CN112039212A - 一种电力装备智能检修系统 - Google Patents

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CN112039212A CN202010933588.1A CN202010933588A CN112039212A CN 112039212 A CN112039212 A CN 112039212A CN 202010933588 A CN202010933588 A CN 202010933588A CN 112039212 A CN112039212 A CN 112039212A
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胡晓琳
高宁
韩亚楠
赵文芊
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Abstract

本发明提出一种电力装备智能检修系统及方法，所述系统包括：运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统。本发明可智能化的整合最广泛的社会资源服务于电力检修系统，并基于远程视频实时回传及远程同步控制作业实现远程电工作，极大提升检修效率，为人类所广泛涉猎空间的电力装备检修提供一种更具竞争力的方案。

Description

一种电力装备智能检修系统
技术领域
本发明涉及电力领域，特别涉及一种电力装备智能检修系统。
背景技术
电能作为当今民生的基础能源，渗透到社会生活的方方面面，只要有人类涉足的地方，就有电能的应用需求，而只要有应用，就有检修的需求，因此，电力装备检修是电力行业运维的一项重要任务。
然而，电力设备由于存在高压等风险，因此，近身维修存在极大的安全隐；由于部分野外的电力设备架设位置过于偏僻、或者高空架设，因此，给近身维修作业带来极大挑战；由于服务群体广泛，因此，出现故障后需要第一时间寻找最有经验的维修工进行及时修理，以确保供电有序。
随着人类探索所涉猎的空间进一步扩展，单纯依靠电工近身维修、依靠小群体作业的方法会存在很大的极限性，因此，提出一种电力装备智能检修方法及系统，克服传统模式下依靠近身维修电力设备、小群体作业维修电力设备所存在的局限性，则是业界有待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种电力装备智能检修系统,可智能化的整合最广泛的社会资源服务于电力检修系统，并基于远程视频实时回传及远程同步控制作业实现远程电工作，极大提升检修效率，为人类所广泛涉猎空间的电力装备检修提供一种更具竞争力的方案。
本发明要解决的技术问题的技术方案是：
本发明公开了一种电力装备智能检修系统，包括：运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统，所述各子系统的功能如下：
运维子系统：该子系统负责智能检修的整体控制及历史信息录入，具体包括接收故障告警，所述故障告警包括故障点信息和故障码，所述故障点信息包括故障设备信息和监测所述故障设备的边界传感器信息，所述故障码为故障类型，查询边界传感参数，发布维修需求，智能筛选匹配度最高的电工，并记录电工的维修成功率及历史维修成功案例所对应的边界传感参数，并且为远程维修作业信息传输提前做好服务等级申请；
无线通信子系统：该子系统负责完成另外四个子系统间的无线通信服务；
电工平台子系统：该子系统负责提供电工注册及认证，并根据运维子系统的检修需求发布给平台内注册的电工，并把应答汇总后上报给运维子系统；
无人机平台子系统：该子系统负责故障点现场视频回传，并接收运维子系统中远程控制台的坐标集信息，最终把坐标集信息作用到无人机所携带的机械手臂上，实现远程同步操控；
电力设备子系统：该子系统负责上报故障告警，并根据运维子系统的查询请求，返回边界传感参数给运维子系统。
本发明还公开了一种电力装备智能检修方法，包括以下的步骤：
步骤1：运维子系统收到故障告警后，通过电力设备子系统获取故障点的边界传感参数；
步骤2：运维子系统向电工平台子系统发布检修需求并接收需求应答信息；
步骤3：运维子系统对应答的候选电工进行智能筛选；
步骤4：运维子系统生成无人机及电工的作业配置信息，并发送给无人机及电工；
步骤5：运维子系统在线支持电工及无人机远程电工作。
优选地，所述步骤1中，所述获取传感参数包括运维子系统通过无线通信子系统通知故障节点上报传感参数；所述边界传感参数，至少包括故障节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值。
