CN112966955A - 一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统和方法 - Google Patents

一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统和方法，系统包括开关柜质量综合评估管理系统后台和开关柜质量综合评估管理系统前端；开关柜质量综合评估管理系统后台包括：开关柜和机器人数据管理模块、机器人调度管理模块、开关柜质量评估模块、开关柜数据分析模块和转码推流模块；开关柜质量综合评估管理系统前端包括：检测流程展示模块、三维建模调取模块、机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块、开关柜缺陷信息展示模块、开关柜历史检测数据可视化模块；本发明可实现对开关柜验收数据的综合分析、运维巡检管理的信息集成及智能化应用，对提升开关柜验收工作标准化程度和效率具有重要的意义。

Description

一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统和方法
技术领域
本发明属于电力设备检测技术领域，涉及一种基于物联网技术的开关柜综合评估系统。
背景技术
随着社会的发展，人们需要建造更多与电能相关的配套设施，开关柜作为在电力系统中一种极为重要的用电设备，其入网数量飞速增加，因此开关柜验收的工作日益繁重。
为了减轻人工验收开关柜的难度，便引入了开关柜检测机器人辅助人工对开关柜进行验收检测。但开关柜检测机器人的种类繁多，不同种类机器人检测得到的数据结构繁杂不一，缺少有效的技术手段处理开关柜数据，难以进行有效的数据集成和数据共享，无法直接将检测得到的开关柜相关数据完整的传递到各级验收人员手中；同时缺乏有效的数据分析能力，无法从众多开关柜的验收数据看出实际生产中所存在的问题并给出指导意见。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于物联网技术的开关柜综合评估系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，所述开关柜质量综合评估系统包括开关柜质量综合评估管理系统后台和开关柜质量综合评估管理系统前端；
所述开关柜质量综合评估管理系统后台包括：
开关柜和机器人数据管理模块、机器人调度管理模块、开关柜质量评估模块、开关柜数据分析模块和转码推流模块，分别用于开关柜和机器人数据管理、机器人调度管理、开关柜质量评估、开关柜历史数据分析、开关柜三维图像的转码推流；
所述开关柜质量综合评估管理系统前端包括：
检测流程展示模块、三维建模调取模块、机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块、开关柜缺陷信息展示模块、开关柜历史检测数据可视化模块，分别用于检测流程展示、开关柜三维建模调取、机器人状态监控、开关柜质量评分与显示、开关柜检测数据展示、开关柜缺陷判断与展示、开关柜历史检测数据可视化；
其中，开关柜和机器人数据管理模块与机器人调度管理模块和开关柜数据分析模块相连接；
开关柜质量评估模块与机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块和开关柜缺陷信息展示模块相连接；
开关柜数据分析模块与开关柜历史检测数据可视化模块相连接；
转码推流模块与三维建模调取模块相连接。
本发明进一步包括以下优选方案：
优选地，所述关柜和机器人数据管理模块，对开关柜的基本信息、开关柜的验收数据信息以及机器人的基本信息进行管理；
其中，开关柜的基本信息包括开关柜的编号、型号、生产厂家和所属变电站；
开关柜的验收数据信息包括外观尺寸数据、电气性能数据和机械性能数据；
机器人的基本信息包括机器人的编号、型号、生产厂家和管理单位。
优选地，所述机器人调度管理模块，对需要进行验收的开关柜进行统计，并将开关柜对应的编号下发至开关柜检测机器人，检测机器人根据收到的开关柜编号对相应的开关柜进行检测。
优选地，所述开关柜质量评估模块，根据机器人检测到的数据对开关柜整体质量进行评估，其评估计算式为：
Figure BDA0002982964730000021
其中，S为开关柜评估分数，n为开关柜所有检测项的数目，Wi为第i个检测项所占的权重，Ri为开关柜第i个检测项目得分。
