CN112584094A - 基于智能感知的变电站安全监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能感知的变电站安全监管系统，包括：图像识别模块：摄像头采集变电站内视频数据，图像处理装置对视频数据进行处理，并判断是否存在单人进入开关室和走错间隔的情况；动作捕捉模块：动作捕捉设备对现场工作人员的倒闸操作动作进行捕捉，并动作判断设备将现场工作人员的倒闸操作动作与标准动作进行比较，判断是否存在误动作；语音报警器：在发现异常时发出语音报警提醒；无线传输模块：从图像识别模块和动作捕捉模块接收到异常信息后，向设定的移动通信设备发送异常报警短信。本发明利用图像识别、动作捕捉的智能感知方式，实现自动识别人员运动情况，自动识别倒闸操作步骤，并能及时报警。

Description

基于智能感知的变电站安全监管系统

技术领域

本发明属于电力安全技术领域，具体涉及一种基于智能感知的变电站安全监管系统。

背景技术

倒闸操作和设备巡视是运维值班员最基本的两项工作。在变电站进行设备巡视或者倒闸操作的过程中，由于电力系统的特殊性，存在较多的危险点，除了按照运规和典票进行工作外，需要安排相关人员对操作规范性进行监管，大型倒闸操作更是需要监护人员到现场监督运维值班员规范操作。

同时，在变电站现场设备检修或安装施工中，同样存在较多的危险点，除了按检修方案在现场布置针对性的安全措施外，也需要工作负责人及专责监护人在现场认真监护，督促工作班成员安全工作。

目前，针对设备巡视和倒闸操作的监管主要通过视频监控。监管人员通过运维值班员记录的巡视时间，调取视频监控画面，以判断其是否到达现场，是否按规定巡视，这种人工方式需要花费大量的时间。由于倒闸操作时间长数量庞大，对于倒闸操作的监管，只能通过抽查的方式，对于某些重要操作，通过视频监控判断操作是否规范，这种方式覆盖面较窄也无法及时提醒问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于智能感知的变电站安全监管系统，能够自动识别巡视情况，实现倒闸操作全过程监控，辅助监护检修人员，并能够实时监护报警。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于智能感知的变电站安全监管系统，包括：

图像识别模块：包括摄像头和图像处理装置，所述摄像头采集变电站内视频数据，并将视频数据传输至图像处理装置，所述图像处理装置对视频数据进行处理，并判断是否存在单人进入开关室和走错间隔的情况；

动作捕捉模块：所述动作捕捉模块包括动作捕捉设备和动作判断设备，所述动作捕捉设备对现场工作人员的倒闸操作动作进行捕捉，并将动作数据传输至动作判断设备，所述动作判断设备将现场工作人员的倒闸操作动作与标准动作进行比较，判断是否存在误动作；

语音报警器：所述语音报警器在图像识别模块和动作捕捉模块发现异常时发出语音报警提醒，提示现场工作人员规范操作；

无线传输模块：所述无线传输模块从图像识别模块和动作捕捉模块接收到异常信息后，向设定的移动通信设备发送异常报警短信；

视频监控模块：所述视频监控模块对变电站进行视频监控，且通过视频监控模块调取实时画面记录。

优选的，单人进入开关室的判定依据为：单人进入开关室超过30秒。

优选的，走错间隔的判定依据为：人员进入到本次操作的禁行区，并站立达到10秒。

优选的，倒闸操作的标准动作包括拉手车、合闸刀、拉空开，根据倒闸操作的类型确定倒闸操作顺序，若操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序，通过语音报警器提示现场工作人员规范倒闸操作。

优选的，当图像识别模块检测到单人进入开关室后，开始计时，当大于30秒的时候，语音报警器会重复发出“你已单人进入开关室，属违规操作，请速离开”的指令，当检测到单人离开后，语音报警器停止语音提醒；

根据本次操作的间隔，当图像识别模块检测到有人员进入到本次操作的禁行区后且大于10秒的时候，该间隔的语音报警器会重复发出“请注意，你已误入间隔，请速离开”的指令，当检测到人员已经离开此间隔后，该间隔的语音报警器停止语音提醒；

当倒闸操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序时，语音报警器会重复发出“操作错误，请检查”的指令。

本发明利用图像识别、动作捕捉的智能感知方式，实现自动识别人员运动情况，自动识别倒闸操作步骤，并能在发现异常时，及时向现场工作人员及后台监管人员报警，有效提高监管的力度和效率。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明基于智能感知的变电站安全监管系统模块关系图。

图2为禁行区识别程序框图。

图3为单人巡视识别程序框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明针对现有倒闸操作和设备巡视，对本发明所要解决的技术问题进行了具体分析。

