CN113242401A - 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法 - Google Patents

一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113242401A
CN113242401A CN202110340627.1A CN202110340627A CN113242401A CN 113242401 A CN113242401 A CN 113242401A CN 202110340627 A CN202110340627 A CN 202110340627A CN 113242401 A CN113242401 A CN 113242401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wireless communication
base station
communication base
transmission line
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110340627.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113242401B (zh
Inventor
张炜
丘浩
林翔宇
朱明增
彭博雅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110340627.1A priority Critical patent/CN113242401B/zh
Publication of CN113242401A publication Critical patent/CN113242401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113242401B publication Critical patent/CN113242401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10—Terrestrial scenes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10—Terrestrial scenes
    • G06V20/13—Satellite images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/52—Surveillance or monitoring of activities, e.g. for recognising suspicious objects
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法，所述机器人远程实时图像监督系统包括视频监控平台、架空输电线路机器人、地面监控无线通信基站；所述架空输电线路机器人搭载可见光传感器、微气象传感器，并部署在高空施工作业现场的输电线路上，用于采集作业现场的实时视频、微气象信息；所述地面监控无线通信基站部署在高空施工作业现场的地面上，用于向视频监控平台传输架空输电线路机器人采集的作业现场实时视频、微气象信息。本发明实施例提供的系统，结构简单，维护方便，且扩展性好，适用于管控输电线路高空施工作业的作业风险、违规行为。

Description

一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法
技术领域
本发明涉及电力施工作业人身风险管控的技术领域，具体涉及为一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法。
背景技术
超高压输电线路是大范围配置能源资源的基础设施，是大规模开发能源基地和远距离输送清洁能源的关键，对满足我国日益增长的电力需求有着重要意义。超高压输电工程的施工工艺、质量要求、作业要求、安全要求、设备设施等要求较高，且作业现场点多面广，易受野外、高空环境下的外部不确定风险因素影响。加之，人员技能水平、身体状态等主观因素影响，造成了输电工程施工安全隐患具有多样、复杂、难以控制和危险害性大的特点。鉴于此，有必要强化信息系统建设，建立现场作业风险管控系统，实现远程可视化监督施工现场，管控输电工程施工作业中的人身风险和违规行为。
人工智能技术是现代信息社会发展的关键技术之一。人工智能就是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人智能的理论、方法、技术及应用系统，包括图像识别、文本识别、智能语音语义处理、人脸识别等关键技术。国家工信部提出“加强高端智能再制造关键技术创新与产业化应用”、“推动智能化再制造装备研发与产业化应用”“实施高端智能再制造示范工程”等任务要求。其中，近年来电网企业推广应用了架空输电线路机器人可用于架空输电线路巡检作业的移动巡检，可尝试结合人脸识别等人工智能技术，实现输电工程施工作业人员资质管理、作业行为管控。然而现有智能识别方法是在特定任务的基础上，提取场景图像底层特征，并利用传统的机器学习方法识别作业场景，正确率容易受到特征提取结果以及传统机器学习算法参数选择的影响，故须针对性地研发用于提升输电线路施工作业识别效果的机器学习方法。
