CN112417995A - 一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统，其中系统包括智能机器人系统和本地监控后台；智能机器人系统用于采集现场人脸数据，并将人脸数据发送到本地监控后台；本地监控后台用于识别现场人脸数据中是否有安全监督人员的人脸数据；计算检修人员与智能机器人之间的实际距离、安全监督人员与智能机器人之间的实际距离、安全监督人员与检修人员之间的距离；并判断安全监督人员与检修人员之间的距离是否大于设定的阈值。本发明利用智能巡检机器人可见光检测设备拍摄的图像，识别监督人员与检修人员的距离，确认监督人员到位履职情况，避免了作业现场脱离监管的问题，提高变电站检修作业到位监督的执行水平。

Description

一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统
技术领域
本发明涉及电力作业风险管控的技术领域，尤其涉及一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统。
背景技术
电网领域中涉及各种高压电气设备，为了保障电网的正常运行，需要定期对这些高压电气设备进行检查。DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》规定了交流、直流电网中各类高压电气设备巡检、检查和试验的项目、周期等。但是随着电网企业的发展，变电站及其设备数量与日俱增，不仅变电站内检修作业数量及强度明显增强，且跨专业作业、交叉作业明显增多。加之人员技能、身体状态、气象状况等影响，使得检修作业风险呈现出越来越复杂的趋势。同时，按《安全职责到位衡量标准》规定，安全监督人员应深入作业现场到位监督，监督全面、及时、有效落实检修作业安全措施，确保作业安全。
近年来，我国在变电站智能巡检机器人技术领域取得了长足进步，并得以广泛应用。按照DL/T 1610-2016《变电站机器人巡检系统通用技术条件》的规定，具备自主导航定位、可见光检测等功能的变电站智能巡检机器人可用于检查设备状态，可见智能机器人的定位、视觉识别技术已得到认可。鉴于此，如何在现有变电站机器人巡检系统的基础上，创造性地科学判断变电站内检修作业是否脱离监管，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统，解决了现有技术中到位监督技术的不足的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种面向变电站检修作业到位监督的识别方法，包括以下步骤：
步骤S1、在检修作业现场利用智能机器人采集和识别现场人脸信息并发送回本地监控后台；
步骤S2、本地监控后台判断安全监督人员是否在现场，如果不在现场，则判定作业任务脱离监管，并发布预警信息，转至步骤S5；如果在现场，转至步骤S3；
步骤S3、本地监控后台分别计算安全监督人员与智能机器人的实际距离，检修人员与智能机器人的实际距离；
步骤S4、本地监控后台通过比较判断安全监督人员与智能机器人、检修人员与智能机器人两段实际距离之间的差值是否超过阈值，如果超出阈值，则推算判定作业任务脱离监管，并发布预警信息；
步骤S5、本地监控后台反馈到位监督实况。
进一步的，所述的人脸信息包括但不限于两眼间距、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、肤色、头发颜色、人脸特殊表征、饰物、表情。
进一步的，判断安全监督人员是否在现场的方法为：判断现场人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息。
进一步的，判断现场人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息具体包括：将现场采集的人脸信息与保存的安全监督人员的人脸记录数据做比对。
进一步的，所述的实际距离的计算公式为：
Figure BDA0002757472020000021
式中：D是指人脸与可见光摄像机的距离(单位是米)；
p是指人脸在图像中的投影距图像中心的像素数量(单位是PX)；
θ是指可见光摄像机俯仰角，即是可见光光轴与水平面夹角(单位是rad)；
rpc是指单个像素的弧度(单位是rad/PX)；
ro是指弧度补偿，即是弥补对齐错误(单位是rad)；
h是指人脸与可见光摄像机的垂直距离(单位是米)。
第二方面，本发明提供一种面向变电站检修作业到位监督识别系统，包括智能机器人系统和本地监控后台；
所述的智能机器人系统用于采集现场人脸数据，并将人脸数据发送到本地监控后台；
所述的本地监控后台用于识别现场人脸数据中是否有安全监督人员的人脸数据；计算检修人员与智能机器人之间的实际距离D1、安全监督人员与智能机器人之间的实际距离D2；并判断D1与D2之间的距离Z是否大于设定的阈值S(6米)。
