CN113192508A - 一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统及其监护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统及其监护方法，属于监护系统技术领域，该多功能智能化变电运检虚拟监护系统包括虚拟监护APP，虚拟监护APP用于对作业人员进行倒闸操作、运维一体化以及变电检修步骤进行监护，并在错误时发出告警进行纠正；导航系统，导航系统用于收集变电站各间隔、摄像头设备地理坐标信息，并进行二维坐标地图的建立；本发明基于安卓系统开发的变电全业务虚拟监护系统，通过智能分析后形成电子任务单且充当监护人角色，综合导航、语音和图像识别等功能，实现前端现场作业和后端管理的实时联动、信息的同步传输与存储以及数据的采集与分析，让变电运检现场作业更智能、更高效。

Description

一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统及其监护方法

技术领域

本发明属于监护系统技术领域，具体涉及一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统及其监护方法。

背景技术

随着电网发展，变电站数量不断增多，而基层班组普遍存在缺员情况，使得班组工作强度大幅上升，人员长期处于疲劳状态，现场违规现象时有发生，导致生产现场存在一定安全隐患。当前电网数字化转型不断深化，引入大数据、语音和图像识别、VR服务技术等成熟技术手段作为“第二监护人”，支撑原有变电业务模式的改进，显得十分迫切和必要。

变电运检作业主要包括倒闸操作、运维一体化及变电检修等工作。随着电网的发展，公司面临的安全形势日益严峻，迫切需要加强对作业现场的安全管控并强化标准化作业流程。将开发的虚拟监护系统应用到变电运检作业中，能够防止现场作业人员因疲劳、疏忽和习惯性违章而导致的误作业、缺项漏项的发生，提高变电站全业务作业的规范性和安全性

因此，本发明开发一种具备语音识别、图像处理和视频通讯功能的虚拟监护系统，整合北斗导航系统、视频监控系统、PMS系统等各个系统的数据，智能识别现场安全风险，并及时预警。在现有的监护模式下，构建了一位“虚拟监护人”，将现场执行情况实时传送至集控站，能够有效提高运检工作的安全性和规范性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统及其监护方法，旨在整合北斗导航系统、视频监控系统、PMS系统等各个系统的数据，智能识别现场安全风险，并及时预警。在现有的监护模式下，构建了一位“虚拟监护人”，将现场执行情况实时传送至集控站，能够有效提高运检工作的安全性和规范。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，包括：

虚拟监护APP，所述虚拟监护APP用于对作业人员进行倒闸操作、运维一体化以及变电检修步骤进行监护，并在错误时发出告警进行纠正；

导航系统，所述导航系统用于收集变电站各间隔、摄像头设备地理坐标信息，并进行二维坐标地图的建立；

工器具管理模块，所述工器具管理模块用于实现自动辨识与追踪该物品；防止安全工器具发生错领或漏领的情况发生；以及

数据处理服务器，所述数据处理服务器用于将变电运检业务的管理、保存、流转及操作情况进行统计分析并汇总。

作为本发明一种优选的方案，所述虚拟监护APP内设置有语音模块、图像模块以及视频模块，所述语音模块通过语音播放的方式对作业人员进行作业监护，在发生错误时并及时进行告警；所述图像模块通过图像识别功能与现场设备完美匹配，实现倒闸操作中对设备状态的识别；所述视频模块通过视频实时查看设备的操作结果状态以及操作人员的操作进展。

作为本发明一种优选的方案，所述导航系统内设置有定位建模模块、目标任务导航模块和偏航提醒模块，其基于北斗定位技术的方式建立二维坐标地图。

作为本发明一种优选的方案，所述二维坐标地图内嵌于虚拟监护系统终端。

作为本发明一种优选的方案，所述工器具管理模块由RFID电子标签、阅读器、以及天线组成；所述RFID电子标签粘接在安全工器具上，所述阅读器用于识别RFID电子标签，所述天线用于发出的无线电信号，通过将其发出的无线电信号调成无线电频率的电磁场，从而将附着在安全工器具上的RFID电子标签上的数据传送出去，实现自动辨识与追踪该物品。