优选地，所述开关柜数据分析模块，对开关柜历史验收数据进行统计分析，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况、开关柜各个验收项目的平均得分情况，并根据不同厂家生产的开关柜平均得分情况指导开关柜的选购，根据开关柜各个验收项目的平均得分情况指导开关柜的优化生产方向。
优选地，所述转码推流模块，通过ffmpeg框架将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放。
优选地，所述检测流程展示模块，对机器人检测开关柜的进度进行展示，具体的；
通过一个环形进度条表示整体检测进度，并实时显示开关柜每一个小项的检测情况。
优选地，所述三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像。
优选地，所述机器人状态监控模块，通过TCP/IP协议与开关柜检测机器人进行通信，实时获取机器人各个零部件的状态，并将其显示到界面上，当机器人零部件出现故障时给出告警信息。
优选地，所述开关柜缺陷信息展示模块，针对每一个完成检测的开关柜项目进行判断是否符合技术规范，并展示不符合技术规范的检测项。
优选地，所述开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，利用柱状图进行可视化展示。
本发明还公开了一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：选择关柜和机器人数据管理模块中需要验收的开关柜，机器人调度管理模块将开关柜的编号发送至开关柜检测机器人；
三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像；
转码推流模块将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放；
步骤2：机器人根据开关柜的编号寻找对应开关柜进行检测，在检测过程中，向机器人状态监控模块、检测流程展示模块和开关柜检测数据展示模块分别发送自身零部件的状态、检测进度信号和检测得到的开关柜数据；
步骤3：机器人状态监控模块实时显示零部件的状态，当机器人零部件出现故障时给出告警信息；
检测流程展示模块展示对机器人检测开关柜的进度；
开关柜检测数据展示模块滚动展示机器人检测得到的开关柜数据；
步骤4：机器人每完成一个开关柜的检测项后，将检测数据发送至开关柜缺陷信息展示模块，开关柜缺陷信息展示模块根据开关柜技术规范与检测数据进行对比，判断是否符合技术规范，展示不符合技术规范的检测项；
步骤5：机器人完成所有开关柜的检测项后，开关柜质量评估模块根据各检测项得分对开关柜进行质量综合评估，开关柜质量评分显示模块展示输出评估结果；
步骤6：开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，进行可视化展示。
本申请所达到的有益效果：
本发明在高度自动化和数字化的基础上，利用物联网和数字化管理技术实现可以对机器人的状态以及检测开关柜各个项目的过程进行监控，发现机器人故障或者开关柜不合格项能够及时告警；对开关柜数据进行有效管理，依托开关柜数据对开关柜质量进行评估，确保评估结果客观可靠；利用庞大的历史检测开关柜数据进行分析，对比不同开关柜厂家生产的开关柜质量为开关柜的采购提供有效指导，对比开关柜不同检测项的检测情况为开关柜生产工艺的改良提供指导方向。
本发明系统利用“互联网+”的数据平台技术，在开关柜设备现场数据采集后与在线监测系统、移动终端等实现数据交互，提供设备的实时健康状态信息，实现对开关柜验收数据的综合分析、运维巡检管理的信息集成及智能化应用，对提升开关柜验收工作标准化程度和效率具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统的架构图；
图2是本发明一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统的结构图；
图3是本发明开关柜质量综合评估系统前端的架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统的架构从下往上进行搭建，其中机器人作为执行体对开关柜进行检测,检测得到的不同数据根据其特性分别存储于MySQL数据库、XML文件和JSON文件当中，这些数据库和文件作为数据源，通过SQL语句和一些XML工具等进行读取并提供给逻辑层中的算法进行分析，同时机器人根据TCP/IP协议就检测状态与逻辑层进行直接通信。
逻辑层处理完成大量数据得到计算结果之后，将计算结果通过Socket进行封装处理，在表现层发送请求后将计算结果发送至前端表现层进行展示。
