CN112414469A - 一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，属于电力巡检抢修技术领域；通过北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；本发明具有以下有益效果：基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。

Description

一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统
技术领域
本发明属于电力巡检抢修技术领域，特别涉及一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统。
背景技术
卫星导航系统是一个国家重要的空间信息基础设施，是国家综合国力、核心竞争力与科技创新能力的重要标志和集中体现。当前，我国对卫星导航产业的发展高度重视，国家发改委牵头联合多部门共同起草了北斗产业中长期规划，并将北斗导航系统列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》16 项重大科技专项之一。
随着电力系统的不断发展，人们对于电网稳定、安全、高效提出了更高的要求。作为电网基础数据采集单位的各类传感器、保护装置、故障系统等自动化设备均具备时空特性。但是时空信息作为基础数据目前仍未得到很好的应用，原因有设备种类偏多、集成方式复杂、卫星定位授时信号获取困难、定位授时模组过于巨大影响安装实施等。电网资源数据中80％与空间位置相关，100％与时间系统相关。现有的电力数据尚无法满足智能电网对全过程、全局管控等的发展需求，智能电网需要能够反应电力能量位置和时间的变化信息的全景信息。为此，需深入研究此类应用，并通过时空大数据的多源系统协同分析达到电网全局管控的作用。
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明因此提供了一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，通过北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明因此提供了一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，通过北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，包括有至少一套天空智能巡检无人机组、至少一套地面智能巡检机动组、至少一套现场安防系统，至少一套主机，至少两套操作系统：所述天空智能巡检无人机组、地面智能巡检机动组、现场安防系统北斗加密通信模块进行数据传输；北斗电力定位授时数传模块通过4G+北斗定位为地面智能巡检机器人于天空智能巡检无人机进行授时；
所述天空智能巡检无人机组包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为电力终端提供高精度的同步时间, 为需要高精度的时间应用提供基础；
无线图传模块：用于远程遥控及视频数据采集；
红外摄像机：用于保证夜间拍摄以及拍摄温度变化产生的影响，根据红外影响，判断高压电力设备的潜在故障；
可见光摄像机：用于拍摄目标画面，对目标做精细观察；
北斗加密通信模块：用于数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护，保证数据存储、传输、交互的安全性；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
北斗高精度天线：用于无人机空中作业时高精度定位；
所述地面智能巡检机动组包括有：巡检机动组、现场监测终端、智能巡检机器人；
所述巡检机动组包括有：
北斗定位安全头盔：用于实时定位出作业人员的高精度位置，将准确位置信息上传至主机；通过远程可实时监控现场作业人员的位置信息，解决安全生产作业过程中的问题；
北斗智能手持机：用于收发北斗卫星短信，外接北斗天线，增强高纬度北斗信号接收能力；
点检机：用于机器状态点检；
所述现场监测终端包括有：
异常风险监测：用于监测异常风险；
负荷温升监测：用于监测异常升温；
湿度监测：用于监测设备环境湿度；
烟雾监测：用于监测现场烟雾情况，防控火灾；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
所述智能巡检机器人包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为机器人搭载的模块提供高精度的同步时间；
视觉检测模块：用于建立现场地图以及与安防系统协同联动，拍摄地面设备的图像信息，结合图像系统判断设备运行状态；
报警模块：用于与安防系统联动，发生报警时能紧急赶到告警位置；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据。
进一步的，所述现场安防系统包括报警模块、高速球机、门禁控制器、对讲主机、北斗加密通信模块、北斗WiFi通信模块。
进一步的，所述主机包括主机设备、存储设备、网络设备、数据库、备份系统、管理系统。
进一步的，所述主机为北斗运营服务平台提供数据传输、数据存储、信息通讯、运算处理功能；采用前后端分离架构，通过SpringBoot作为后端基础框架，以Vue.js作为前端基础开发框架；通信层以Netty网络框架实现后端北斗三号定位授时终端设备的实时网络通信；数据层以MySQL服务进行基础数据和系统数据的统一管理。
进一步的，所述操作系统包括移动端操作系统及指挥中心操作系统，远程访问通过认证管理后登入移动操作系统经由北斗加密通信模块访问主机，指挥中心通过操作系统经由北斗加密通信模块访问主机。
进一步的，所述操作系统为北斗运营服务平台提供基础的系统级别的功能支持，包括安全认证、网络通信交互、数据交换、接入功能、终端管理、认证、信息内容，为搭建其上的运营支撑层提供系统服务。
进一步的，所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统框架具有五个层面，包括服务提供层、运营支撑层、系统支撑层、操作系统层、基础设施层。
进一步的，所述北斗电力定位授时数传模块包括4G+定位天线、合路单元、4G模块、处理器、北斗定位模块、SIM卡槽、1PPS接口、RS232接口、 RS232/RS485接口、电源接口、指示灯。
