配电房各项数据进行处理分析，并根据处理分析结果下发控制指令至配电房内设备进行联动控制，实现区域自主运维，减少了人工运维的成本；预测模块结合历史故障异常信息和实时收到的配电房各项数据对配电房内设备可能产生的故障异常进行预判，为运维人员提供辅助决策，提高配电房运维管理的效率；模拟模块可对配电房设备出现故障异常时的保电操作、应急处理操作以及配电房出现异常时的应急处理操作等进行模拟，使运维人员能够熟悉各项操作，提高运维效率。
作为优选，所述的边缘物联代理装置包括主控芯片、安全芯片、存储单元和通信模块：
所述主控芯片用于对环境监测模块和保电安防监控模块采集的配电房各项数据进行筛选，筛选出有效数据上传至运维管理赋能平台，对环境监测模块和保电安防监控模块采集的环境数据进行处理分析并根据处理分析结果对配电房设备运行环境调控；
所述安全芯片用于对上传至运维管理赋能平台的数据信息进行加密保护；
所述存储单元用于存储环境监测模块和保电安防监控模块采集的配电房各项数据以及主控芯片对环境数据的分析结果；
所述通信模块用于边缘物联代理装置与运维管理赋能平台和环境监测模块和保电安防监控模块之间的通信。
边缘物联代理装置筛选出有效的配电房各项数据并通过加密的方式发送到运维管理赋能平台，只上传筛选出的有效配电房各项数据可以加快运维管理赋能平台对数据的处理速度以及传输过程中数据传输速度，同时可以缓解运维管理赋能平台存储数据的负担和压力，加密传输的方式可以防止数据外泄，保障了信息安全；边缘物联代理装置对环境监测模块和保电安防监控模块采集的环境数据进行处理并根据处理结果对配电房内运行环境进行调控以此实现环境监测模块和保电安防监控模块的区域自主运维，缓解运维管理赋能平台数据处理的负担和压力的同时可以保障对配电房运行环境的及时响应。
作为优选，所述的通信模块设有多个用于支持多种通信协议的通信接口。
边缘物联代理装置融合了多种类型的通信接口，能够支持多种通信协议，能够连接各种环境监测模块和保电安防监控模块的设备或通信模块，简化了环境监测模块和保电安防监控模块与运维管理赋能平台的数据传输路径，有效保障整个监测运维系统的平稳运行。
作为优选，所述的所述环境监测模块包括用于对配电房内温湿度在线实时监测的无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块、用于对配电房内烟雾浓度在线实时监测的无线烟感报警终端、用于检测配电房内工作现场地面是否有积水的无线水浸检测终、用于检测配电房内电缆沟道水位高度的无线水位检测终端、用于采集配电房内光照、噪音、空气质量参数的无线环境环境监测模块和保电安防监控模块和用于工作人员一键远程报警及呼救的无线一键报警终端。
采用环境感知模块实时监测配电房环境，避免因环境因数导致运行设备故障异常，提高了配电房运行的稳定与安全。
作为优选，所述的保电安防监控模块包括用于监测设备运行安全状态的巡检轨道机器人、用于监测配电房运行状况的智能视频监控模块和用于监测配电房进出人员的生物门禁识别模块。
采用巡检轨道机器人和智能视频监控模块实时监测运行设备的运行工况和安全状态以及配电房内的运行状况，实现了无人巡视，减少了人员配置需求，提高了配电房运行的稳定与安全；采用生物识别门禁模块实现人员的准入安全控制，可全方位保障配电房的安全运行。
本发明的有益效果是：1）采用环境监测模块和保电安防监控模块实时监测配电房各项数据，并将数据通过物联代理装置上传至运维管理赋能平台，运维管理赋能平台采用数字孪生技术构建了孪生配电房，孪生配电房与现实中的配电房无缝匹配，能全面展示配电房现况，同时对采集的数据进行智能分析，故障预判辅助决策，实时精准掌握配电房各项数据，简化设备运检流程，提高运维效率，大幅度降低人员配置需求和运维成本，保障配电房安全运行；2）边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间采用无线多跳自组网络进行通讯，扩大了网络的覆盖范围，增加了通讯传输路径，保障数据传输的稳定性，实现了设备的泛在连接；3）边缘物联代理装置筛选出有效数据加密上传至运维管理赋能平台，保障了信息的安全，加快了数据传输速率，加快了运维管理赋能平台的数据分析处理速度；4）边缘物联代理装置可下发控制指令至环境调控模块，实现区域自主运维；5）生物门禁识别模块对配电房进出人员实现安全控制，全方位保障配电房安全运行。
附图说明
图1是本发明的一种系统结构框图。
图中1.运维管理赋能平台，11.可视化模块，12.控制处理模块，13.存储模块，14.预测模块，15.模拟模块，16.通讯模块，2.边缘物联代理装置，21.主控芯片，22.安全芯片，23.存储单元，24.通信模块，3.环境监测模块，31.无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块，32.无线烟感报警终端，33.无线水浸检测终端，34.无线水位检测终端，35.无线环境环境监测模块和保电安防监控模块，36.无线一键报警终端，4.保电安防监控模块，41.巡检轨道机器人，42.生物门禁识别模块，43.智能视频监控模块，5.