本发明的面向变电站检修作业到位监督的识别方法及系统，通过仿生视觉模型判断变电站智能巡检机器人可见光检测设备拍摄的图像，识别安全监督人员，计算其与检修作业位置的间距，确认监督人员到位履职情况，避免了作业现场脱离监管的问题，提高变电站检修作业到位监督的执行水平。
附图说明
图1为本发明的面向变电站检修作业到位监督识别方法的流程示意图；
图2位本发明中基于测距几何模型求解实际距离的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例一
本发明的面向变电站检修作业到位监督识别方法，包括以下步骤：
步骤S1、在检修作业现场利用智能机器人采集和识别现场人脸信息并发送回本地监控后台。
省级电网应急指挥中心的工程师需要提前将变电站检修作业到位监督算法、安全监督人员、检修人员的人脸记录数据等信息写入变电站智能机器人的系统中。检修人员将智能机器人部署在变电站的检修作业现场附近，并按照SJ/T 11608-2016《人脸识别设备通用规范》的规定采集变电站检修作业现场附近的人脸信息。变电站智能机器人利用可见光摄像机采集数据。识别现场人脸信息采用算法的是GA/T922.6《人脸识别算法评测方法》。
人脸信息包括两眼间距、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、肤色、头发颜色、人脸特殊表征、饰物、表情等。
步骤S2、本地监控后台判断安全监督人员是否在现场，如果不在现场，则判定作业任务脱离监管，并发布预警信息，转至步骤S5；如果在现场，转至步骤S3。
进一步的，在本申请的优选实施方式中，判断安全监督人员是否在现场的方法为：判断现场人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息。
智能机器人中提前存有所有安全监督人员、检修人员的人脸记录数据，将现场采集和识别到的人脸信息与保存的安全监督人员的人脸记录数据做比对，判断现场采集和识别到的人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息。
步骤S3、本地监控后台分别求解安全监督人员距智能机器人可见光摄像机的实际距离D1，检修人员距智能机器人可见光摄像机的实际距离D2。
请参阅图2，图2是本发明基于测距几何模型求解实际距离的示意图。
如图2所示，相似三角形原理如图2所示。监督人员、检修人员在可见光摄像机采集图像的平面坐标中位置分别是A、B。基于人脸信息的帧存坐标中心(u0，v0)，建立像平面坐标(x，y)，其坐标原点为00(0，0)。其中，针对监督人员的人脸信息像平面坐标中为A(x1，y1)，其中帧存图像纵坐标v1，距离帧存图像中心(u0，v0)的像素距离为l1，且l1＝y1＝v1-v0＞0。针对检修人员的人脸信息像平面坐标中为B(x2，y2)，其中帧存图像纵坐标v2，距离帧存图像中心(u0，v0)的像素距离为l2，且l2＝y2＝v0-v2＞0。
通过以下计算公式求解监督人员、检修人员与智能巡检机器人的实际距离：
Figure BDA0002757472020000051
式中，D是指人脸与可见光摄像机的距离(单位是米)；p是指人脸在图像中的投影距图像中心的像素数量(单位是PX)；θ是指可见光摄像机俯仰角，即是可见光光轴与水平面夹角(单位是rad)；rpc是指单个像素的弧度(单位是rad/PX)；ro是指弧度补偿，即是弥补对齐错误(单位是rad)；h是指人脸与可见光摄像机的垂直距离(单位是米)。通过测量得到垂直距离h、俯仰角θ，通过处理方法得到图像中人脸位置中心p在图像中的投影距离图像中心的像素数目。
步骤S4、本地监控后台通过比较判断安全监督人员与智能机器人、检修人员与智能机器人两段实际距离之间的差值是否超过阈值(6米)，如果超出阈值，则推算判定作业任务脱离监管，并发布预警信息。
安全监督人员与检修人员之间的距离Z＝|D1-D2|
步骤S5、本地监控后台通过电力综合数据网向省级电网应急指挥中心反馈到位监督实况。
在本发明具体实施过程中，所述将人脸信息写入变电站智能机器人系统的本地监控后台包括：通过MQseries类型的面向消息中间件系统(Message-Oriented Middleware)写入变电站智能机器人系统。具体的，传递的信息是以可扩展标记语言(eXtensibleMarkup Language，XML)为基础的，并兼容.NET或J2EE标准，便于在不同系统上使用该服务。数据传输接口参照T/CEC 159-2018《变电站机器人巡检系统扩展接口技术规范》的相关规定，该接口主要用于用户自身的软件、网站或其他产品，需要将短信群发功能集成于软件、网站内作为产品整体功能的一部分，在这种情况下可以使用WebService接口来提交短信；实现WebService接口的短信群发功能需要有一定的基本编程，如VC++、Delphi、ASP；另外，WebService接口支持XML、SOAP、WSDL；XML为可扩展的标记语言，即标准通用标记语言下的一个子集，为WebService平台中表示数据的基本格式；SOAP用于交换XML，即标准通用标记语言下的一个子集，编码信息的轻量级协议，其具有三个主要方面：XML-envelope为描述信息内容和如何处理内容定义了框架，将程序对象编码成为XML对象的规则，执行远程过程调用RPC的约定，SOAP可以运行在任何其他传输协议上；WSDL为WebService描述语言，就用计算机阅读的方式提供的一个正式描述文档而基于XML，即标准通用标记语言下的一个子集的语言，用于描述WebService及其函数、参数和返回值。