CN113067893A - 一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网技术领域，具体公开了一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其中，包括：数据感知装置，用于实时采集短路接地线的位置信息和挂接状态信息；网络传输装置，用于将短路接地线的位置信息和挂接状态信息进行加密处理，并将加密处理后的数据发送至平台处理装置；平台处理装置，用于对加密处理后的数据进行解密并根据解密后得到的短路接地线的位置信息和挂接状态信息对短路接地线的工作状态是否正常进行判断，并在判定短路接地线的工作状态不正常时发出报警信号；应用管理装置，用于根据用户的需求对平台处理装置进行应用设定。本发明提供的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统实现了短路接地线的监测与风险监控。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统。
背景技术
安全装设接地线是保障人身、设备以及电网安全的重要技术措施，可防止突然来电造成的对人体不可预计的伤害，电网系统日趋复杂，作业过程中临时接地线使用频繁且地点分散，传统的携带型短路接地线缺乏智能的监测手段和管理系统，在使用过程中容易出现漏挂、错挂、漏拆等，存在极大地安全隐患。根据国家电网公司统计，全国范围内，由于接地线使用不当造成的事故约占误操作事故的60%。众多事故均是由施工人员拆除接地线方法不当，没有严格执行装拆防止感应电的安全技术措施引起。面对事故发生概率如此高的接地线使用失误事件，为减少此类安全隐患的发生次数及减轻其危害，国内外对于接地线房屋、管控等问题也展开了一系列研究，但目前的研究一直局限于电力安全硬件设备方面。
发明内容
本发明提供了一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，解决相关技术中存在的无法实现对接地线的监测与管控的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其中，包括：
数据感知装置，用于实时采集短路接地线的位置信息和挂接状态信息；
网络传输装置，与所述数据感知装置通信连接，用于将所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息进行加密处理，并将加密处理后的数据发送至平台处理装置；
平台处理装置，与所述网络传输装置通信连接，用于对加密处理后的数据进行解密并根据解密后得到的短路接地线的位置信息和挂接状态信息对短路接地线的工作状态是否正常进行判断，并在判定短路接地线的工作状态不正常时发出报警信号；
应用管理装置，与所述平台处理装置通信连接，用于根据用户的需求对所述平台处理装置进行应用设定。
进一步地，所述数据感知装置包括：
设置在地钎端的激光测距模块、加速度传感器、光纤传感器、压感模块和通信模块以及设置在操作棒端的压感模块、控制器和远程通信模块；
所述激光测距模块、加速度传感器和光纤传感器均通过通信模块与所述控制器通信连接，所述压感模块与所述远程通信模块通信连接；
所述激光测距模块用于测量防护板到地面的距离；
所述加速度传感器用于检测当前地钎的钎杆角度状态，并根据角度状态校准防护板到地面的距离；
所述光纤传感器用于判断当前地钎的入地深度；
所述压感模块用于对压力进行测定，并将测定后的压力值发送到所述远程通信模块；
所述控制器用于根据所述压力值、所述地钎的钎杆角度状态以及所述防护板到地面的距离确定所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息。
进一步地，所述控制器包括单片机。
进一步地，所述网络传输装置包括物联网远距离通信模块，所述物联网远距离通信模块与所述远程通信模块连接。
进一步地，所述平台处理装置包括：系统数据库、通信服务模块、报文解析模块、数据发布模块、数据维护管理模块和参数设置模块，
所述系统数据库用于存储基础数据和动态数据；
所述通信服务模块用于实现主站与短路接地线之间的同喜内连接；
所述报文解析模块用于实现对数据报文的解析；
所述数据发布模块用于实现将短路接地线的状态数据实时发布到智能终端；
所述数据维护管理模块用于实现主站系统的基础数据的维护；
所述参数设置模块用于实现对智能终端的本地或远程参数的设置。
进一步地，所述基础数据包括人员信息、线路信息和终端信息；所述动态数据包括短路接地线的实时状态数据信息。
进一步地，所述数据报文的格式包括报文头+控制字+数据包+校验码。
进一步地，所述应用管理装置包括线路监测应用模块、综合应用管理装置和内部拓展应用模块。
进一步地，所述应用管理装置包括移动终端。