如图2所示，本发明一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，包括开关柜质量综合评估管理系统后台和开关柜质量综合评估管理系统前端；
开关柜质量综合评估管理系统后台包括：
开关柜和机器人数据管理模块、机器人调度管理模块、开关柜质量评估模块、开关柜数据分析模块和转码推流模块，分别用于开关柜和机器人数据管理、机器人调度管理、开关柜质量评估、开关柜历史数据分析、开关柜三维图像的转码推流；
具体实施时，开关柜质量综合评估管理系统后台各模块功能如下：
1、关柜和机器人数据管理模块，对开关柜的基本信息、开关柜的验收数据信息以及机器人的基本信息进行管理；
其中，开关柜的基本信息包括开关柜的编号、型号、生产厂家和所属变电站；
开关柜的验收数据信息包括外观尺寸数据、电气性能数据和机械性能数据；
机器人的基本信息包括机器人的编号、型号、生产厂家和管理单位。
以上所有数据均储存于MySQL数据库当中。
2、机器人调度管理模块，对需要进行验收的开关柜进行统计，并将开关柜对应的编号封存至JSON文件中并下发至开关柜检测机器人，检测机器人解析JSON文件并根据收到的开关柜编号对相应的开关柜进行检测。
3、开关柜质量评估模块，根据机器人检测到的数据对开关柜整体质量进行评估，其评估计算式为：
Figure BDA0002982964730000051
其中，S为开关柜评估分数，n为开关柜所有检测项的数目，Wi为第i个检测项所占的权重，Ri为开关柜第i个检测项目得分。
4、开关柜数据分析模块，对开关柜历史验收数据进行统计分析，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况、开关柜各个验收项目的平均得分情况，并根据不同厂家生产的开关柜平均得分情况指导开关柜的选购，根据开关柜各个验收项目的平均得分情况指导开关柜的优化生产方向。
5、转码推流模块，通过ffmpeg框架将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放。
开关柜质量综合评估管理系统前端包括：
检测流程展示模块、三维建模调取模块、机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块、开关柜缺陷信息展示模块、开关柜历史检测数据可视化模块，分别用于检测流程展示、开关柜三维建模调取、机器人状态监控、开关柜质量评分与显示、开关柜检测数据展示、开关柜缺陷判断与展示、开关柜历史检测数据可视化；
其中，开关柜和机器人数据管理模块与机器人调度管理模块和开关柜数据分析模块相连接；
开关柜质量评估模块与机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块和开关柜缺陷信息展示模块相连接；
开关柜数据分析模块与开关柜历史检测数据可视化模块相连接；
转码推流模块与三维建模调取模块相连接。
如图3所示，本发明前端表现层的载体是浏览器，其遵循栅格系统设计和自适应响应式布局规范，以CSS布局、Jquery和Ajax作为核心，对CSS组件和JS组件进行封装调用。
其中，CSS用来为界面进行美化，Jquery用来解析后端向前端推送的数据，Ajax用来向后端发起轮询请求得到当前的检测进度数据信息。
具体实施时，开关柜质量综合评估管理系统前端各模块功能如下：
1、检测流程展示模块，对机器人检测开关柜的进度进行展示，具体的；
通过一个环形进度条表示整体检测进度，并实时显示开关柜每一个小项的检测情况。
2、三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像。
3、机器人状态监控模块，通过TCP/IP协议与开关柜检测机器人进行通信，实时获取机器人各个零部件的状态，并将其显示到界面上，当机器人零部件出现故障时给出告警信息。
4、开关柜质量评分显示模块，在开关柜检测机器人完成对开关柜的检测后，调用并显示开关柜质量评估模块的计算开关柜得分情况。
5、开关柜检测数据展示模块，滚动展示机器人检测得到的开关柜数据。
6、开关柜缺陷信息展示模块，针对每一个完成检测的开关柜项目进行判断是否符合技术规范，并展示不符合技术规范的检测项。
7、开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，利用柱状图进行可视化展示。
本发明系统与开关柜检测机器人相配合的工作步骤如下：
步骤一：在开关柜质量综合评估管理系统中选择需要验收的开关柜，并将开关柜的编号以JSON文件的格式下发至开关柜检测机器人；