具体的，API二次开发接口就是在原有的基础上提供二次开发的软件，其端口既是API二次开发接口；二次开发说就是在现有的软件上进行定制修改，功能的扩展，然后达到所需的功能，一般来说都不会改变原有系统的内核；在本实施例中，API二次开发接口由省级电网应急指挥中心对API接口进行二次开发，并与变电站智能机器人系统的本地监控后台交互人脸信息、到位信息、变电站编号、工作票编号。省级电网应急指挥中心与变电站智能机器人系统交互数据文件示例如下：
<？xml version＝"1.0"？>
<PatrolImageToIntn>
<PatrolImage>
<Station></Station>
<ImageBody>
<ID></ID>
<CcdImage></CcdImage>
<Inplace></Inplace>
</ImageBody>
<ImageBody>
</ImageBody>
</PatrolImage>
</PatrolImageToIntn>
Station为变电站在省级电网应急指挥中心的编号。
ID为检修作业的工作票编号。
CcdImage为检修作业现场的可见光图像，格式为二进制字节流。
Inplace为监督人员到位与否。
为了更好的说明本发明的实现过程和有益效果，以下结合试验数据对本发明的具体过程加以说明：
需检查某台运行6年敞开式六氟化硫气体断路器的机构，包括检查各连杆、拐臂、联板、轴销、螺栓有无松动、弯曲、变形或断裂现象，各电器元件功能是否正常，储能电机有无异响、异味。以变电检修班检查修复该断路器为例说明，具体步骤如下：
步骤一：5名变电检修人员参照DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》的规定，赴现场开展检修作业。
步骤二：1名安全监督人员按照《安全职责到位衡量标准》的规定，赴检修作业现场开展到位监督。
步骤三：其中1名变电运行人员参照《变电站机器人巡检导则》的相关规定，启动智能机器人系统赴变电站检修作业现场。
步骤四：变电站智能机器人搭载一套符合GB/T36481 2018《信息技术场景记录仪通用规范》相关规定的可见光摄像机，其镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍，上传视频分辨率不小于高清1080P，且变电站智能机器人应能存储采集到的视频，支持视频的开始录像、停止录像、播放、停止、重启、抓图、全屏显示等功能。智能机器人在检修作业附近50米区域内自主巡视，并采集图像。
步骤五：变电站智能机器人按照SJ/T 11608-2016《人脸识别设备通用规范》的规定采集变电站检修作业现场的人脸信息。
步骤六：变电站智能机器人在作业现场拍摄图像，并将图像信息及其两眼间距、表情、姿态角度、饰物相关人脸信息传输至本地监控后台。
步骤七：本地监控后台按照GA/T922.6《人脸识别算法评测方法》的规定识别是否有安全监督人员的人脸信息，判断所述安全监督人员是否在现场。
步骤八：确认和锁定安全监督人员、工作负责人在现场的位置之后，本地监控后台随后基于测距集合模型分别求解安全监督人员、工作负责人距智能机器人可见光摄像机的实际距离D1、D2。
步骤八：本地监控后台计算安全监督人员、检修之间的实际距离，并确认距离小于可靠安全监督距离的阈值(6米)。
步骤九：变电站智能机器人系统将判断结果通过通信基站反馈至省级电网应急指挥中心。流程结束。
在本发明实施中，提供了面向架空面向变电站检修作业到位监督的变电站智能机器人系统，通过判断安全监督人员与工作负责人现场间距的阈值、安全监督人员的人脸信息，能够智能地判断变电站检修作业现场是否脱离监管，避免了作业现场脱离监管的问题，提高变电站检修作业到位监督的执行水平。
实施例二
本发明的面向变电站检修作业到位监督识别系统，包括智能机器人系统和本地监控后台。智能机器人系统用于采集现场人脸数据，并将人脸数据发送到本地监控后台。本地监控后台用于识别现场人脸数据中是否有安全监督人员的人脸数据；计算检修人员与智能机器人之间的实际距离D1、安全监督人员与智能机器人之间的实际距离D2；并判断D1与D2之间的距离Z是否大于设定的阈值S(6米)。
省级电网应急指挥中心工程师将变电站检修作业到位监督算法、安全监督人员和检修工作负责人的人脸相关数据写入变电站智能机器人系统；
进一步地，所述人脸相关数据包括人脸注册、人脸容量、识别记录等，及其人脸图像的宽度、高度、颜色深度、数据之间的偏移量符合SJ/T 11608-2016《人脸识别设备通用规范》的规定，成像方式应是可见光类型。