本发明提供的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，通过物联网自动采集接地线的一系列物理信息，接着由通信传输到平台中，再经过平台处理判断出接地线的基本性能是否完好、工作电路是否正常运作。该系统实现自动故障识别，在警急状况下完成自动报警，帮助达到损失最小化，降低不必要的可避免的损失。另外，利用智能物联网平台层的数据采集优势实现了接地状态的自动化、数字化、网络化、智能化，有效解决传统便携式接地设备不能对设备状态信息数字化展现的问题。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统的结构框图。
图2为本发明提供的数据感知装置的结构框图。
图3为本发明提供的数据感知装置的工作流程图。
图4为本发明提供的数据感知装置的原理示意图。
图5为本发明提供的平台处理装置的结构框图。
图6为本发明提供的应用管理装置的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，图1是根据本发明实施例提供的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统的结构框图，如图1所示，包括：
数据感知装置，用于实时采集短路接地线的位置信息和挂接状态信息；
网络传输装置，与所述数据感知装置通信连接，用于将所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息进行加密处理，并将加密处理后的数据发送至平台处理装置；
平台处理装置，与所述网络传输装置通信连接，用于对加密处理后的数据进行解密并根据解密后得到的短路接地线的位置信息和挂接状态信息对短路接地线的工作状态是否正常进行判断，并在判定短路接地线的工作状态不正常时发出报警信号；
应用管理装置，与所述平台处理装置通信连接，用于根据用户的需求对所述平台处理装置进行应用设定。
本发明实施例提供的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，通过物联网自动采集接地线的一系列物理信息，接着由通信传输到平台中，再经过平台处理判断出接地线的基本性能是否完好、工作电路是否正常运作。该系统实现自动故障识别，在警急状况下完成自动报警，帮助达到损失最小化，降低不必要的可避免的损失。另外，利用智能物联网平台层的数据采集优势实现了接地状态的自动化、数字化、网络化、智能化，有效解决传统便携式接地设备不能对设备状态信息数字化展现的问题。
具体地，所述数据感知装置包括：
设置在地钎端的激光测距模块、加速度传感器、光纤传感器、压感模块和通信模块以及设置在操作棒端的压感模块、控制器和远程通信模块；
所述激光测距模块、加速度传感器和光纤传感器均通过通信模块与所述控制器通信连接，所述压感模块与所述远程通信模块通信连接；
所述激光测距模块用于测量防护板到地面的距离；
所述加速度传感器用于检测当前地钎的钎杆角度状态，并根据角度状态校准防护板到地面的距离；
所述光纤传感器用于判断当前地钎的入地深度；
所述压感模块用于对压力进行测定，并将测定后的压力值发送到所述远程通信模块；
所述控制器用于根据所述压力值、所述地钎的钎杆角度状态以及所述防护板到地面的距离确定所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息。
在本发明实施例中，所述控制器包括单片机。
如图2至图4所示，数据感知装置分为地钎端和操作棒端，地钎端包括激光测距模块、加速度传感器、光纤传感器、通信模块。当地钎处于垂直于地面的状态时，启用激光测距模块，测量防护板到地面的距离。防护板下方入地部分总长度减去测量距离，获取入地深度。加速度传感器检测当前钎杆角度状态，并根据角度进一步校准防护板到地面的距离提高测距精度。通过光线传感器的感光状态辅助判断入地深度；操作棒端包含压感模块、控制器（在本发明实施例中是AI芯片）和远程通信模块。使用压感模块对压力进行测定，通过压力数值对接地线的挂接状态进行判断。当高压线路被接地线紧固件紧固时，压感模块处于受压状态,所受压力值会传输到远程通讯模块。AI芯片为智能终端程序，采用单片机程序，可以获取时间信息，以北京标准时钟的形式进行记录每一项状态信息变位和位置移动，方便事件追溯，寻找事件源头和管理工作的薄弱环节，也避免传送延时造成系统管理的混乱。AI芯片也可以获取工作接地线的位置信息，当位置不动时定时刷新，当位置移动时实时刷新。
具体地，所述网络传输装置包括物联网远距离通信模块，所述物联网远距离通信模块与所述远程通信模块连接。
网络传输装置将底层设备基于物联网技术自动采集的智能接地线的信息状态数据在经过安全接入平台的加密处理后，上传至平台层。采用物联网远距离通讯模块与操作棒的远程通讯模块之间进行通讯，由操作端AI 芯片对所有监测信息进行汇总和处理，之后使用远程通讯模块将检测数据经由高通量卫星、北斗/高分，窄域物联网，发送至上位机，后传输至接地线监测系统。
具体地，如图5所示，所述平台处理装置包括：系统数据库、通信服务模块、报文解析模块、数据发布模块、数据维护管理模块和参数设置模块，
所述系统数据库用于存储基础数据和动态数据；
所述通信服务模块用于实现主站与短路接地线之间的同喜内连接；
所述报文解析模块用于实现对数据报文的解析；