优选地，所述边界传感参数还包括上游或者下游节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值。
优选地，所述步骤2中，所述检修需求至少包括故障码、检修作业时段；所述应答信息至少包括电工的工号，所述工号用于唯一识别电工平台子系统中唯一的电工身份，通过电工平台子系统，可查询到关于该电工的个人信息，通过运维子系统，可以查询到关于该电工的历史作业信息；所述历史作业信息至少包括各类故障码检修成功率、各类故障码对应的边界传感参数信息集。
优选地，所述步骤3中，所述智能筛选的方法为：
步骤3.1、运维子系统选择需求应答信息列表中任一未完成能力评估的电工K，所述K取值范围为1、…、Max_K，其中Max_K代表应答列表的长度；
步骤3.2、运维子系统查询电工K关于本次检修需求所对应故障码的历史检修成功率Success_K、所述故障码历史检修成功案例中与本次检修需求边界传感参数的最小误差值MinErr_K、所述故障码历史检修成功案件中任意两次检修间最大误差值MaxErr_K，所示误差值用于表示传感参数间的差异度，具体可以采用方差、均方差、绝对值偏差和中的任一一种；
步骤3.3、判定需求应答信息列表中是否所有成员皆完成能力评估，如果是，则跳转到步骤3.4，如果否，则跳转到步骤3.1；
步骤3.4、基于MinErr_K、Success_K、MaxErr_K进行优先级排序，即MinErr_K越小排序越靠前，MinErr_K相同的情况下Success_K越大排序越靠前，MinErr_K、Success_K相同的情况下MaxErr_K越大排序越靠前，作为可选，也可按照MinErr_K、Success_K、MaxErr_K任一优先次序组合进行优先级排序；
步骤3.5、把优先级排序列表排名第一的电工确定为智能筛选出来的电工。
优选地，所述步骤4中，所述作业配置信息至少包括作业时段、无人机编号、故障点坐标、电工远程操控台坐标信息。
优选地，所述步骤5中，所述电工在作业时段到达作业配置信息中所指明的远程操控台位置进行远程检修操作，无人机编号所对应的无人机在作业时段到达作业配置信息中所指明的故障点坐标进行现场视频回传并接收电工的远程检修操作控制信息，而后通过无人机所携带的机械手对故障点做故障检修。
优选地，所述电工进行远程检修操作的方法步骤为：
步骤5.1、无人机回传故障点现场的三维视频信息给远程操控台；
步骤5.2、远程操控台基于视频信息生成三维模拟对象；
步骤5.3、电工对模拟对象进行检修操作；
步骤5.4、远程操控台实时监测电工对模拟对象的操作，并把所述操作所对应的坐标集发送给无人机；
步骤5.5、无人机把坐标集实时传递给无人机所携带的机械手臂；
步骤5.6、机械手臂按照坐标集变化完成各种动作以作用于故障点，进而完成电工的远程检修操作。
优选地，所述步骤5中，所述运维子系统在远程检修点与无人机进行通信前，预先向无线通信子系统申请至少两种业务等级的传输服务，即高可靠超低时延的传输等级服务、大带宽低误码率视频传输等级服务，所述高可靠超低时延的传输等级服务用于承载电工操作所对应的坐标集信息发往无人机子系统，所述大带宽低误码率视频传输等级服务用于无人机子系统向远程控制台实时回传故障现场视频信息，所述远程控制台属于运维子系统的一部分与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
本发明的有益效果为：
与现有技术相比，本发明具备如下优点和有益效果：采用本发明的方法，可智能化的整合最广泛的社会资源服务于电力检修系统，并基于远程视频实时回传及远程同步控制作业实现远程电工作，极大提升检修效率，为人类所广泛涉猎空间的电力装备检修提供一种更具竞争力的方案。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种电力装备智能检修方法流程示意；
图2是一种电力装备智能检修系统示意。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
如图2所示，本发明提出的一种电力装备智能检修系统包括：运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统。所述各子系统的功能如下：
运维子系统：该子系统负责智能检修的整体控制及历史信息录入，具体包括接收故障告警，所述故障告警包括故障点信息和故障码，所述故障点信息包括故障设备信息和监测所述故障设备的边界传感器信息，所述故障码为故障类型，查询边界传感参数，发布维修需求，智能筛选匹配度最高的电工，并记录电工的维修成功率及历史维修成功案例所对应的边界传感参数，并且为远程维修作业信息传输提前做好服务等级申请；