环境调控模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种配电房全感知监测与运维系统，如图1所示，包括运维管理赋能平台1、边缘物联代理装置2、环境监测模块3、保电安防监控模块4和环境调控模块5，其中运维管理赋能平台采用数字孪生技术实现对配电房的可视化在线监测运维以及预测维护；边缘物联代理装置用于环境监测模块和保电安防监控模块和运维管理赋能平台的互联，同时能对各项感知数据进行处理，实现环境监测模块和保电安防监控模块的自主运维；环境监测模块用于采集配电房环境信息；保电安防监控模块用于采集配电房设备运行工况、配电房设备运行安全状态、配电房运行状况和配电房进出人员信息；环境调控模块用于对配电房内环境进行调控。边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间通过无线多跳自组网络进行信息交互，边缘物联代理装置与运维管理赋能平台之间通过有线网络或无线网络进行信息交互。
运维管理赋能平台包括可视化模块11、控制处理模块12、存储模块13、预测模块14、模拟模块15和通讯模块16：可视化模块用于展示通过数字孪生技术构建的孪生配电房；控制处理模块用于对边缘物联代理装置上传的配电房各项数据进行处理分析；存储模块用于存储经边缘物联代理装置处理过的配电房各项数据以及历史故障异常信息；预测模块用于对配电房设备可能产生的故障异常进行预判；模拟模块用于对配电房出现故障异常时的处理操作进行模拟；通讯模块用于运维管理赋能平台与边缘物联装置之间的信息交互。
边缘物联代理装置包括主控芯片21、安全芯片22、存储单元23和通信模块24：主控芯片用于对环境监测模块和保电安防监控模块采集的配电房各项数据进行筛选，筛选出有效数据上传至运维管理赋能平台，对环境监测模块和保电安防监控模块采集的环境数据进行处理分析并根据处理分析结果对配电房设备运行环境调控；安全芯片用于对上传至运维管理赋能平台的数据信息进行加密保护；存储单元用于存储环境监测模块和保电安防监控模块采集的配电房各项数据以及主控芯片对环境数据的分析结果；通信模块用于边缘物联代理装置与运维管理赋能平台和环境监测模块和保电安防监控模块之间的通信，通信模块包括多个通信接口，可以支持多种通信协议。
环境监测模块包括用于对配电房内温湿度在线实时监测的无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块31、用于对配电房内烟雾浓度在线实时监测的无线烟感报警终端32、用于检测配电房内工作现场地面是否有积水的无线水浸检测终端33、用于检测配电房内电缆沟道等水位高度的无线水位检测终端34、用于采集配电房内光照、噪音、空气质量等参数的无线环境环境监测模块和保电安防监控模块35和用于工作人员一键远程报警及呼救的无线一键报警终端36，其中无线烟感报警终端由智能无线底座和独立式烟感探测报警器组成，无线水浸检测终端由数据采集盒和水浸传感器组成，无线水位检测终端由数据采集盒和液位传感器组成，无线烟感报警终端、无线水浸检测终端和无线水位检测终端均采用低功耗一体化制造。
保电安防模块包括巡检轨道机器人41、生物门禁识别模块42和智能视频监控模块43，轨道巡检机器人用于监测设备运行工况和安全装状态，具体可以智能读取运行设备的表计数据、获取运行设备故障状态时的热信息、检测运行设备的局放状态和检测运行设备的开关位置，生物门禁识别模块用于监测配电房进出人员，智能视频监控模块用于监测配电房运行状况。
无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块、无线烟感报警终端、无线水浸检测终端、无线水位检测终端、无线环境环境监测模块和保电安防监控模块、巡检轨道机器人、智能视频监控模块和生物门禁识别模块将采集到的数据信息通过无线多跳自组网络上传至边缘物联代理装置，边缘物联代理装置对无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块和无线环境环境监测模块和保电安防监控模块所采集到的数据直接通过边缘计算进行处理，然后根据处理结果下发控制指令至环境调控模块，在本实施例中，环境调控模块为空调控制器，空调控制器根据控制指令控制配电房内空调的运行，达到对配电房温湿度、空气质量的调控的目的，并将无线温湿度环境监测模块和保电安防监控模块和无线环境环境监测模块和保电安防监控模块所采集到的数据进行存储，只需将处理结果和控制指令上传至运维管理赋能平台，减缓运维管理赋能平台计算处理和存储的负担和压力，边缘物联代理装置对无线烟感报警终端、无线水浸检测终端、无线水位检测终端、巡检轨道机器人、智能视频监控模块和生物门禁识别模块所采集到的数据通过边缘计算筛选出有效数据，再将有效数据通过协议转换成统一的格式，最后对有效数据进行加密后通过无线网络或有线网络上传至运维管理赋能平台，运维管理赋能平台接收到无线烟感报警终端、无线水浸检测终端、无线水位检测终端、巡检轨道机器人和智能视频监控模块所采集的有效数据后，对数据进行处理分析，若发现有故障异常则将监测到的数据、处理分析结果、故障异常报警结果一起在孪生配电房中展示，运维人员通过孪生配电房可清晰明了的知道故障异常点，以便及时前往处理故障异常，若未发现有故障异常则结合历史故障信息以及实时监测到的数据对设备可能发生的故障异常进行预判，然后将监测到的数据、处理分析结构、预判结果一起在孪生配电房中展示，辅助运维人员进行决策，同时下发联动控制指令至轨道巡检机器人，指定其前往预判会发生故障异常处进行定点巡检，对易发生故障异常点加强监测。智能视频监控模块不仅仅用于监测配电房运行状况，还用于监测进入配电房中的运维人员的工作过程，便于明确责任。运维管理赋能平台接收到生物门禁识别模块所采集的有效信息后，对信息进行判断，若确认是该配电房的运维人员则控制门禁打开，若确认不是该配电房的运维人员则发出报警信息。