作为本发明一种优选的方案，所述虚拟监护APP与数据处理服务器之间通过通信模块进行数据的交互传输。

作为本发明一种优选的方案，所述数据处理服务器内设置有倒闸操作票知识库、运维一体化票知识库以及变电检修票知识库，其用于作业人员操作步骤的对比。

作为本发明一种优选的方案，所述语音模块采用离散隐马尔科夫模型的嵌入式语音识别系统的实现方法，通过在PC系统上完成模板的训练。

作为本发明一种优选的方案，所述虚拟监护系统具有倒闸操作监护、运维一体化监护和变电检修监护三种监护模式。

一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统的监护方法，包括如下步骤：

S1、倒闸操作监护模式：

S11：首先虚拟监护APP接收预令，并根据预令操作指令内容，通过数据处理服务器中的倒闸操作票知识库生成电子化操作票和工器具领用表，并通过导航模块进入指定位置；

S12：此时进行倒闸操作，并通过语音模块和视频模块开启语音视频功能，监护系统通过电子化操作票进行逐条唱票，此时操作人员跟随复诵，此时语音模块通过将其与倒闸操作票知识库进行对比，检验操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；

S13：虚拟监护APP对倒闸操作中的变电设备状态进行图像识别，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；若语音、图像识别错误，则根据指示进行修正，直至语音和图像识别均正确则按步骤执行下一步操作，若操作过程中出现无法修正的错误，则自动停止操作，并发生异常信号；

S2、运维一体化监护模式：

S21：首先通过虚拟监护APP生成工作任务，并自动生成运维一体化中的工作任务清单，虚拟监护系统根据工作任务推送该工作标准化作业流程卡、现场危险点及相应的安全措施、需准备的工器具、材料等，由工作负责人进行人工确认，现场工作开始后，虚拟监护APP通过语音模块识别功能进行作业全过程管控；同时通过视频模块开启视频监控功能，将视频传输至终端，便于集控站、管理人员进行现场监视；

S3、变电检修监护模式：

S31：首先通过系统接收到工作任务单后，并根据任务生成电子工作票与作业指导卡，并推送处出现场危险点及安全措施，需准备的工器具、材料等相关信息，由现场检修工作负责人进行人工确认；确认无误后进行检修；

S32：虚拟监护终端根据作业指导卡下达语音指令，同时通过导航系统对操作人员的位置、移动轨迹等状态进行比对判断，及时播报危险点；待虚拟监护终端通过语音返回与操作人员核对后，确认无误，方可下达下一步指令，待整个检修流程结束后，检修人员将试验数据录入系统形成闭环

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明基于安卓系统开发的变电全业务虚拟监护系统，通过智能分析后形成电子任务单且充当监护人角色，综合导航、语音和图像识别等功能，实现前端现场作业和后端管理的实时联动、信息的同步传输与存储以及数据的采集与分析，让变电运检现场作业更智能、更高效。

2.本发明采用虚拟监护系统辅助监护运检作业过程，可以最大限度避免误操作、缺项漏项的发生，从而减少电网设备、人身的损失。

3.本发明通过导航系统中的导航功能保证作业人员进入工作区域是否正确；若走错间隔、在不该待的间隔滞留过久，则会进行偏航提醒。

4.本发明通过语音模块和图像模块识别功能保证作业人员是否按照顺序执行了标准化作业。若有复诵信息和设备状态方面的错误，系统立即给出告警提示，同时调度员与值班员亦会收到告警信息，便于及时处理，完善了变电运检全业务管理功能，虚拟监护系统通过流程环节，实现变电站运检作业整个周期的无纸化作业。