无线通信子系统：该子系统负责完成另外四个子系统间的无线通信服务；
电工平台子系统：该子系统负责提供电工注册及认证，并根据运维子系统的检修需求发布给平台内注册的电工，并把应答汇总后上报给运维子系统；
无人机平台子系统：该子系统负责故障点现场视频回传，并接收运维子系统中远程控制台的坐标集信息，最终把坐标集信息作用到无人机所携带的机械手臂上，实现远程同步操控；
电力设备子系统：该子系统负责上报故障告警，并根据运维子系统的查询请求，返回边界传感参数给运维子系统。
如图1所示，本发明公开了一种电力装备智能检修方法，包括以下的步骤：
步骤1：运维子系统收到故障告警后，通过电力设备子系统获取故障点的边界传感参数；
步骤2：运维子系统向电工平台子系统发布检修需求并接收需求应答信息；
步骤3：运维子系统对应答的候选电工进行智能筛选；
步骤4：运维子系统生成无人机及电工的作业配置信息，并发送给无人机及电工；
步骤5：运维子系统在线支持电工及无人机远程电工作。
所述步骤1、2、3、4、5所涉及的检修系统，由运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统构成。
优选地，所述步骤1中，所述获取传感参数包括运维子系统通过无线通信子系统通知故障节点上报传感参数；所述边界传感参数，至少包括故障节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值，作为可选，边界传感参数还包括上游或者下游节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值。
优选地，所述步骤2中，所述检修需求至少包括故障码、检修作业时段；所述应答信息至少包括电工的工号，所述工号用于唯一识别电工平台子系统中唯一的电工身份，通过电工平台子系统，可查询到关于该电工的个人信息，通过运维子系统，可以查询到关于该电工的历史作业信息；所述历史作业信息至少包括各类故障码检修成功率、各类故障码对应的边界传感参数信息集。
优选地，所述步骤3中，所述智能筛选的方法为：
步骤3.1、运维子系统选择需求应答信息列表中任一未完成能力评估的电工K，所述K取值范围为1、…、Max_K，其中Max_K代表应答列表的长度；
步骤3.2、运维子系统查询电工K关于本次检修需求所对应故障码的历史检修成功率Success_K、所述故障码历史检修成功案例中与本次检修需求边界传感参数的最小误差值MinErr_K、所述故障码历史检修成功案件中任意两次检修间最大误差值MaxErr_K，所示误差值用于表示传感参数间的差异度，具体可以采用方差、均方差、绝对值偏差和中的任一一种；
步骤3.3、判定需求应答信息列表中是否所有成员皆完成能力评估，如果是，则跳转到步骤3.4，如果否，则跳转到步骤3.1；
步骤3.4、基于MinErr_K、Success_K、MaxErr_K进行优先级排序，即MinErr_K越小排序越靠前，MinErr_K相同的情况下Success_K越大排序越靠前，MinErr_K、Success_K相同的情况下MaxErr_K越大排序越靠前，作为可选，也可按照MinErr_K、Success_K、MaxErr_K任一优先次序组合进行优先级排序；
步骤3.5、把优先级排序列表排名第一的电工确定为智能筛选出来的电工。
优选地，所述步骤4中，所述作业配置信息至少包括作业时段、无人机编号、故障点坐标、电工远程操控台坐标信息。
优选地，所述步骤5中，所述电工在作业时段到达作业配置信息中所指明的远程操控台位置进行远程检修操作，无人机编号所对应的无人机在作业时段到达作业配置信息中所指明的故障点坐标进行现场视频回传并接收电工的远程检修操作控制信息，而后通过无人机所携带的机械手对故障点做故障检修。
优选地，所述电工进行远程检修操作的方法步骤为：
步骤5.1、无人机回传故障点现场的三维视频信息给远程操控台；
步骤5.2、远程操控台基于视频信息生成三维模拟对象；
步骤5.3、电工对模拟对象进行检修操作；
步骤5.4、远程操控台实时监测电工对模拟对象的操作，并把所述操作所对应的坐标集发送给无人机；
步骤5.5、无人机把坐标集实时传递给无人机所携带的机械手臂；
步骤5.6、机械手臂按照坐标集变化完成各种动作以作用于故障点，进而完成电工的远程检修操作。
优选地，所述步骤5中，所述运维子系统在远程检修点与无人机进行通信前，预先向无线通信子系统申请至少两种业务等级的传输服务，即高可靠超低时延的传输等级服务、大带宽低误码率视频传输等级服务，所述高可靠超低时延的传输等级服务用于承载电工操作所对应的坐标集信息发往无人机子系统，所述大带宽低误码率视频传输等级服务用于无人机子系统向远程控制台实时回传故障现场视频信息，所述远程控制台属于运维子系统的一部分