所述数据发布模块用于实现将短路接地线的状态数据实时发布到智能终端；
所述数据维护管理模块用于实现主站系统的基础数据的维护；
所述参数设置模块用于实现对智能终端的本地或远程参数的设置。
优选地，所述基础数据包括人员信息、线路信息和终端信息；所述动态数据包括短路接地线的实时状态数据信息。
优选地，所述数据报文的格式包括报文头+控制字+数据包+校验码。
所述平台处理装置实现业务数据、监测数据和地理空间数据的汇聚、分析与处理，并通过共享交换平台，可实现数据的对外发布与交换。信息平台以电子地图为背景，将电力线路和设备位置进行了描绘，使得电力线路和设备能够与附近的其它事物产生空间位置、形状和关系的比对。采集位置信息一方面能够对工作接地线进行准确定位及查找，实现与现场设备的比对，在检修线路的单线图上进行装设位置的直观展示；另一方面也可提前监测地线组在现场运输路线轨迹，防止走错导致事故发生。主站系统是软件系统的核心，按功能可划分系统数据库、通讯服务模块、报文解析模块、数据发布模块、数据维护管理模块、参数设置模块6个部分。
如图6所示，系统数据库选用关系型数据库，即MS SQL Server数据库管理系统。该系统中的数据包括基础数据和动态数据。基础数据中主要包含人员信息、线路信息和终端信息；动态数据则主要是记录接地线实时状态的各类数据，为了保证动态数据可以回溯查询，在存储空间上，至少要预留三年以上数据量的空间容量。
通信服务模块，主要负责主站与智能接地线终端保持通讯连接。该系统中智能接地线终端通过网络与主站保持连接，在网络数据传输上采用TCP协议。
报文解析模块，考虑到信息传递的效率及数据传输的安全性，本发明实施例采用自定义报文，格式为：报文头＋控制字＋数据包＋校验码。该模块主要负责对数据报文进行解析，智能终端检测到装设状态、位置变位时主动上报。为避免同一时刻多台智能接地线终端同时上报，有可能会发生冲突，报文解析模块软件模块中还采用了基于多线程同步接收的设计。
数据发布模块，该模块作用是将智能接地线系统智能终端的实时状态发布到APP上，以便于其他需要查询的移动终端能够上进行及时查询。
数据维护管理模块，负责主站系统基础数据的维护，包括人员信息、线路信息、终端信息，还有对每次挂接接地线的任务进行设置，类似挂接日期、挂接线路、挂接单位、管理人员等基础数据进行设置。
参数设置模块，主站系统通过该模块对智能终端进行本地或远程参数（如检修线路、施工单位等）设置。
具体地，所述应用管理装置包括线路监测应用模块、综合应用管理装置和内部拓展应用模块。
优选地，所述应用管理装置包括移动终端。
应用管理装置是在业务应用层面的具体实现，包括在线监测应用、综合应用管理、内部拓展应用3个模块。移动终端APP采用目前主流的Android平台，具有开放性、应用范围广等特点。移动终端APP程序的界面设计使用电子地图为主界面，显示当前全部计划的检修工作和挂接线分布，并可通过搜索框对具体设备进行搜索。当选择某条具体设备后，进入设备的从界面，显示线路关于接地线装设的各种信息，包括设备编号、所属线路、挂接状态等。
本发明与现有的传统技术相比，在产品实现了集传统携带型接地线、传感器和智能风险监测接地线工具为一体的功能作用。在结构的功能跨度上，基于物联网的携带型短路接地线监测系统实现了产品多功能的融合，在保留接地线保障设备正常运转，人员正常活动的功能同时，系统在提供接地线实用功能外还有额外功能效用。系统通过物联网自动采集到接地线的相关信息，并通过通信传输到平台中，让使用者及时获取到关于系统中几乎所有设备的基本物理信息包括接地线的接地状态、接地线地钎端地理位置、接地线地钎端的入土深度、电池电量等。利用智能物联网平台层的数据采集优势实现了接地状态的自动化、数字化、网络化、智能化的管控，有效解决传统便携式接地设备状态信息数字化展现困难的问题。智能化的物联网短路接地线风险监控系统通过网络平台层面到应用层的信息及时、准确传输，充分实现了区别于传统可携带型接地线的系统性功能。实现接地线挂接、拆除等关键工作节点状态的消息提醒和电缆电路安全性的监测和示警。状态节点信息是来自传感器系统收集、物联网通讯系统传输具有极高的准确性，为现场工作人员，负责人员，停送电申请人（工作许可人）以及调度监控人员提供可视化的接地线状态监测与预警，全面提升携带型短路接地线全过程管控水平。安全监测示警信息是对系统中的原信息，如接地线的地理位置和入土深度信息进行二次处理所得。
本发明实施例以强大的物联网和网络算法作为保障，实现信息的无误性和传达的无误性。系统除了在本地业务系统进行状态显示和设备应用，还可以通过HTTP接口直接上报接地线设备状态信息到省级物联网平台（内网平台），并可转换推送至后台应用系统，由全信息展示模块、安全状态监测模块、接地线硬件设备智能管理模块、电路及电缆作业管理模块、告警预警报警管理模块等多应用模块进行数据处理、判断、监测与集中管理。
本发明实施例具体解决了当前接地线的硬件难以全面数字化的体现信息，进而解决了接地线安全监测问题。本发明较现有技术的最大区别在于，传统的携带型短路接地线只是一种防范意外触电事故发生的工具，而本发明是基于物联网的智能接地线监测与管控系统的实际功用已经远远超出了这一范畴，系统让接地线操作棒端和地钎端的主要部件的基本信息都能及时获取，实时监控，实时管控，在管控接地线状态的同时，满足了使用者对于其他零部件信息获取的需求。