步骤二：机器人解析JSON文件并根据开关柜的编号寻找对应开关柜进行检测，在检测过程中，通过PLC不断向开关柜质量综合评估管理系统发送自身零部件的状态与检测进度信号，开关柜质量综合评估管理系统前端进行对应的展示；
步骤三：机器人每完成一个开关柜的检测项后，将检测数据以XML文件形式发送至系统，开关柜质量综合评估管理系统随即对XML文件进行解析，根据开关柜技术规范与解析的检测数据进行对比，得出并展示不合格的数据；
步骤四：机器人完成所有开关柜的检测项后，开关柜质量综合评估管理系统根据所有的检测数据对开关柜进行质量综合评估，并展示输出评估结果；
步骤五：开关柜质量综合评估管理系统存储所有检测数据以及评估结果储存至MySQL数据库，并向机器人发出结束检测信号。
基于本发明一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统的开关柜质量综合评估方法，包括以下步骤：
步骤1：选择关柜和机器人数据管理模块中需要验收的开关柜，机器人调度管理模块将开关柜的编号发送至开关柜检测机器人；
三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像；
转码推流模块将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放；
步骤2：机器人根据开关柜的编号寻找对应开关柜进行检测，在检测过程中，向机器人状态监控模块、检测流程展示模块和开关柜检测数据展示模块分别发送自身零部件的状态、检测进度信号和检测得到的开关柜数据；
步骤3：机器人状态监控模块实时显示零部件的状态，当机器人零部件出现故障时给出告警信息；
检测流程展示模块展示对机器人检测开关柜的进度；
开关柜检测数据展示模块滚动展示机器人检测得到的开关柜数据；
步骤4：机器人每完成一个开关柜的检测项后，将检测数据发送至开关柜缺陷信息展示模块，开关柜缺陷信息展示模块根据开关柜技术规范与检测数据进行对比，判断是否符合技术规范，展示不符合技术规范的检测项；
步骤5：机器人完成所有开关柜的检测项后，开关柜质量评估模块根据各检测项得分对开关柜进行质量综合评估，开关柜质量评分显示模块展示输出评估结果；
步骤6：开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，进行可视化展示。
本发明利用物联网和数字化管理技术，实现对机器人的状态以及检测开关柜各个项目的过程进行实时监控，发现机器人故障或者开关柜不合格项能够及时告警，及时对异常进行处理、解决。监控的实时性和无盲区性促进了验收人员对开关柜验收过程的把控更细致、更准确，实现验收人员与机器人和系统之间的实时互动，大大提高验收效率，减少验收盲点。
本发明针对开关柜数据进行有效管理，依托开关柜数据对开关柜质量进行评估，确保评估结果客观可靠，同时利用庞大的历史检测开关柜数据进行分析，对比不同开关柜厂家生产的开关柜质量为开关柜的采购提供有效指导，对比开关柜不同检测项的检测情况为开关柜生产工艺的改良提供指导方向。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述开关柜质量综合评估系统包括开关柜质量综合评估管理系统后台和开关柜质量综合评估管理系统前端；
所述开关柜质量综合评估管理系统后台包括：
开关柜和机器人数据管理模块、机器人调度管理模块、开关柜质量评估模块、开关柜数据分析模块和转码推流模块，分别用于开关柜和机器人数据管理、机器人调度管理、开关柜质量评估、开关柜历史数据分析、开关柜三维图像的转码推流；
所述开关柜质量综合评估管理系统前端包括：
检测流程展示模块、三维建模调取模块、机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块、开关柜缺陷信息展示模块、开关柜历史检测数据可视化模块，分别用于检测流程展示、开关柜三维建模调取、机器人状态监控、开关柜质量评分与显示、开关柜检测数据展示、开关柜缺陷判断与展示、开关柜历史检测数据可视化；
其中，开关柜和机器人数据管理模块与机器人调度管理模块和开关柜数据分析模块相连接；
开关柜质量评估模块与机器人状态监控模块、开关柜质量评分显示模块、开关柜检测数据展示模块和开关柜缺陷信息展示模块相连接；
开关柜数据分析模块与开关柜历史检测数据可视化模块相连接；
转码推流模块与三维建模调取模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述关柜和机器人数据管理模块，对开关柜的基本信息、开关柜的验收数据信息以及机器人的基本信息进行管理；