进一步的，所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统 TCP传输作为通信技术。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
为了解决上述现有技术问题的不足，本发明因此提供了一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，通过北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的总体网络拓补示意图；
图2为本发明的系统平台框架图；
图3为本发明的北斗电力定位授时数传模块总框图；
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3，为了解决上述现有技术问题的不足，本发明因此提供了一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，通过北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；本发明具有以下有益效果：基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，包括有至少一套天空智能巡检无人机组、至少一套地面智能巡检机动组、至少一套现场安防系统，至少一套主机，至少两套操作系统：所述天空智能巡检无人机组、地面智能巡检机动组、现场安防系统北斗加密通信模块进行数据传输；北斗电力定位授时数传模块通过4G+北斗定位为地面智能巡检机器人于天空智能巡检无人机进行授时；
所述天空智能巡检无人机组包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为电力终端提供高精度的同步时间, 为需要高精度的时间应用提供基础；
无线图传模块：用于远程遥控及视频数据采集；
红外摄像机：用于保证夜间拍摄以及拍摄温度变化产生的影响，根据红外影响，判断高压电力设备的潜在故障；
可见光摄像机：用于拍摄目标画面，对目标做精细观察；
北斗加密通信模块：用于数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护，保证数据存储、传输、交互的安全性；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
北斗高精度天线：用于无人机空中作业时高精度定位；
所述地面智能巡检机动组包括有：巡检机动组、现场监测终端、智能巡检机器人；
所述巡检机动组包括有：
北斗定位安全头盔：用于实时定位出作业人员的高精度位置，将准确位置信息上传至主机；通过远程可实时监控现场作业人员的位置信息，解决安全生产作业过程中的问题；
北斗智能手持机：用于收发北斗卫星短信，外接北斗天线，增强高纬度北斗信号接收能力；
点检机：用于机器状态点检；
所述现场监测终端包括有：
异常风险监测：用于监测异常风险；
负荷温升监测：用于监测异常升温；
湿度监测：用于监测设备环境湿度；
烟雾监测：用于监测现场烟雾情况，防控火灾；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
所述智能巡检机器人包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为机器人搭载的模块提供高精度的同步时间；
视觉检测模块：用于建立现场地图以及与安防系统协同联动，拍摄地面设备的图像信息，结合图像系统判断设备运行状态；
报警模块：用于与安防系统联动，发生报警时能紧急赶到告警位置；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据。
其中，所述现场安防系统包括报警模块、高速球机、门禁控制器、对讲主机、北斗加密通信模块、北斗WiFi通信模块。
其中，所述主机包括主机设备、存储设备、网络设备、数据库、备份系统、管理系统。
其中，所述主机为北斗运营服务平台提供数据传输、数据存储、信息通讯、运算处理功能；采用前后端分离架构，通过SpringBoot作为后端基础框架，以Vue.js作为前端基础开发框架；通信层以Netty网络框架实现后端北斗三号定位授时终端设备的实时网络通信；数据层以MySQL服务进行基础数据和系统数据的统一管理。
其中，所述操作系统包括移动端操作系统及指挥中心操作系统，远程访问通过认证管理后登入移动操作系统经由北斗加密通信模块访问主机，指挥中心通过操作系统经由北斗加密通信模块访问主机。
其中，所述操作系统为北斗运营服务平台提供基础的系统级别的功能支持，包括安全认证、网络通信交互、数据交换、接入功能、终端管理、认证、信息内容，为搭建其上的运营支撑层提供系统服务。
其中，所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统框架具有五个层面，包括服务提供层、运营支撑层、系统支撑层、操作系统层、基础设施层。
其中，所述北斗电力定位授时数传模块包括4G+定位天线、合路单元、 4G模块、处理器、北斗定位模块、SIM卡槽、1PPS接口、RS232接口、 RS232/RS485接口、电源接口、指示灯。
其中，所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统TCP传输作为通信技术。
工作原理：
一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，系统具体实现方法如下：
包括有至少一套天空智能巡检无人机组、至少一套地面智能巡检机动组、至少一套现场安防系统，至少一套主机，至少两套操作系统：所述天空智能巡检无人机组、地面智能巡检机动组、现场安防系统北斗加密通信模块进行数据传输；北斗电力定位授时数传模块通过4G+北斗定位为地面智能巡检机器人于天空智能巡检无人机进行授时；
天空智能巡检无人机组：搭载可见光摄像机可连续变焦，对目标做精细的观察。红外摄像机拍摄温度变化产生的影响，根据红外数据，可发现高压电力设备的潜在故障，防患于未然。无人机组所拍摄数据通过无线图传模块经由北斗加密通信模块加密后传输至地面主机；地面主机通过北斗WiFi通信模块控制无人机组姿态、操控、拍摄等；北斗高精度天线则为无人机组提供高精度定位，提高巡检的精确性。