鉴于此，有必要利用架空输电线路机器人的智能技术，将输电工程作业现场视频、图像及位置等信息传输至省级电网应急指挥中心，管控输电工程施工作业中的人身风险、违规行为，进而为电力安全生产提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了归集广域分布的架空输电线路机器人采集的可见光数据、微气象数据，并经地面监控无线通信基站按开放性的数据通信格式规范转发至视频监控平台；监督视频监控平台的应用程序服务器对各类数据进行清洗加工、分析处理，并通过Web服务器对外发布；应急指挥中心工作人员通过工程师站、操作员站维护、使用视频监控平台。各地用户均可通过Web方式，应用视频监控平台的监视查询、分析功能，对输电线路高空施工作业进行远程集中监视。该系统结构简单，维护方便，且扩展性好，适用于管控输电线路高空施工作业的作业风险、违规行为。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统，所述机器人远程实时图像监督系统包括视频监控平台、架空输电线路机器人、地面监控无线通信基站；
所述架空输电线路机器人搭载可见光传感器、微气象传感器，并部署在高空施工作业现场的输电线路上，用于采集作业现场的实时视频、微气象信息，并将采集的数据无线传输到所述地面监控无线通信基站；
所述地面监控无线通信基站用于向视频监控平台传输架空输电线路机器人采集的作业现场实时视频、微气象信息；
所述视频监控平台包括主站无线通信基站、交换机、数据库服务器、应用服务器、Web服务器、工程师站、操作员站；
所述主站无线通信基站用于通过基于LTE技术的无线通信专网与地面监控无线通信基站、架空输电线路机器人之间交互数据和指令；
所述交换机用于通过电力综合数据网连接数据库服务器、应用服务器、Web服务器；
所述数据库服务器用于通过交换机采集和存储架空输电线路机器人的监视数据，为应用服务器提供数据服务；
所述应用服务器用于集中监控架空输电线路机器人、地面监控无线通信基站，管理监视数据、识别现场作业的场景图像；
所述Web服务器用于向省地两级安全监管人员提供监督施工作业现场的服务；
所述工程师站用于系统管理员维护视频监控平台；
所述操作员站用于系统管理员、安全监管人员操作架空输电线路机器人；
所述应用服务器分别与所述交换机、所述数据库服务器、所述Web服务器、所述主站无线通信基站通过光纤连接，所述数据库服务器、所述工程师站、所述Web服务器分别与交换机通过光纤连接，所述主站无线通信基站分别与所述操作员站、所述工程师站通过光纤连接，所述操作员站与所述工程师站通过光纤连接。
优选的，所述机器人远程实时图像监督系统还包括转运车辆，所述转运车辆采用四轮驱动模式，货箱形式为栏板式，配置起重380公斤的WL-D系列双臂升降机，货箱体积为1.80×1.55×1.05米；
所述转运车辆搭载所述架空输电线路机器人、所述地面监控无线通信基站，并在不同的输电线路高空施工作业现场转移应用。
优选的，所述架空输电线路机器人的型号为KR-ZY01型、KR-ZY02型、AD-TIR1.0型机器人的其中一个。
优选的，所述可见光传感器采用高清摄像机，所述高清摄像机型号为eosens TS3型、X2型可移动式摄影机的其中一个，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；
所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100％。
优选的，所述地面监控无线通信基站的型号为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的其中一个。
所述应用服务器配置有4颗8核Xeon E7 V4系列CPU。
所述数据库服务器、Web服务器分别配置有4颗10核Xeon E7 V4系列CPU。
所述主站无线通信基站用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。
所述工程师站为ThinkStation P920系列的双路工作站。
本发明实施例提供了一种面向电力施工的机器人远程图像监督方法，所述机器人远程实时图像监督方法，包括：
基于架空输电线路机器人上设置的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息；
所述架空输电线路机器人基于地面监控无线通信基站将所述监督视频信息传输至视频监控平台进行储存；
在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型，并将所述监督视频信息输入所述识别模型；
在所述识别模型确定所示监督视频信息中的矢量图形匹配度最高的违规图像；
所述应用服务器根据所述违规图像和所述气候信息判断是否违章；
若是，则基于Web服务器基于对违规作业人员发出告警信息。
优选的，所述基于架空输电线路机器人上设置的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息，包括：
所述架空输电线路机器人的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息后，对采集的信息进行压缩处理并附带地点及时间信息。
优选的，所述架空输电线路机器人基于地面监控无线通信基站将所述监督视频信息传输至视频监控平台进行储存，包括：