变电检修班人员将变电站智能机器人系统部署在变电站检修作业现场。
进一步地，所述变电站机器人系统按照DL/T 1610-2016《变电站机器人巡检系统通用技术条件》的规定，包括智能巡检机器人、通信基站、通信交换机、本地监控后台、机器人室、转运车辆。
进一步地，所述智能巡检机器人属于无轨轮式机器人，其控制系统以NVIDIA生产的Tegra Parker系列的6核处理器作为主控芯片，并可搭载一套可见光摄像机。
进一步地，所述智能巡检机器人搭载可见光摄像机的镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍，上传视频分辨率不小于高清1080P。
进一步地，所述通信基站可选用1.8吉赫兹频段的TD-LTE型、230兆赫兹频段的LTE230型无线通信基站设备。
进一步地，所述本地监控后台的工作站配置有1颗4核Intel Xeon E5系列CPU。
进一步地，所述通信交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。
进一步地，所述机器人室部署在变电站主控楼附近，用于给巡视机器人充电，采用交流220伏特±20％、50赫兹电源供电，3孔插头，线长1米。
进一步地，所述转运车辆采用四轮驱动模式，并可同时搭载2套变电站智能机器人在不同变电站的停电检修作业现场之间转移。
变电站智能机器人按照SJ/T 11608-2016《人脸识别设备通用规范》的规定采集变电站检修作业现场附近的人脸信息，并通过通信基站将图像信息传输至本地监控后台。
本地监控后台按照GA/T922.6《人脸识别算法评测方法》的规定识别是否有安全监督人员的人脸信息，并由此判断所述安全监督人员是否在现场。
进一步地，所述人脸信息包括两眼间距、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、肤色、头发颜色、人脸特殊表征、饰物、表情。
本地监控后台在判断所述监督人员在现场之后，基于测距集合模型求解监督人员与检修工作负责人的实际距离。
本发明的面向变电站检修作业到位监督识别系统，能够智能地判断变电站检修作业现场是否脱离监管变电站检修作业现场是否脱离监管，避免了作业现场脱离监管的问题，提高变电站检修作业到位监督的执行水平。
本领域普通技术人员可以理解实施例一的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.面向变电站检修作业到位监督的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、在检修作业现场利用智能机器人采集和识别现场人脸信息并发送回本地监控后台；
步骤S2、本地监控后台判断安全监督人员是否在现场，如果不在现场，则判定作业任务脱离监管，并发布预警信息，转至步骤S5；如果在现场，转至步骤S3；
步骤S3、本地监控后台分别计算安全监督人员与智能机器人的实际距离，检修人员与智能机器人的实际距离；
步骤S4、本地监控后台通过比较判断安全监督人员与智能机器人、检修人员与智能机器人两段实际距离之间的差值是否超过阈值，如果超出阈值，则推算判定作业任务脱离监管，并发布预警信息；
步骤S5、本地监控后台反馈到位监督实况。
2.根据权利要求1所述的面向变电站检修作业到位监督的识别方法，其特征在于，所述的人脸信息包括但不限于两眼间距、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、肤色、头发颜色、人脸特殊表征、饰物、表情。
3.根据权利要求1所述的面向变电站检修作业到位监督的识别方法，其特征在于，判断安全监督人员是否在现场的方法为：判断现场人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息。
4.根据权利要求3所述的面向变电站检修作业到位监督的识别方法，其特征在于，判断现场人脸信息中是否有安全监督人员的人脸信息具体包括：将现场采集的人脸信息与保存的安全监督人员的人脸记录数据做比对。
5.根据权利要求1所述的面向变电站检修作业到位监督的识别方法，其特征在于，所述的实际距离的计算公式为：
Figure FDA0002757472010000021
式中：
D是指人脸与智能机器人可见光摄像机的距离；
p是指人脸在图像中的投影距图像中心的像素数量；
θ是指可见光摄像机俯仰角；
rpc是指单个像素的弧度；
ro是指弧度补偿；
h是指人脸与可见光摄像机的垂直距离。
6.面向变电站检修作业到位监督的识别系统，其特征在于，包括智能机器人系统和本地监控后台；
所述的智能机器人系统用于采集现场人脸数据，并将人脸数据发送到本地监控后台；
所述的本地监控后台用于识别现场人脸数据中是否有安全监督人员的人脸数据；计算检修人员与智能机器人之间的实际距离D1、安全监督人员与智能机器人之间的实际距离D2；并判断D1与D2之间的距离是否大于设定的阈值。
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