附图说明

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统的总流程框图；

图2为本发明中闸操作监护模式处的工作流程图；

图3为本发明中运维一体化监护模式处的工作流程图；

图4为本发明中变电检修监护模式处的工作流程图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

实施例1

请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：

一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，包括：

虚拟监护APP，所述虚拟监护APP用于对作业人员进行倒闸操作、运维一体化以及变电检修步骤进行监护，并在错误时发出告警进行纠正；

本实施例中，虚拟监护APP内设置有语音模块、图像模块、视频模块和通信模块，本系统以语音识别和图像视频处理为基础开发核心防误模块，从而提高系统通用性；该系统可以辅助现场作业人员在变电站的全业务作业，对作业人员进行全过程监护；语音模块用于进行语音识别，其采用离散隐马尔科夫模型的嵌入式语音识别系统的实现方法，在PC系统上完成模板训练，能在保证识别率的条件下提高实时响应速度，具有很高的实用性；使得虚拟监护系统终端根据运检业务项目顺序进行语音提醒，作业人员依次执行并进行语音回馈，若出现错误将告警并提醒作业人员仔细核对；图像模块用于图像识别，根据设备类型完善虚拟监护系统中一、二次设备数据库，并通过图像识别功能与现场设备完美匹配，实现倒闸操作中对设备状态的识别；当虚拟监护系统中设备状态与操作票中设备状态检查项中的状态一致时，方可进行下一步操作，从而实现对倒闸操作过程的安全监护；视频模块用于视频传输，通过AR技术实现，更加清晰，进行远程监控，可远程摄像，集控站可通过视频实时查看设备的操作结果状态以及操作人员的操作进展；发现不规范或违规操作，通过监护系统终端及时提醒并制止；

导航系统，所述导航系统用于收集变电站各间隔、摄像头设备地理坐标信息，并进行二维坐标地图的建立；

本实施例中，导航系统具备定位建模模块、目标任务导航模块、偏航提醒模块；其通过虚拟监护APP收集变电站各间隔、摄像头设备地理坐标信息，并基于北斗定位技术建立二维坐标地图；具体的，二维坐标地图内嵌于虚拟监护系统终端，人员位置实时更新于终端二维地图，可以随时调用自己所处的地理位置坐标；人员根据移动虚拟监护终端内置导航前往待操作间隔。若走错间隔、在不该待的间隔滞留过久，终端内置定位功能会提醒偏离导航，进行语音报警；

工器具管理模块，所述工器具管理模块用于实现自动辨识与追踪该物品；防止安全工器具发生错领或漏领的情况发生；以及

本实施例中，工器具管理模块由RFID电子标签、阅读器、以及天线组成；所述工器具管理模块由RFID电子标签、阅读器、以及天线组成；所述RFID电子标签粘接在安全工器具上，无线电信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的RFID电子标签上传送出去，所述阅读器用于识别RFID电子标签，所述天线用于发出的无线电信号，通过将其发出的无线电信号调成无线电频率的电磁场，从而将附着在安全工器具上的RFID电子标签上的数据传送出去，实现自动辨识与追踪该物品；该技术可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触

数据处理服务器，所述数据处理服务器用于有效进行变电运检业务的管理、保存、流转及操作情况统计分析汇总；

本实施例中，数据处理服务器包括倒闸操作票知识库、变电检修票知识库、运维一体化票知识库；其可根据任务可以自动生成倒闸操作票、检修及运维一体化工作票、标准化作业指导卡；通过强大的支持平台是实现电子票智能管理的基础，可以有效进行变电运检业务的管理、保存、流转及操作情况统计分析汇总。

具体的请参阅图1，所述虚拟监护系统具有倒闸操作监护、运维一体化监护和变电检修监护三种监护模式，本系统具备可靠安全校验功能，采用图像识别和语音识别全过程监护运检工作，通过现场人员与系统进行人机互动及时纠正不安全行为，根据变电运检业务类型具备不同的监护功能；其中：

在进行倒闸操作监护时，本系统可根据当前任务单自动生成标准化电子操作票，供操作人员顺序依次执行；虚拟监护系统采用图像识别和语音识别模式完成倒闸操作过程的监护。

在进行运维一体化监护时，本系统可根据当前任务单自动生成标准化电子巡视卡或作业指导卡，供运维人员顺序依次执行，并进行全过程监护。

在进行变电检修监护时，本系统可根据当前任务单自动生成标准化电子工作票和标准化作业流程控制卡，供检修人员顺序依次执行，并进行全过程监护。

具体的请参阅图2，在进行倒闸操作监护时，虚拟监护系统根据调度操作指令内容，自动生成电子化操作票和工器具领用表，本系统通过导向系统中北斗定位、AR视频识别技术实现防止误入带电间隔；避免工作人员若走错间隔或在不该待的间隔滞留过久，虚拟监护终端内置定位功能会提醒偏离导航，进行语音报警；在五防锁解除后，操作票进入操作流程，监护系统会按操作票步骤逐条唱票，操作人员复诵，系统核对操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；同时，虚拟监护系统对倒闸操作中的变电设备状态进行图像识别，若出现错误则提醒操作人员仔细核对，进行修正，待语音和图像识别均正确则按步骤执行下一步操作，直至倒闸操作完成；若操作过程中出现异常情况，则会自动停止操作，并向虚拟监护终端发送异常信号。