下面用具体的实施例来描述一种电力装备智能检修系统的具体实施方式：
如图2所示，一种电力装备智能检修系统由运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统构成，某时刻，电力设备子系统向运维子系统上报故障码为1的故障；运维子系统收到该故障后，采用采集所述故障点所集成的传感器信息作为故障点的边界传感参数，于是通过无线通信子系统向故障点发送读取传感器信息的请求，故障点返回相应的传感器信息，该传感器信息包括A、B、C三个参数，读值为{A＝51；B＝101；C＝81}；电工平台子系统总共注册了五位电工，分别为：小明、小红、小王、小张、小赵，他们以往在本运维子系统调度下，有过电力设备远程检修的服役历史，相关的历史作业信息详见表1。运维子系统向电工平台子系统发布了故障码1的检修需求，电工平台子系统向五位电工发送检修需求，结果只有小明、小红、小王、小张四位电工做了应答，愿意接收响应检修任务，于是，电工平台子系统把这四位电工的电工号返回给运维子系统，运维子系统按照权力要求步骤3.1到步骤3.5的核算小明、小红、小王、小张四位关于故障码为1的作业历史信息(即MinErr_K、Success_K、MaxErr_K)，本实施例中所述步骤3.2所述的误差值采用方差进行计算，计算结果如表1。从表1可以看出，应答的只有小明、小红、小王、小张四位电工，其中小王没有故障码为1的故障检修经验，因此，小王故障码为1的检修成功率为0，而后根据MinErr_K、Success_K、MaxErr_K进行优先级排序，虽然MinErr_K(MinErr_K越小则代表历史作业经验与本次故障越接近)、Success_K(Success_K越大则代表相同故障号作业成功率越高)这两个维度，小明和小红历史信息一致，但是由于小明的MaxErr_K大于小红(MaxErr_K越大则代表该类故障号作业经验越丰富)，因此，最终小明排第一、小红排第二、相应的，由于小张MinErr_K大于小明、小红，因此，排名第三，而小王则由于没有本类故障码检修经验而排第四。紧接着，运维子系统从无人机平台子系统锁定一台无人机，并向小明及无人机发布作业配置信息，同时，向无线通信子系统申请两种业务等级的传输服务，而后，小明及无人机，则按照步骤5.1到步骤5.6的协同作业方式，完成远程检修，在检修完毕后，运维子系统把本次检修结果录入小明的历史作业记录。至此，本系统智能化的整合最广泛的社会资源服务于电力检修作业，基于大数据的评估，寻找出最熟悉本故障号的电工为电力设备检修服务，并基于远程视频实时回传及远程同步控制作业实现远程电工作，极大提升检修效率。
表1电工历史作业信息
Figure BDA0002671116500000081
从上述实施例可以看出，采用本发明的方法可智能化的整合最广泛的社会资源服务于电力检修系统，并基于远程视频实时回传及远程同步控制作业实现远程电工作，极大提升检修效率，为人类所广泛涉猎空间的电力装备检修提供一种更具竞争力的方案
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电力装备智能检修系统，其特征在于，包括：运维子系统、无线通信子系统、电工平台子系统、无人机平台子系统、电力设备子系统，所述各子系统的功能如下：
运维子系统：该子系统负责智能检修的整体控制及历史信息录入，具体包括接收故障告警，所述故障告警包括故障点信息和故障码，所述故障点信息包括故障设备信息和监测所述故障设备的边界传感器信息，所述故障码为故障类型，查询边界传感参数，发布维修需求，智能筛选匹配度最高的电工，并记录电工的维修成功率及历史维修成功案例所对应的边界传感参数，并且为远程维修作业信息传输提前做好服务等级申请；
无线通信子系统：该子系统负责完成另外四个子系统间的无线通信服务；
电工平台子系统：该子系统负责提供电工注册及认证，并根据运维子系统的检修需求发布给平台内注册的电工，并把应答汇总后上报给运维子系统；
无人机平台子系统：该子系统负责故障点现场视频回传，并接收运维子系统中远程控制台的坐标集信息，最终把坐标集信息作用到无人机所携带的机械手臂上，实现远程同步操控；
电力设备子系统：该子系统负责上报故障告警，并根据运维子系统的查询请求，返回边界传感参数给运维子系统。
2.一种电力装备智能检修方法，其特征在于，包括以下的步骤：
步骤1：运维子系统收到故障告警后，通过电力设备子系统获取故障点的边界传感参数；
步骤2：运维子系统向电工平台子系统发布检修需求并接收需求应答信息；
步骤3：运维子系统对应答的候选电工进行智能筛选；
步骤4：运维子系统生成无人机及电工的作业配置信息，并发送给无人机及电工；