所述架空输电线路机器人将压缩处理的采集信息通过地面监控无线通信基站无线传输至所述视频监控平台的主站无线通信基站，所述主站无线通信基站接收地面监控无线通信基站无线传输过来的采集信息，所述主站无线通信基站通过光纤将采集信息传输至所述视频监控平台的数据库服务器储存，所述数据库服务器根据采集信息的地点及时间进行储存。
优选的，所述在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型，并将所述监督视频信息输入所述识别模型，包括：
在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型之后，采集层对监督视频信息根据时间节点提取作业现场图像。
本发明提供了一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统及方法，包括视频监控平台、架空输电线路机器人、地面监控无线通信基站、转运车辆，通过实时采集作业现场的实时视频、微气象信息，识别输电工程施工作业中的人身风险，管控现场违规行为；本发明率先建立了可靠、统一、基于机器人的输电工程施工作业实时监督系统，实现了架空输电线路机器人在不同野外输电工程施工作业现场之间调配使用，破解了作业现场点多面广、高空作业现场监视难度较高的瓶颈，降低了输电工程施工作业风险、违规行为的数量，缓解了安全监管人员的工作压力，适于在电网企业内推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的机器人远程实时图像监督系统的结构连接示意图。
图2是本发明实施例提供的机器人远程实时图像监督系统的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的视频监控平台的结构连接示意图。
图4是本发明实施例提供的应用服务器搭载的输电线路施工作业场景识别模型示意图。
图5是本发明实施例提供的机器人远程实时图像监督系统的识别方法流程示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参阅图1、图2和图3。
本发明实施例提供了一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统，包括视频监控平台1、架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2、转运车辆；
所述视频监控平台1包括数据库服务器16、应用服务器13、Web服务器17、工程师站11、操作员站12、主站无线通信基站15、交换机14，所述应用服务器13分别与所述交换机14、所述数据库服务器16、所述Web服务器17、所述主站无线通信基站15通过光纤连接，所述数据库服务器16、所述工程师站11、所述Web服务器17分别与交换机14通过光纤连接，所述主站无线通信基站15分别与所述操作员站12、所述工程师站11通过光纤连接，所述操作员站12与所述工程师站11通过光纤连接。
所述主站无线通信基站15部署在应急指挥中心的通信机房内，用于通过基于LTE技术的无线通信专网与地面监控无线通信基站2、架空输电线路机器人3之间交互数据和指令；
视频监控平台1的数据库服务器16、Web服务器17的数量均为1套，部署在省级电网应急指挥中心的信息机房内，分别配置有4颗10核Xeon E7 V4系列CPU，支持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于2.0吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为2块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘。
所述数据库服务器16通过主站无线通信基站15、交换机14采集和存储架空输电线路机器人3采集的数据，并为应用服务器13提供数据服务。
所述Web服务器17通过交换机14为各级应急指挥中心提供数据监视服务。
视频监控平台1的应用服务器13的数量为1套，部署在省级电网应急指挥中心的信息机房内，配置有4颗8核Xeon E7 V4系列CPU，支持超线程，缓存不小于25兆字节，原始主频不小于1.9吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为4块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘；网卡配8个独立10/100/1000M-BaseT的以太网口。
所述应用服务器13用于存储省级电网应急指挥中心所辖不同作业现场的作业计划、工作票、人员资质、人员权限，以及视频监控系统摄像机所连摄像机的视角、方位、焦距、光圈、景深设置参数，并用于集中监控、管理架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2，管理监视数据、识别现场作业的场景图像。
视频监控平台1的交换机14的数量为1套，部署在省级电网应急指挥中心信息机房内，配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口，交换容量不小于150兆位/秒，二、三层包转发能力不小于95兆位/秒，并发流统计数量不小于40万条，数据报文转发时延小于1ms，并支持LDP MD5、VRRP MD5、NTP MD5加密认证；