具体的请参阅图3，在进行运维一体化监护时，虚拟监护APP根据班组所辖变电站数量、类别、运维一体化中各项目的周期以及运维班组近期检修及倒闸操作任务，自动生成运维一体化中的工作任务清单；虚拟监护系统根据工作任务推送该工作标准化作业流程卡、现场危险点、相应的安全措施以及需准备的工器具和材料等，由工作负责人进行人工确认；现场工作开始后，虚拟监护系统通过语音识别功能进行作业全过程管控；同时虚拟监护系统通过开启视频监控功能便于集控站、管理人员进行现场监视；运维人员在巡视时，可将发现的缺陷录入系统等待处理。

具体的请参阅图4，在进行变电检修监护时，虚拟监护APP接收工作任务单后，自动生成电子工作票与作业指导卡，并推送出现场危险点及安全措施，需准备的工器具、材料等相关信息，由检修工作负责人进行人工确认，并进行安全措施的布置，此时通过图像模块开启图像识别功能，进行压板的辨析，当检验无误后，进行检修，当检验错误后进行修正，等修正完成后进行再次辨析，确认无误后进行下一步；现场检修过程中，虚拟监护APP通过语音模块开启语音交互功能，根据作业指导卡语音下达工作指令，并对检修情况进行辨析，发生错误时，进行修正，修正完成后再次进行辨析，直至辨析无误，同时通过图像识别功能对人员位置、移动轨迹等状态进行辨析，同时进行比对判断，以便及时播报危险点，安全性更高；虚拟监护终端核实检修人员的语音反馈，待人员的位置状态一致后，方能下达下一步指令，若位置不一样，语音播放指令进行位置的修正，修正完成后再次进行辨析，直至辨析无误，再进行指令的下达；检修结束后，检修人员将试验数据作成报告录入系统形成闭环即可。

本发明的工作原理及使用流程：

一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统的监护方法，包括如下步骤：

S1、倒闸操作监护模式：

S11：首先虚拟监护APP接收预令，并根据预令操作指令内容，通过数据处理服务器中的倒闸操作票知识库生成电子化操作票和工器具领用表，并通过导航模块进入指定位置；

S12：此时进行倒闸操作，并通过语音模块和视频模块开启语音视频功能，监护系统通过电子化操作票进行逐条唱票，此时操作人员跟随复诵，此时语音模块通过将其与倒闸操作票知识库进行对比，检验操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；

S13：虚拟监护APP对倒闸操作中的变电设备状态进行图像识别，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；若语音、图像识别错误，则根据指示进行修正，直至语音和图像识别均正确则按步骤执行下一步操作，若操作过程中出现无法修正的错误，则自动停止操作，并发生异常信号；

S2、运维一体化监护模式：

S21：首先通过虚拟监护APP生成工作任务，并自动生成运维一体化中的工作任务清单，虚拟监护系统根据工作任务推送该工作标准化作业流程卡、现场危险点及相应的安全措施、需准备的工器具、材料等，由工作负责人进行人工确认，现场工作开始后，虚拟监护APP通过语音模块识别功能进行作业全过程管控；同时通过视频模块开启视频监控功能，将视频传输至终端，便于集控站、管理人员进行现场监视；

S3、变电检修监护模式：

S31：首先通过系统接收到工作任务单后，并根据任务生成电子工作票与作业指导卡，并推送处出现场危险点及安全措施，需准备的工器具、材料等相关信息，由现场检修工作负责人进行人工确认；确认无误后进行检修；

S32：虚拟监护终端根据作业指导卡下达语音指令，同时通过导航系统对操作人员的位置、移动轨迹等状态进行比对判断，及时播报危险点；待虚拟监护终端通过语音返回与操作人员核对后，确认无误，方可下达下一步指令，待整个检修流程结束后，检修人员将试验数据录入系统形成闭环。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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 (10)