步骤5：运维子系统在线支持电工及无人机远程电工作。
3.根据权利要求2所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤1中，所述获取传感参数包括运维子系统通过无线通信子系统通知故障节点上报传感参数；所述边界传感参数，至少包括故障节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值。
4.根据权利要求3所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述边界传感参数还包括上游或者下游节点所携带的传感器在故障时刻的传感器数值。
5.根据权利要求2所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤2中，所述检修需求至少包括故障码、检修作业时段；所述应答信息至少包括电工的工号，所述工号用于唯一识别电工平台子系统中唯一的电工身份，通过电工平台子系统，可查询到关于该电工的个人信息，通过运维子系统，可以查询到关于该电工的历史作业信息；所述历史作业信息至少包括各类故障码检修成功率、各类故障码对应的边界传感参数信息集。
6.根据权利要求2所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤3中，所述智能筛选的方法为：
步骤3.1、运维子系统选择需求应答信息列表中任一未完成能力评估的电工K，所述K取值范围为1、…、Max_K，其中Max_K代表应答列表的长度；
步骤3.2、运维子系统查询电工K关于本次检修需求所对应故障码的历史检修成功率Success_K、所述故障码历史检修成功案例中与本次检修需求边界传感参数的最小误差值MinErr_K、所述故障码历史检修成功案件中任意两次检修间最大误差值MaxErr_K，所示误差值用于表示传感参数间的差异度，具体可以采用方差、均方差、绝对值偏差和中的任一一种；
步骤3.3、判定需求应答信息列表中是否所有成员皆完成能力评估，如果是，则跳转到步骤3.4，如果否，则跳转到步骤3.1；
步骤3.4、基于MinErr_K、Success_K、MaxErr_K进行优先级排序，即MinErr_K越小排序越靠前，MinErr_K相同的情况下Success_K越大排序越靠前，MinErr_K、Success_K相同的情况下MaxErr_K越大排序越靠前，或者，也可按照MinErr_K、Success_K、MaxErr_K任一优先次序组合进行优先级排序；
步骤3.5、把优先级排序排名第一的电工确定为智能筛选出来的电工。
7.根据权利要求2所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤4中，所述作业配置信息至少包括作业时段、无人机编号、故障点坐标、电工远程操控台坐标信息。
8.根据权利要求2所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤5中，所述电工在作业时段到达作业配置信息中所指明的远程操控台位置进行远程检修操作，无人机编号所对应的无人机在作业时段到达作业配置信息中所指明的故障点坐标进行现场视频回传并接收电工的远程检修操作控制信息，而后通过无人机所携带的机械手对故障点做故障检修。
9.根据权利要求8所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述电工进行远程检修操作的方法步骤为：
步骤5.1、无人机回传故障点现场的三维视频信息给远程操控台；
步骤5.2、远程操控台基于视频信息生成三维模拟对象；
步骤5.3、电工对模拟对象进行检修操作；
步骤5.4、远程操控台实时监测电工对模拟对象的操作，并把所述操作所对应的坐标集发送给无人机；
步骤5.5、无人机把坐标集实时传递给无人机所携带的机械手臂；
步骤5.6、机械手臂按照坐标集变化完成各种动作以作用于故障点，进而完成电工的远程检修操作。
10.根据权利要求2、7、8任一所述的一种电力装备智能检修方法，其特征在于：
所述步骤5中，所述运维子系统在远程检修点与无人机进行通信前，预先向无线通信子系统申请至少两种业务等级的传输服务，即高可靠超低时延的传输等级服务、大带宽低误码率视频传输等级服务，所述高可靠超低时延的传输等级服务用于承载电工操作所对应的坐标集信息发往无人机子系统，所述大带宽低误码率视频传输等级服务用于无人机子系统向远程控制台实时回传故障现场视频信息，所述远程控制台属于运维子系统的一部分。
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