所述交换机14用于通过由光纤构成的电力综合数据网连接数据库服务器16、应用服务器13、Web服务器17、工程师站11、操作员站12、主站无线通信基站15；
主站无线通信基站15的数量为1套，部署在省级电网应急指挥中心的通信机房内，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。具体选型的差别如下：
当主站无线通信基站15采用选用1.8吉赫兹频段的TD-LTE型无线通信基站设备时，采用室内基带处理单元(Base Band Unit，BBU)+射频拉远单元(Remote Raido Unit，RPU)分布式架构，支持的频段为1785至1805兆赫兹，子载波间隔为15千赫兹，TD-LTE型无线通信基站设备需支持1.4兆赫兹、3兆赫兹、5兆赫兹、10兆赫兹和20兆赫兹的工作带宽。TD-LTE型无线通信基站设备单通道正常工作发射功率最大不低于12瓦(36通道配置)或20瓦(18通道)，并支持以1dB的颗粒度调整发射功率。
当主站无线通信基站15选用230兆赫兹频段的LTE230型无线通信基站设备时，采用室内基带处理单元(Base Band Unit，BBU)+射频拉远模块(Remote Raido Unit，RPU)分布式架构，支持的频段为223.025至235兆赫兹，频率间隔为25千赫兹。LTE230型无线通信基站设备单通道正常工作发射功率最大不低于6瓦。
所述主站无线通信基站15用于通过基于LTE技术的无线通信专网与600套以内的地面监控无线通信基站2、架空输电线路机器人3之间交互数据和指令。
视频监控平台1的工程师站11的数量为1台，部署在应急指挥中心的监控室内，选用ThinkStation P920系列的双路工作站。
所述工程师站11用于为系统管理员提供维护视频监控平台1的服务。
视频监控平台1的操作员站12的数量为1台，部署在应急指挥中心的监控室内，选用ThinkStation P720系列的塔式工作站。
所述操作员站12用于为系统管理员、安全监管人员提供操作架空输电线路机器人3的服务。
所述架空输电线路机器人3包括机器人本体及其搭载的可见光传感器、微气象传感器，部署在不同高空施工作业现场的输电线路上；
架空输电线路机器人3的数量在600台以内，可选用KR-ZY01型、KR-ZY02型、AD-TIR1.0型机器人，机器人本体采用锂离子电池，额定电压为37伏特，最大行走速度为4.5公里/小时，滚动行驶坡度大于35度，攀爬行驶坡度大于40度，重量50公斤，并用于在架空输电线路上移动作业，采集作业现场的实时视频、微气象信息，并将采集的数据无线传输到所述地面监控无线通信基站。
可见光传感器、微气象传感器的数量在600台以内，与机器人本体数量一致，并搭载至机器人本体上，用于采集作业现场的实时视频、微气象信息。所述架空输电线路机器人3的可见光传感器采用高清摄像机。可见光传感器选用eosens TS3型、X2型可移动式摄影机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍，其内置存储空间不小于256吉字节，感光度为6～15勒克司度，单位时间捕捉完整图像画面数的帧频率达400～2000帧/秒，色彩还原误差不应超过35CIE L*a*b*色彩误差单位，标称像素总数大于或等于2000万像素，且大于像高分辨率(理论极限分辨率)的60％；所述数字移动终端选用数据线、红外、蓝牙外围接口与场景记录仪实现数据交换(数据同步和文件传输)，其外围接口在数字移动终端的物理实体表现为硬件接口或芯片。所述架空输电线路机器人3的微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100％。
所述地面监控无线通信基站2部署在输电线路高空施工作业现场的地面上，用于向视频监控平台1传输架空输电线路机器人3采集的作业现场实时视频、微气象信息；
地面监控无线通信基站2的数量在600套以内，地面监控无线通信基站2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，通过无线连接方式与1至3台架空输电线路机器人3实时交换现场作业的视频流、关键帧图像、坐标信息；本地后台无线基站的最小数据传输距离不小于200米。
所述转运车辆配属各地市供电局应急指挥中心，可搭载架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2，转移部署在不同输电线路高空施工作业现场；
所述转运车辆采用四轮驱动模式，货箱形式为栏板式，配置起重380公斤的WL-D系列双臂升降机，货箱体积为1.80×1.55×1.05米，并可同时搭载1套无线通信基站、1至2台架空输电线路机器人3及其配套的可见光传感器、微气象传感器。
在视频监控平台1的具体安装部署过程中，首先将数据库服务器16、应用服务器13、Web服务器17、工程师站11、操作员站12、交换机14部署在省级电网应急指挥中心信息机房内的屏柜中，各类设备的数量是有且仅有一套。其次，将主站无线通信基站15部署在省级电网应急指挥中心通信机房屏柜内，经身份鉴别、数据加密后远程归集地面监控无线通信基站2、架空输电线路机器人3采集的数据，并进行远程监控。再次，根据施工作业管控需要，使用转运车辆搭配架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2，在不同输电工程施工作业现场之间转移运用，采集作业现场视频信息、微气象信息，并将数据上传至视频监控平台1。