1.一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，包括：

虚拟监护APP，所述虚拟监护APP用于对作业人员进行倒闸操作、运维一体化以及变电检修步骤进行监护，并在错误时发出告警进行纠正；

导航系统，所述导航系统用于收集变电站各间隔、摄像头设备地理坐标信息，并进行二维坐标地图的建立；

工器具管理模块，所述工器具管理模块用于实现自动辨识与追踪该物品；防止安全工器具发生错领或漏领的情况发生；以及

数据处理服务器，所述数据处理服务器用于将变电运检业务的管理、保存、流转及操作情况进行统计分析并汇总。

2.根据权利要求1所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述虚拟监护APP内设置有语音模块、图像模块以及视频模块，所述语音模块通过语音播放的方式对作业人员进行作业监护，在发生错误时并及时进行告警；所述图像模块通过图像识别功能与现场设备完美匹配，实现倒闸操作中对设备状态的识别；所述视频模块通过视频实时查看设备的操作结果状态以及操作人员的操作进展。

3.根据权利要求2所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述导航系统内设置有定位建模模块、目标任务导航模块和偏航提醒模块，其基于北斗定位技术的方式建立二维坐标地图。

4.根据权利要求3所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述二维坐标地图内嵌于虚拟监护系统终端。

5.根据权利要求4所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述工器具管理模块由RFID电子标签、阅读器、以及天线组成；所述RFID电子标签粘接在安全工器具上，所述阅读器用于识别RFID电子标签，所述天线用于发出的无线电信号，通过将其发出的无线电信号调成无线电频率的电磁场，从而将附着在安全工器具上的RFID电子标签上的数据传送出去，实现自动辨识与追踪该物品。

6.根据权利要求5所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述虚拟监护APP与数据处理服务器之间通过通信模块进行数据的交互传输。

7.根据权利要求6所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述数据处理服务器内设置有倒闸操作票知识库、运维一体化票知识库以及变电检修票知识库，其用于作业人员操作步骤的对比。

8.根据权利要求7所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述语音模块采用离散隐马尔科夫模型的嵌入式语音识别系统的实现方法，通过在PC系统上完成模板的训练。

9.根据权利要求8所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，所述虚拟监护系统具有倒闸操作监护、运维一体化监护和变电检修监护三种监护模式。

10.一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统的监控方法，采用权利要求1-9任意一项所述的一种多功能智能化变电运检虚拟监护系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、倒闸操作监护模式：

S11：首先虚拟监护APP接收预令，并根据预令操作指令内容，通过数据处理服务器中的倒闸操作票知识库生成电子化操作票和工器具领用表，并通过导航模块进入指定位置；

S12：此时进行倒闸操作，并通过语音模块和视频模块开启语音视频功能，监护系统通过电子化操作票进行逐条唱票，此时操作人员跟随复诵，此时语音模块通过将其与倒闸操作票知识库进行对比，检验操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；

S13：虚拟监护APP对倒闸操作中的变电设备状态进行图像识别，若出现错误则提醒操作人员仔细核对；若语音、图像识别错误，则根据指示进行修正，直至语音和图像识别均正确则按步骤执行下一步操作，若操作过程中出现无法修正的错误，则自动停止操作，并发生异常信号；

S2、运维一体化监护模式：

S21：首先通过虚拟监护APP生成工作任务，并自动生成运维一体化中的工作任务清单，虚拟监护系统根据工作任务推送该工作标准化作业流程卡、现场危险点及相应的安全措施、需准备的工器具、材料等，由工作负责人进行人工确认，现场工作开始后，虚拟监护APP通过语音模块识别功能进行作业全过程管控；同时通过视频模块开启视频监控功能，将视频传输至终端，便于集控站、管理人员进行现场监视；

S3、变电检修监护模式：

S31：首先通过系统接收到工作任务单后，并根据任务生成电子工作票与作业指导卡，并推送处出现场危险点及安全措施，需准备的工器具、材料等相关信息，由现场检修工作负责人进行人工确认；确认无误后进行检修；

S32：虚拟监护终端根据作业指导卡下达语音指令，同时通过导航系统对操作人员的位置、移动轨迹等状态进行比对判断，及时播报危险点；待虚拟监护终端通过语音返回与操作人员核对后，确认无误，方可下达下一步指令，待整个检修流程结束后，检修人员将试验数据录入系统形成闭环。

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