其中，开关柜的基本信息包括开关柜的编号、型号、生产厂家和所属变电站；
开关柜的验收数据信息包括外观尺寸数据、电气性能数据和机械性能数据；
机器人的基本信息包括机器人的编号、型号、生产厂家和管理单位。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述机器人调度管理模块，对需要进行验收的开关柜进行统计，并将开关柜对应的编号下发至开关柜检测机器人，检测机器人根据收到的开关柜编号对相应的开关柜进行检测。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述开关柜质量评估模块，根据机器人检测到的数据对开关柜整体质量进行评估，其评估计算式为：
Figure FDA0002982964720000021
其中，S为开关柜评估分数，n为开关柜所有检测项的数目，Wi为第i个检测项所占的权重，Ri为开关柜第i个检测项目得分。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述开关柜数据分析模块，对开关柜历史验收数据进行统计分析，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况、开关柜各个验收项目的平均得分情况，并根据不同厂家生产的开关柜平均得分情况指导开关柜的选购，根据开关柜各个验收项目的平均得分情况指导开关柜的优化生产方向。
6.根据权力要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述转码推流模块，通过ffmpeg框架将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述检测流程展示模块，对机器人检测开关柜的进度进行展示，具体的；
通过一个环形进度条表示整体检测进度，并实时显示开关柜每一个小项的检测情况。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述机器人状态监控模块，通过TCP/IP协议与开关柜检测机器人进行通信，实时获取机器人各个零部件的状态，并将其显示到界面上，当机器人零部件出现故障时给出告警信息。
10.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述开关柜缺陷信息展示模块，针对每一个完成检测的开关柜项目进行判断是否符合技术规范，并展示不符合技术规范的检测项。
11.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统，其特征在于：
所述开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，利用柱状图进行可视化展示。
12.根据权利要求1-11任一项所述的一种基于物联网技术的开关柜质量综合评估系统的开关柜质量综合评估方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：选择关柜和机器人数据管理模块中需要验收的开关柜，机器人调度管理模块将开关柜的编号发送至开关柜检测机器人；
三维建模调取模块连接三维扫描仪，获取三维扫描仪扫描开关柜得到的数据，并根据获取的数据显示开关柜的三维图像；
转码推流模块将开关柜三维图像画面流转码成为rtsp流并且推流至本地端口进行播放；
步骤2：机器人根据开关柜的编号寻找对应开关柜进行检测，在检测过程中，向机器人状态监控模块、检测流程展示模块和开关柜检测数据展示模块分别发送自身零部件的状态、检测进度信号和检测得到的开关柜数据；
步骤3：机器人状态监控模块实时显示零部件的状态，当机器人零部件出现故障时给出告警信息；
检测流程展示模块展示对机器人检测开关柜的进度；
开关柜检测数据展示模块滚动展示机器人检测得到的开关柜数据；
步骤4：机器人每完成一个开关柜的检测项后，将检测数据发送至开关柜缺陷信息展示模块，开关柜缺陷信息展示模块根据开关柜技术规范与检测数据进行对比，判断是否符合技术规范，展示不符合技术规范的检测项；
步骤5：机器人完成所有开关柜的检测项后，开关柜质量评估模块根据各检测项得分对开关柜进行质量综合评估，开关柜质量评分显示模块展示输出评估结果；
步骤6：开关柜历史检测数据可视化模块，调用开关柜数据分析模块分析开关柜历史验收数据，得到不同厂家生产的开关柜平均得分情况和开关柜各个验收项目的平均得分情况后，进行可视化展示。
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