在转运车辆、架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2的具体部署应用过程中，首先将转运车辆转移至输电工程施工作业区域内；其次，架空输电线路机器人3攀爬至存在高空作业的输电线路上，并采集高空作业现场视频信息、微气象信息，并将数据传输至地面监控无线通信基站2；再次，地面监控无线通信基站2归集高空作业现场视频信息、微气象信息，并传输至主站无线通信基站15；最后，视频监控平台1对作业现场全过程风险管控视频信息、微气象信息进行归集、统计、分析和告警，为相关安全监管人员提供统计分析、现场勘察、作业计划管理、视频图像远程监督、任务指派、违章/风险识别管理、资质管理等管控功能。
根据架空输电线路的特点，按照线路检修项目涉及的范围和检修复杂程度，结合线路运行状态存在隐患或缺陷的检修需求，线路状态检修共分为五类，即A类检修、B类检修、C类检修、D类检修、E类检修。其中A、B、C类检修为停电检修，D、E类检修为不停电检修。其中，A类检修是指需要线路停电进行的技术改造工作，主要包括线路支撑带电运行的线路单元(如杆塔更换改造、导地线更换、绝缘子批量更换和其他涉及停电进行技改的项目)的大型检修工作。B类检修是指需要线路停电进行的检修工作，主要包括线路支撑带电运行的线路单元组部件(如杆塔组部件更换、绝缘子少量更换、避雷器更换等)和其他涉及停电进行重大及以上缺陷消除、提高安全可靠性的检修工作。A、B类检修是一种基于机器人的输电施工作业实施监督系统需要重点参与管控作业中人身风险和违规行为的工作。
安全监管人员登录视频监控平台1，查看输电工程施工作业计划，安排安全监管人员驾驶转运车辆，并搭配架空输电线路机器人3、地面监控无线通信基站2抵达线路型避雷器更换的输电工程施工作业现场。安全监管人员到达输电工程施工作业现场后，将架空输电线路机器人3部署在输电线路上，并调通架空输电线路机器人3与地面监控无线通信基站2之间、主站无线通信基站15与地面监控无线通信基站2之间的数据通道。安全监管人员操控架空输电线路机器人3移动至线路型避雷器更换位置附近，并使架空输电线路机器人3可见光传感器可监视作业人员。地面监控无线通信基站2采集作业现场视频信息、微气象信息，并将数据上传至视频监控平台1。省级电网应急指挥中心工作人员通过系统参考各项安全措施落实情况，确保作业监管及安全措施双到位，防止现场作业脱离监管范围。安全监管人员通过应用服务器13及其搭载的输电线路施工作业场景识别模型，智能识别作业场景图片，并管控管控坠落、外力外物致伤、设备损坏、设备性能下降、被迫停运等人身风险和设备风险。
实施例二
参阅图4和图5。
本发明实施例提供了一种面向电力施工的机器人远程图像监督方法，所述机器人远程实时图像监督方法，包括：
S501：基于架空输电线路机器人上设置的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息；
所述架空输电线路机器人的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息后，对采集的信息进行压缩处理并附带地点及时间信息。所述气象信息包括风、雨、雪、雾、雷、温度和湿度等信息。
S502：所述架空输电线路机器人基于地面监控无线通信基站将所述监督视频信息传输至视频监控平台进行储存；
所述架空输电线路机器人将压缩处理的采集信息通过地面监控无线通信基站无线传输至所述视频监控平台的主站无线通信基站，所述主站无线通信基站接收地面监控无线通信基站无线传输过来的采集信息，所述主站无线通信基站通过光纤将采集信息传输至所述视频监控平台的数据库服务器储存，所述数据库服务器根据采集信息的地点及时间进行储存。
S503：在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型，并将所述监督视频信息输入所述识别模型；
在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型之后，采集层对监督视频信息根据时间节点提取作业现场图像。所述时间节点按照0.5S或者1S的时间间隔提取作业现场图像。
图4是应用服务器搭载的输电线路施工作业场景识别模型，并分为采集层X、分析层Y、输出层Z，设模型的采集层的时间节点、分析层节点、输出层节点数分别为n、o、m。其中，采集层X与外界接触，对监督视频信息根据时间节点提取作业现场图像；分析层Y神经元进行图像识别分析，并通过输出层Z输出对应的场景分析结果。
应用服务器搭载建立输电线路施工作业场景识别模型后，所述应用服务器的采集层X向数据库服务器获取采集图像。
S504：在所述识别模型确定所示监督视频信息中的矢量图形匹配度最高的违规图像；
在识别模型中对作业现场图像进行处理及计算得出配匹配度最高的图像。
首先是对采集层X采集的图像进行处理，采用取值为0～1的像素值进行表征的二维矩阵。
其次，结合分析层Y既有的人工先验知识，计算分析层Y神经元的预响应矢量图形。
再次，针对预响应矢量图形接近作业人员违章行为图形的前100个神经元矢量图形进行权重较大的更新。
在图像识别过程中，对于分析层Y而言，将分析层Y神经元根据采集层X输入向量计算得到的预响应矢量图进行排序，选择前20张预响应矢量图形最大的神经元作为优胜神经元，并更新优胜神经元权重比例。