本实施例中的配电房全感知监测与运维系统采用环境监测模块和保电安防监控模块实时监测配电房设备运行环境、运行工况、安全状态，配电房运行现状以及配电房进出人员，并将数据通过物联代理装置上传至运维管理赋能平台，运维管理赋能平台采用数字孪生技术构建了孪生配电房，孪生配电房与现实中的配电房无缝匹配，能全面展示设备运行环境、运行工况、安全状态，配电房运行现状以及配电房进出人员，同时对采集的数据进行智能分析，故障预判辅助决策，实时精准掌握配电房各项数据，简化设备运检流程，提高运维效率，大幅度降低人员配置需求和运维成本，保障配电房安全运行。边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间采用无线多跳自组网络进行通讯，扩大了网络的覆盖范围，增加了通讯传输路径，实现了设备的泛在连接。边缘物联代理装置筛选出有效数据加密上传至运维管理赋能平台，保障了信息的安全，加快了数据传输速率，加快了运维管理赋能平台的数据分析处理速度。边缘物联代理装置可下发控制指令至环境调控模块，实现区域自主运维。生物门禁识别模块对配电房进出人员实现安全控制，全方位保障配电房安全运行。

Claims (7)

1.一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于包括运维管理赋能平台、边缘物联代理装置、环境监测模块和保电安防监控模块：
所述运维管理赋能平台用于采用数字孪生技术实现对配电房的可视化在线监测运维以及预测维护；
所述边缘物联代理装置用于环境监测模块和保电安防监控模块与运维管理赋能平台的互联；
所述环境监测模块用于采集配电房环境信息；
所述保电安防监控模块用于采集配电房设备运行工况、配电房设备运行安全状态、配电房运行状况和配电房进出人员信息。
2.根据权利要求1所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述边缘物联代理装置与环境监测模块和保电安防监控模块之间通过无线多跳自组网络进行信息交互，所述边缘物联代理装置与运维管理赋能平台之间通过有线网络或无线网络进行信息交互。
3.根据权利要求1或2所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述运维管理赋能平台包括可视化模块、控制处理模块、预测模块、模拟模块和通讯模块：
所述可视化模块用于展示通过数字孪生技术构建的孪生配电房；
所述控制处理模块用于对边缘物联代理装置上传的配电房各项数据进行处理分析；
所述预测模块用于对配电房设备可能产生的故障异常进行预判；
所述模拟模块用于对配电房出现故障异常时的处理操作进行模拟；
所述通讯模块用于运维管理赋能平台与边缘物联装置之间的信息交互。
4.根据权利要求1或2所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述边缘物联代理装置包括主控芯片、安全芯片、存储单元和通信模块：
所述主控芯片用于对感知终端采集的配电房各项数据进行筛选，筛选出有效数据上传至运维管理赋能平台，对感知终端采集的环境数据进行处理分析并根据处理分析结果对配电房设备运行环境调控；
所述安全芯片用于对上传至运维管理赋能平台的数据信息进行加密保护；
所述存储单元用于存储感知终端采集的配电房各项数据以及主控芯片对环境数据的分析结果；
所述通信模块用于边缘物联代理装置与运维管理赋能平台和感知终端之间的通信。
5.根据权利要求4所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述通信模块设有多个用于支持多种通信协议的通信接口。
6.根据权利要求1或2所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述环境监测模块包括用于对配电房内温湿度在线实时监测的无线温湿度感知终端、用于对配电房内烟雾浓度在线实时监测的无线烟感报警终端、用于检测配电房内工作现场地面是否有积水的无线水浸检测终、用于检测配电房内电缆沟道水位高度的无线水位检测终端、用于采集配电房内光照、噪音、空气质量参数的无线环境感知终端和用于工作人员一键远程报警及呼救的无线一键报警终端。
7.根据权利要求1或2所述的一种配电房全感知监测与运维系统，其特征在于所述保电安防监控模块包括用于监测设备运行安全状态的巡检轨道机器人、用于监测配电房运行状况的智能视频监控模块和用于监测配电房进出人员的生物门禁识别模块。
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