具体而言，本发明可预防突然来电造成的对人体不可预计的伤害，在电工作业过程中临时接地线使用频繁且地点分散的背景下，弥补了传统的接地线缺乏智能的监测手段和风险管理系统能力方面的不足，设计出的智能化的网络平台在理论上让漏挂、错挂、漏拆等安全事故发生率大幅降低，实现多种故障识别监测和故障排除，在危险事件发生之际也能实现自动报警，减少安全事件处理的时滞。
另外，本发明在处理判断接地线的挂接状态、地理位置信息后，还能对于接地线所在电路段电线损坏、短路可以实现自动识别发生故障的位置，方便了用户进行故障和更新电线等工作的进行；同时本发明对于接地线所在作业路段的电缆被偷挖电缆的状态也可以做到有效识别，减少了再建时的监测作业量，是改变传统作业方式的一种实时高效的智能监测与管控系统。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，包括：
数据感知装置，用于实时采集短路接地线的位置信息和挂接状态信息；
网络传输装置，与所述数据感知装置通信连接，用于将所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息进行加密处理，并将加密处理后的数据发送至平台处理装置；
平台处理装置，与所述网络传输装置通信连接，用于对加密处理后的数据进行解密并根据解密后得到的短路接地线的位置信息和挂接状态信息对短路接地线的工作状态是否正常进行判断，并在判定短路接地线的工作状态不正常时发出报警信号；
应用管理装置，与所述平台处理装置通信连接，用于根据用户的需求对所述平台处理装置进行应用设定。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述数据感知装置包括：
设置在地钎端的激光测距模块、加速度传感器、光纤传感器、压感模块和通信模块以及设置在操作棒端的压感模块、控制器和远程通信模块；
所述激光测距模块、加速度传感器和光纤传感器均通过通信模块与所述控制器通信连接，所述压感模块与所述远程通信模块通信连接；
所述激光测距模块用于测量防护板到地面的距离；
所述加速度传感器用于检测当前地钎的钎杆角度状态，并根据角度状态校准防护板到地面的距离；
所述光纤传感器用于判断当前地钎的入地深度；
所述压感模块用于对压力进行测定，并将测定后的压力值发送到所述远程通信模块；
所述控制器用于根据所述压力值、所述地钎的钎杆角度状态以及所述防护板到地面的距离确定所述短路接地线的位置信息和挂接状态信息。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述控制器包括单片机。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述网络传输装置包括物联网远距离通信模块，所述物联网远距离通信模块与所述远程通信模块连接。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述平台处理装置包括：系统数据库、通信服务模块、报文解析模块、数据发布模块、数据维护管理模块和参数设置模块，
所述系统数据库用于存储基础数据和动态数据；
所述通信服务模块用于实现主站与短路接地线之间的同喜内连接；
所述报文解析模块用于实现对数据报文的解析；
所述数据发布模块用于实现将短路接地线的状态数据实时发布到智能终端；
所述数据维护管理模块用于实现主站系统的基础数据的维护；
所述参数设置模块用于实现对智能终端的本地或远程参数的设置。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述基础数据包括人员信息、线路信息和终端信息；所述动态数据包括短路接地线的实时状态数据信息。
7.根据权利要求5所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述数据报文的格式包括报文头+控制字+数据包+校验码。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述应用管理装置包括线路监测应用模块、综合应用管理装置和内部拓展应用模块。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统，其特征在于，所述应用管理装置包括移动终端。
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| CN202110497242.6A CN113067893A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | 一种基于物联网的短路接地线风险监测与管控系统 |
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