(1)需要一种高效的监管系统，自动识别巡视情况。习惯性违章的存在将带来极大的安全隐患，有些运维值班员安全意识淡薄，单独进入开关室巡视，所以必须对巡视进行监管，而查视频监控将耗费大量时间。

(2)需要一种精准的监管系统，实现倒闸操作全过程监控。部分运维值班员经验丰富，操作熟练，认为按照自己的操作顺序可以节省操作时间，却没有意识到全凭经验也会有失误的时候，所以必须对倒闸操作进行监管，而查视频监控将耗费一定的时间。

(3)需要一种便捷的监管系统，辅助监护检修人员。当工作负责人或专责监护人违规离开工作现场时，就会导致工作现场无人监护；或者工作负责人或专责监护人责任心不强，就会忽视工作班成员违规进入非工作区域进行作业。一旦现场监管不到位，就会导致作业风险，严重危及人身和设备安全。为了更强有力地进行监管，需要借助图像识别技术，划分禁行区，实现禁行区报警。

(4)需要一种实时的监管系统，保证有问题即反映。通过人工手段监管在一定程度上是滞后的，就算是发现问题，也不能第一时间纠正，只能对当事人进行批评教育。而如果安排一个人专门检查视频监控，又是一件极其费时费力的事情。所以，需要通过智能感知的相关手段，实现作业现场的自动识别与实时反馈，及时纠正错误。

通过上述分析，在日常工作中需要一种能够自动识别巡视情况，实现倒闸操作全过程监控，辅助监护检修人员，并能够实时监护报警的高效、精准、便捷、实时的系统。

如图1至图3所示，基于智能感知的变电站安全监管系统，包括：

图像识别模块：包括摄像头和图像处理装置，所述摄像头采集变电站内视频数据，并将视频数据传输至图像处理装置，所述图像处理装置对视频数据进行处理，并判断是否存在单人进入开关室和走错间隔的情况；

动作捕捉模块：所述动作捕捉模块包括动作捕捉设备和动作判断设备，所述动作捕捉设备对现场工作人员的倒闸操作动作进行捕捉，并将动作数据传输至动作判断设备，所述动作判断设备将现场工作人员的倒闸操作动作与标准动作进行比较，判断是否存在误动作；

语音报警器：所述语音报警器在图像识别模块和动作捕捉模块发现异常时发出语音报警提醒，提示现场工作人员规范操作；

无线传输模块：所述无线传输模块从图像识别模块和动作捕捉模块接收到异常信息后，向设定的移动通信设备发送异常报警短信；

视频监控模块：所述视频监控模块对变电站进行视频监控，且通过视频监控模块调取实时画面记录。

其中，单人进入开关室的判定依据为：单人进入开关室超过30秒。走错间隔的判定依据为：人员进入到本次操作的禁行区，并站立达到10秒。

倒闸操作的标准动作包括拉手车、合闸刀、拉空开，根据倒闸操作的类型确定倒闸操作顺序，若操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序，通过语音报警器提示现场工作人员规范倒闸操作。

当图像识别模块检测到单人进入开关室后，开始计时，当大于30秒的时候，语音报警器会重复发出“你已单人进入开关室，属违规操作，请速离开”的指令，当检测到单人离开后，语音报警器停止语音提醒。

根据本次操作的间隔，当图像识别模块检测到有人员进入到本次操作的禁行区后且大于10秒的时候，该间隔的语音报警器会重复发出“请注意，你已误入间隔，请速离开”的指令，当检测到人员已经离开此间隔后，该间隔的语音报警器停止语音提醒。

当倒闸操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序时，语音报警器会重复发出“操作错误，请检查”的指令。

图像识别模块的核心部件之一就是便携式彩色摄像头，本实施例采用OV5640摄像头模块，该模块采用1/4寸的OV5640五百万高清CMOS传感器制作，具有高灵敏度、高灵活性、支持JPEG输出等特点。并且可支持曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等众多参数设置，支持JPEG/RGB565格式输出，可以满足不同场合需求。利用原野YT05A-F429IGT6核心板驱动摄像头模块，实现视频数据的采集，并通过串口传输至后台上位机进行图像识别处理。

图像识别模块基于C++和OpenCV进行可视化的控制系统开发，利用OpenCV的混合高斯模糊算法，对监控摄像头传入的视频进行人员闯入检测识别。参考图2和图3所示，首先通过程序划分警戒区域，然后利用高斯模糊算法获取同原视频帧相同像素尺寸参数的掩模图像，将警戒区域部分填充为白色，非警戒区域为黑色，以该掩模图像作为是否闯入的判断依据。而对于单人巡视的识别，只需返回识别人数，当人数为1时报警即可。判断单人进入开关室超过30秒或者人员走错间隔，启动报警机制，将报警信号通过后台，再接通开关室内的扩音器进行连续提醒。