更新优胜神经元的权重比例。每次成功匹配违章图片，则将优胜神经元权重提升1％。其次，更新优胜神经元的突触权重矢量图形。假设分析层Y第o个神经元为分析层Y的优胜神经元，go为分析层Y第o个神经元的匹配度，ryo为分析层Y第o个神经元根据输入矢量图计算的预响应矢量图形，X即为经过处理后的来自于采集层X的输入矢量图，Z即为经过转置处理后的来自于输出层Z用于识别的输入矢量图。β的值即是按照预响应向量值对神经元进行排序，相邻神经元之间匹配度比例差值
Figure BDA0002999433350000121
其中，k是根据作业场景的模型训练效果预先确定允许更新的神经元个数。即第一位神经元突触权重向量更新时来自输入向量的新矢量图影响比例为1，则第二位神经元突触权重向量更新时来自输入向量的矢量图影响比例为
Figure BDA0002999433350000122
Figure BDA0002999433350000123
其中神经元个数为k，优胜神经元集合中元素的个数不多于k个。
更改后的分析层Y优胜神经元的权重矢量图形更新方程如下式所示：
vbo＝(1+β)ω1(go)vbo+(1-β)ω2(go)ryo.x
更改后的分析层Y优胜神经元中突触权重矢量的更新方程如下式所示：
Vto＝(1+β)ω1(go)vto+(1-β)w2(go)τyo·z
输出层Z的bottom_up突触权重向量的更新方程如下式所示：
vboz＝ω1(go)vob+ω2(go)ryo·zT
其中，假设输出层Z第o个神经元为输出层Z的优胜神经元，vboz为输出层Z第o个神经元的突触权重向量。
更新公式中的ω1(n)和ω2(n)控制着神经元的识别速率，两者之和恒等于1.ω2(n)/ω1(n)的结果反映了神经元对于矢量图形的识别程度，比例越大，则对矢量图形的识别效果。
最后，确定与分析层Y预响应矢量图形最大的神经元匹配度最高的违规图像。
S505：所述应用服务器根据所述违规图像和所述气候信息判断是否违章；
所述应用服务器先对气候信息进行判断，判断风、雨、雪、雾、雷、温度和湿度是否超过规定；之后，所述应用服务器通过交换机在数据库服务器获取人为指导输入的违章场景类别，在应用服务器判断该违规图像和人为指导输入的违章场景类别是否一致。
当风力超过一定级别，作业人员、工具设备等受风力影响较大；绝缘工具在雨、雪、雾天气下，绝缘性能降低，容易造成工具闪络；雷电可引起电网系统过电压，过电压将使带电设备和绝缘工具有可能发生闪络或击穿而受到破坏，威胁人身和设备安全。当气温低于O℃，高于+38℃时，作业人员操作比较困难；当空气相对湿度大于80％时，对绝缘工具影响较大，特别是绝缘绳索的绝缘强度明显下降，放电电压降低，泄漏电流增加，导致发热冒烟，产生明火，烧断绳索。所以在这些情况下，一般不准进行带电作业。
S506：若是，则基于Web服务器基于对违规作业人员发出告警信息。
若是，所述应用服务器根据违规信息的时间地点向所述数据库服务器获取违规图像的作业人员信息，所述应用服务器通过Web服务器向违规作业人员发出告警信息。
若否，则结束。
一种面向电力施工的机器人远程图像监督方法，通过获取采集现场监督视频信息，对监督视频信息通过识别模型识别出违规图像，对图像对违规图像的作业人员进行告警，减少事故的发生；识别模型分三层不同的处理层，各个处理层对监督视频信息进行循序递进的处理，准确的识别违章信息，提升对违章的管控效率。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种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(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统，其特征在于，所述机器人远程实时图像监督系统包括视频监控平台、架空输电线路机器人和地面监控无线通信基站；
所述架空输电线路机器人搭载可见光传感器、微气象传感器，并部署在高空施工作业现场的输电线路上，用于采集作业现场的实时视频、微气象信息，并将采集的数据无线传输到所述地面监控无线通信基站；
所述地面监控无线通信基站用于向视频监控平台传输架空输电线路机器人采集的作业现场实时视频、微气象信息；
所述视频监控平台包括主站无线通信基站、交换机、数据库服务器、应用服务器、Web服务器、工程师站、操作员站；
所述主站无线通信基站用于通过基于LTE技术的无线通信专网与地面监控无线通信基站、架空输电线路机器人之间交互数据和指令；
所述交换机用于通过电力综合数据网连接数据库服务器、应用服务器、Web服务器；
所述数据库服务器用于通过交换机采集和存储架空输电线路机器人的监视数据，为应用服务器提供数据服务；
所述应用服务器用于集中监控架空输电线路机器人、地面监控无线通信基站，管理监视数据、识别现场作业的场景图像；
所述Web服务器用于向省地两级安全监管人员提供监督施工作业现场的服务；
所述工程师站用于系统管理员维护视频监控平台；
所述操作员站用于系统管理员、安全监管人员操作架空输电线路机器人；
所述应用服务器分别与所述交换机、所述数据库服务器、所述Web服务器、所述主站无线通信基站通过光纤连接，所述数据库服务器、所述工程师站、所述Web服务器分别与交换机通过光纤连接，所述主站无线通信基站分别与所述操作员站、所述工程师站通过光纤连接，所述操作员站与所述工程师站通过光纤连接。
2.根据权利要求1所述的机器人远程实时图像监督系统，其特征在于，所述机器人远程实时图像监督系统还包括转运车辆，所述转运车辆采用四轮驱动模式，货箱形式为栏板式，配置起重380公斤的WL-D系列双臂升降机，货箱体积为1.80×1.55×1.05米；