地面智能巡检机动组：触动天空智能巡检无人机组后，根据需要出动地面巡检机动组，以人及组合加现场监测终端的方式进行巡检；智能巡检机器人通过视觉模块对现场环境进行巡检，指挥中心人员通过北斗WiFi通信模块控制机器人行动以及数据采集，通过北斗电力定位授时数传模块对数据的提供高精度同步时间；再出现预警是机器人搭载的报警模块及时报警并利用北斗定位系统以及北斗电力定位授时数传模块对现场的时间、空间进行精确定位；现场监测终端基于监测传感器搭配北斗WiFi通信模块，监测现场数据；同时有配备有北斗定位安全头盔、北斗智能手持机、点检机的地面巡检机动组工作人员，保证紧急情况或是日常人员巡检的及时性及事件可控性。
现场安防系统：保证现场主要关卡的声画监控以及人员出入控制。
本发明利用北斗卫星、无人机组、地面机动组的结合，建立空天地一体化的电力巡检抢修安全系统，保证系统在突发大负荷访问时的稳定性，实现配电设备的管理功能，实现设备位置信息的可视化管理；系统包括地面智能巡检机动组、天空智能巡检无人机组、现场安防系统等；基于北斗三代技术，融合复杂环境导航和北斗网格编码等相关技术，建立北斗电力多源时空大数据应用平台，结合室内外高精度定位和智能化导航方法，为电力巡检抢修安全监控系统的运行提供全周期跨时空配电设备互联网管理系统的服务。
本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。
本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接
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,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：包括有至少一套天空智能巡检无人机组、至少一套地面智能巡检机动组、至少一套现场安防系统，至少一套主机，至少两套操作系统：所述天空智能巡检无人机组、地面智能巡检机动组、现场安防系统北斗加密通信模块进行数据传输；北斗电力定位授时数传模块通过4G+北斗定位为地面智能巡检机器人于天空智能巡检无人机进行授时；
所述天空智能巡检无人机组包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为电力终端提供高精度的同步时间,为需要高精度的时间应用提供基础；
无线图传模块：用于远程遥控及视频数据采集；
红外摄像机：用于保证夜间拍摄以及拍摄温度变化产生的影响，根据红外影响，判断高压电力设备的潜在故障；
可见光摄像机：用于拍摄目标画面，对目标做精细观察；
北斗加密通信模块：用于数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护，保证数据存储、传输、交互的安全性；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
北斗高精度天线：用于无人机空中作业时高精度定位；
所述地面智能巡检机动组包括有：巡检机动组、现场监测终端、智能巡检机器人；
所述巡检机动组包括有：
北斗定位安全头盔：用于实时定位出作业人员的高精度位置，将准确位置信息上传至主机；通过远程可实时监控现场作业人员的位置信息，解决安全生产作业过程中的问题；
北斗智能手持机：用于收发北斗卫星短信，外接北斗天线，增强高纬度北斗信号接收能力；
点检机：用于机器状态点检；
所述现场监测终端包括有：
异常风险监测：用于监测异常风险；
负荷温升监测：用于监测异常升温；
湿度监测：用于监测设备环境湿度；
烟雾监测：用于监测现场烟雾情况，防控火灾；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据；
所述智能巡检机器人包括有：
北斗电力定位授时数传模块：用于为机器人搭载的模块提供高精度的同步时间；
视觉检测模块：用于建立现场地图以及与安防系统协同联动，拍摄地面设备的图像信息，结合图像系统判断设备运行状态；
报警模块：用于与安防系统联动，发生报警时能紧急赶到告警位置；
北斗WiFi通信模块：用于数据传输及卫星通信，共享北斗数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述现场安防系统包括报警模块、高速球机、门禁控制器、对讲主机、北斗加密通信模块、北斗WiFi通信模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述主机包括主机设备、存储设备、网络设备、数据库、备份系统、管理系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述主机为北斗运营服务平台提供数据传输、数据存储、信息通讯、运算处理功能；采用前后端分离架构，通过SpringBoot作为后端基础框架，以Vue.js作为前端基础开发框架；通信层以Netty网络框架实现后端北斗三号定位授时终端设备的实时网络通信；数据层以MySQL服务进行基础数据和系统数据的统一管理。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述操作系统包括移动端操作系统及指挥中心操作系统，远程访问通过认证管理后登入移动操作系统经由北斗加密通信模块访问主机，指挥中心通过操作系统经由北斗加密通信模块访问主机。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述操作系统为北斗运营服务平台提供基础的系统级别的功能支持，包括安全认证、网络通信交互、数据交换、接入功能、终端管理、认证、信息内容，为搭建其上的运营支撑层提供系统服务。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统框架具有五个层面，包括服务提供层、运营支撑层、系统支撑层、操作系统层、基础设施层。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述北斗电力定位授时数传模块包括4G+定位天线、合路单元、4G模块、处理器、北斗定位模块、SIM卡槽、1PPS接口、RS232接口、RS232/RS485接口、电源接口、指示灯。
9.根据权利要求1所述的一种基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统，其特征在于：所述基于北斗时空数据感知的电力巡检抢修安全监控系统TCP传输作为通信技术。
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CN113972958A (zh) * 2021-10-15 2022-01-25 北京京东乾石科技有限公司 一种巡检机器人及其数据传输方法
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