动作捕捉模块的核心部件之一便是动作捕捉设备，本实施例具体采用维特的九轴姿态传感器来实现动作捕捉的任务。该传感器型号BWT901CL，可以实现三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴欧拉角的测量，采用高性能的微处理器和先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出传感器当前的实时运动姿态。数据传输通过蓝牙模块进行，数据传输至电脑可以利用上位机软件进行查看，同时可以输出为文本数据进行数据处理。动作捕捉系统捕捉到的数据传输至后台电脑数据处理系统对其进行数据处理和分析，与数据库数据进行对比，对操作人员的动作是否合理进行判断与纠错。后台上位机将得到的加速度数据进行处理，利用梯度下降法对神经网络进行训练，首先获得大量的加速度数据及相应的动作，在训练神经网络，训练完成后，使得数据输入就能够返回正确的动作。

语音报警器采用WM8978模块作为扬声器系统。其核心元件WM8978芯片是一个低功耗、高质量的立体声多媒体数字信号编译码器。它结合了立体声差分麦克风的前置放大与扬声器、耳机和差分、立体声线输出的驱动，减少了应用时必需的外部组件。WM8978模块可以进行语言的播报，驱动设备为原野YT05A-F429IGT6核心板。通过实验，该模块可以100％实现上位机报警信息的语音播报。

无线传输模块采用蓝牙技术，支持语音和数据传输，传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；采用跳频展频技术，抗干扰性强，不易窃听；使用在各国都不受限制的频谱，理论上说，不存在干扰问题；功耗低；成本低。

本发明的变电站安全监管系统可以有效提醒操作人员规范操作，杜绝部分习惯性违章行为。其中，基于图像识别的人员行为分析，有效避免了单人进入开关室以及在错误间隔逗留的安全隐患。基于动作捕捉的倒闸操作规范化系统，有效保证了倒闸操作的顺序及规范性，同时可以有效避免漏操作的发生。该系统现场实时提醒，而非传统意义上的操作完后回看视频监控寻找问题，以达到立即纠错的目的。因此，可以有效实现对现场作业人员的监管，安全监管人员无需长时间翻阅视频监控，即可有效实现安全监管。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.基于智能感知的变电站安全监管系统，其特征在于，包括：

图像识别模块：包括摄像头和图像处理装置，所述摄像头采集变电站内视频数据，并将视频数据传输至图像处理装置，所述图像处理装置对视频数据进行处理，并判断是否存在单人进入开关室和走错间隔的情况；

动作捕捉模块：所述动作捕捉模块包括动作捕捉设备和动作判断设备，所述动作捕捉设备对现场工作人员的倒闸操作动作进行捕捉，并将动作数据传输至动作判断设备，所述动作判断设备将现场工作人员的倒闸操作动作与标准动作进行比较，判断是否存在误动作；

语音报警器：所述语音报警器在图像识别模块和动作捕捉模块发现异常时发出语音报警提醒，提示现场工作人员规范操作；

无线传输模块：所述无线传输模块从图像识别模块和动作捕捉模块接收到异常信息后，向设定的移动通信设备发送异常报警短信；

视频监控模块：所述视频监控模块对变电站进行视频监控，且通过视频监控模块调取实时画面记录。

2.根据权利要求1所述的基于智能感知的变电站安全监管系统，其特征在于：单人进入开关室的判定依据为：单人进入开关室超过30秒。

3.根据权利要求1所述的基于智能感知的变电站安全监管系统，其特征在于：走错间隔的判定依据为：人员进入到本次操作的禁行区，并站立达到10秒。

4.根据权利要求1所述的基于智能感知的变电站安全监管系统，其特征在于：倒闸操作的标准动作包括拉手车、合闸刀、拉空开，根据倒闸操作的类型确定倒闸操作顺序，若操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序，通过语音报警器提示现场工作人员规范倒闸操作。

5.根据权利要求1所述的基于智能感知的变电站安全监管系统，其特征在于：当图像识别模块检测到单人进入开关室后，开始计时，当大于30秒的时候，语音报警器会重复发出“你已单人进入开关室，属违规操作，请速离开”的指令，当检测到单人离开后，语音报警器停止语音提醒；

根据本次操作的间隔，当图像识别模块检测到有人员进入到本次操作的禁行区后且大于10秒的时候，该间隔的语音报警器会重复发出“请注意，你已误入间隔，请速离开”的指令，当检测到人员已经离开此间隔后，该间隔的语音报警器停止语音提醒；

当倒闸操作动作不到位或者不符合倒闸操作顺序时，语音报警器会重复发出“操作错误，请检查”的指令。

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