所述转运车辆搭载所述架空输电线路机器人、所述地面监控无线通信基站，并在不同的输电线路高空施工作业现场转移应用。
3.根据权利要求1所述的机器人远程实时图像监督系统，其特征在于，所述架空输电线路机器人的型号为KR-ZY01型、KR-ZY02型、AD-TIR1.0型机器人的其中一个。
4.根据权利要求1所述的机器人远程实时图像监督系统，其特征在于，所述可见光传感器采用高清摄像机，所述高清摄像机型号为eosens TS3型、X2型可移动式摄影机的其中一个，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；
所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100％。
5.根据权利要求1所述的机器人远程实时图像监督系统，其特征在于，所述地面监控无线通信基站的型号为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的其中一个。
6.根据权利要求1所述的机器人远程实时图像监督系统，其特征在于，所述应用服务器配置有4颗8核Xeon E7 V4系列CPU；
所述数据库服务器、Web服务器分别配置有4颗10核Xeon E7 V4系列CPU；
所述主站无线通信基站用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其中一个；
所述工程师站为ThinkStation P920系列的双路工作站。
7.一种面向电力施工的机器人远程图像监督方法，其特征在于，所述机器人远程实时图像监督方法，包括：
基于架空输电线路机器人上设置的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息；
所述架空输电线路机器人基于地面监控无线通信基站将所述监督视频信息传输至视频监控平台进行储存；
在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型，并将所述监督视频信息输入所述识别模型；
在所述识别模型确定所示监督视频信息中的矢量图形匹配度最高的违规图像；
所述应用服务器根据所述违规图像和所述气候信息判断是否违章；
若是，则基于Web服务器基于对违规作业人员发出告警信息。
8.根据权利要求7所述的机器人远程实时图像监督方法，其特征在于，所述基于架空输电线路机器人上设置的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息，包括：
所述架空输电线路机器人的可见光传感器及微气象传感器采集当前的监督视频信息与气象信息后，对采集的信息进行压缩处理并附带地点及时间信息。
9.根据权利要求7所述的机器人远程实时图像监督方法，其特征在于，所述架空输电线路机器人基于地面监控无线通信基站将所述监督视频信息传输至视频监控平台进行储存，包括：
所述架空输电线路机器人将压缩处理的采集信息通过地面监控无线通信基站无线传输至所述视频监控平台的主站无线通信基站，所述主站无线通信基站接收地面监控无线通信基站无线传输过来的采集信息，所述主站无线通信基站通过光纤将采集信息传输至所述视频监控平台的数据库服务器储存，所述数据库服务器根据采集信息的地点及时间进行储存。
10.根据权利要求7所述的机器人远程实时图像监督方法，其特征在于，所述在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型，并将所述监督视频信息输入所述识别模型，包括：
在所述视频监控平台内的应用服务器构建识别模型之后，采集层对监督视频信息根据时间节点提取作业现场图像。
CN202110340627.1A 2021-03-30 2021-03-30 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统 Active CN113242401B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110340627.1A CN113242401B (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110340627.1A CN113242401B (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113242401A true CN113242401A (zh) 2021-08-10
CN113242401B CN113242401B (zh) 2023-06-02

Family

ID=77130818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110340627.1A Active CN113242401B (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113242401B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102780177A (zh) * 2012-07-19 2012-11-14 华北电力大学 基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法
CN106443832A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 杭州申昊科技股份有限公司 一种变电站气象数据监控系统及方法
CN107688349A (zh) * 2017-08-17 2018-02-13 武汉大学 一种巡检机器人远程控制系统及控制方法
CN109066422A (zh) * 2018-09-04 2018-12-21 南京理工大学 一种变电站巡检系统
CN109861390A (zh) * 2018-12-30 2019-06-07 珠海一多监测科技有限公司 一种电力设备运行监控系统
CN209980059U (zh) * 2019-06-25 2020-01-21 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统
CN209982176U (zh) * 2019-05-29 2020-01-21 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种面向巡维中心的巡视机器人集控子站系统
CN210669543U (zh) * 2019-06-25 2020-06-02 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102780177A (zh) * 2012-07-19 2012-11-14 华北电力大学 基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法
CN106443832A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 杭州申昊科技股份有限公司 一种变电站气象数据监控系统及方法
CN107688349A (zh) * 2017-08-17 2018-02-13 武汉大学 一种巡检机器人远程控制系统及控制方法
CN109066422A (zh) * 2018-09-04 2018-12-21 南京理工大学 一种变电站巡检系统
CN109861390A (zh) * 2018-12-30 2019-06-07 珠海一多监测科技有限公司 一种电力设备运行监控系统
CN209982176U (zh) * 2019-05-29 2020-01-21 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种面向巡维中心的巡视机器人集控子站系统
CN209980059U (zh) * 2019-06-25 2020-01-21 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统
CN210669543U (zh) * 2019-06-25 2020-06-02 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113242401B (zh) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111307823B (zh) 基于边云协同的变电设备典型视觉缺陷检测系统及方法
CN104581087B (zh) 一种基于物联网的输电线路智能远程监控系统
CN107357313A (zh) 一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统及方法
CN106251578A (zh) 基于探针的人流预警分析方法和系统
CN104517432A (zh) 基于无人机和无线传感器网络的监控系统
CN108510183A (zh) 一种基于无人机的电力巡检系统
CN107644259A (zh) 电力系统故障自动派单监控方法以及系统
CN202167063U (zh) 一种现场作业安全管控系统
CN107473040A (zh) 基于SAAS和Beacon的特种设备安全运行动态监管监控方法及装置
CN104820414A (zh) 一种高压电力无线网络监控与报警定位系统
CN111371895A (zh) 一种高速公路隧道用机电设备管理系统及其方法
CN104361709A (zh) 一种无人值守变电站温度监控系统
CN109256723A (zh) 一种空地一体输电输电线路智能化机巡作业系统及方法
CN204270491U (zh) 基于无人机和无线传感器网络的监控系统
CN102495615A (zh) 一种大吨位箱梁运架设备群安全施工的远程监控管理系统
CN106530653A (zh) 用电信息采集方法
CN211239451U (zh) 一种输电线路监控系统
CN108847985A (zh) 适用于物联网的输电线路智能远程监控系统
CN211827324U (zh) 一种基于图像识别技术的作业风险远程监督系统
CN113242401B (zh) 一种面向电力施工的机器人远程图像监督系统
CN209982176U (zh) 一种面向巡维中心的巡视机器人集控子站系统
CN111612305A (zh) 一种安全生产调度监管系统平台
CN111127690A (zh) 配网架空输电线路的无人机巡检系统及方法
CN206282132U (zh) 电力设备运行环境数据采集及远动控制的综合联动装置
CN115941514A (zh) 一种基于5g切片技术的无人机自巡检系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant