CN114360197A - 一种输电线路智能协同告警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路智能协同告警系统,包括:感知层、边缘层、管通信层以及平台层;感知层与边缘层连接,感知层用于获取在线监测数据以及机巡数据并传输至边缘层;边缘层将接收到的数据输入输电监测多源异构数据融合模型进行数据融合,生成数据融合结果;边缘层将数据融合结果传输至管通信层,管通信层用于将数据融合结果进行加密并传输至平台层;平台层用于接收加密后的数据融合结果进行智能分析,生成告警信息,感知层基于预警信息启动图像视频装置以及无人机巡视。本发明通过对获取到的数据进行智能分析并生成预警信息,基于输电监控和输电机巡联动实现智能协同告警,提升灾害应急响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及电力线路技术领域,尤其涉及一种输电线路智能协同告警系统。
背景技术
目前输电线路穿越复杂、偏远的地区,在长期运行过程中易受自然灾害和人为破坏,容易引发电力事故,严重威胁运检人员安全和电网正常运行。随着电网建设的快速发展,电网输电线路呈几何增加。在传统人工巡检运维体系下,运维工作量增加与人员短缺之间矛盾日益突出,该运维模式已无法满足电网建设和发展需求。无人机巡检系统出现,其巡检效益和质量较传统人工巡检有显著提高。但是,由于目前无人机智能化水平较低,其正常运行仍然依赖于飞手人为操控。
随着无人机使用范围的快速扩大,无人机巡检系统采集到的巡检图像信息以及无人机自身运行数据将会以指数级别增长。若采用先巡检后分析模式,必然会导致其效率降低,无形增加输电系统运维人员的工作时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输电线路智能协同告警系统,以解决目前缺少输电监控和输电机巡进行联动而导致输电线路运维效率低的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种输电线路智能协同告警系统,包括:感知层、边缘层、管通信层以及平台层;
所述感知层与所述边缘层连接,所述感知层用于获取在线监测数据以及机巡数据并传输至所述边缘层;其中,所述边缘层包括输电监测多源异构数据融合模型,将接收到所述在线监测数据以及所述机巡数据输入所述输电监测多源异构数据融合模型进行数据融合,生成数据融合结果;
所述边缘层将所述数据融合结果传输至所述管通信层,所述管通信层用于将所述数据融合结果进行加密并传输至所述平台层;
所述平台层用于接收加密后的所述数据融合结果进行智能分析,生成告警信息,并将所述告警信息下发至所述感知层,所述感知层基于所述告警信息启动图像视频装置以及无人机巡视。
优选地,所述边缘层包括机场服务器和智能物联网关,所述机场服务器用于接收所述机巡数据,所述智能物联网关用于接收所述在线监测数据。
优选地,所述机场服务器包括5G路由器、服务器以及交换机,所述交换机分别与所述5G路由器以及所述服务器连接;
所述交换机用于接收所述机巡数据,所述机场服务器和所述智能物联网关均包含所述输电监测多源异构数据融合模型,所述输电监测多源异构数据融合模型采用word可扩充标记语言生成文档模板,对结构化数据关键区域进行标记,采用文档模式解析替换标记内容,非结构化数据根据输电具体场景输入,分别生成机巡数据融合结果和在线监测数据融合结果。
优选地,所述管通信层包括多个5G无线专网、电力无线专网核心设备以及内网接入端,多个所述5G无线专网与所述电力无线专网核心设备连接,所述电力无线专网核心设备与所述内网接入端连接,所述管通信层用于接收所述5G路由器发送的所述机巡数据融合结果,还用于接收所述智能物联网关发送的所述在线监测数据融合结果。
优选地,所述管通信层与所述边缘层连接,所述管通信层还用于对所述机巡数据融合结果进行加密,还用于对所述在线监测数据融合结果进行加密。
优选地,所述平台层与所述管通信层连接,所述平台层包括数据存储模块、智能分析模块以及智能巡检模块;
所述数据存储模块与所述智能分析模块连接,所述智能分析模块与所述智能巡检模块连接,所述智能分析模块用于接收加密后的所述数据融合结果进行智能分析并生成告警信息传输至所述智能巡检模块,以使所述智能巡检模块将所述告警信息传输至所述感知层。
优选地,所述智能分析模块包括输电线路监测模块及告警信息展示模块,所述输电线路监测模块与所述告警信息展示模块连接,所述输电线路监测模块用于接收所述管通信层传输的数据。
优选地,所述智能分析模块还包括输电线路协同告警模块和输电线路分级告警模块,所述输电线路协同告警模块和所述输电线路分级告警模块连接,所述输电线路协同告警模块用于接收所述输电线路监测模块的数据并将所述告警信息传输至智能巡检模块。
优选地,所述边缘层还包括边缘物联代理架构,所述边缘物联代理架构包括基础资源层、边缘服务层以及应用层,所述边缘物联代理架构用于接收所述感知层的数据并进行预处理和计算。
优选地,所述边缘物联代理架构分别与所述感知层和所述平台层连接,所述边缘物联代理架构还用于建立身份认证制度、建立基于分类授权的安全审计制度以及对潜在隐患的进行智能分析、自动告警和协同处理。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明通过感知层、边缘层、管通信层以及平台层构建输电线路智能协同告警系统,该系统实现输电在线监控和输电机巡的有效联动,获取在线监测数据以及机巡数据并构建输电监测多源异构数据融合模型进行数据融合处理,实现输电线路在线监测及无人机巡视数据的关联互通,还通过对管通信层进行数据加密,基于输电监控和输电机巡联动实现智能协同告警,提升灾害应急响应速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,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他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的输电线路智能协同告警系统的结构示意图;
图2是本发明某一实施例提供的平台层的结构示意图;
图3是本发明某一实施例提供的边缘层的结构示意图;
图4是本发明另一实施例提供的边缘层的结构示意图。
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他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
请参阅图1,本发明某一实施例提供一种输电线路智能协同告警系统,包括:感知层400、边缘层300、管通信层200以及平台层100,感知层400与边缘层300连接,感知层400用于获取在线监测数据以及机巡数据并传输至边缘层300,其中,边缘层300包括输电监测多源异构数据融合模型,将接收到在线监测数据以及机巡数据输入输电监测多源异构数据融合模型进行数据融合,生成数据融合结果,边缘层300将数据融合结果传输至管通信层200,管通信层200用于将数据融合结果进行加密并传输至平台层100,平台层100用于接收加密后的数据融合结果进行智能分析,生成告警信息,并将告警信息下发至感知层400,感知层400基于告警信息启动图像视频装置以及无人机巡视。
具体的,基于输电监控和输电机巡联动的输电线路智能协同告警系统包括感知层400、边缘层300、管通信层200和平台层100。感知层400主要针对在线监测及机巡数据,主要包括无人机、在线监测终端、山火卫星监测和监测告警信息。边缘层300主要进行边缘计算分析,包括机场服务器和智能物联网关。管通信层200是针对电力无线专网,包括5G无线专网、电力无线专网核心设备和内网接入。平台层100是输电线路智能协同告警系统,包括数据存储、智能分析和智能巡检。
在感知层400中包含多台无人机,无人机即为常规的电力输电线路巡检无人机,用来获取机巡数据。感知层400还包括在线监测终端、山火卫星监测以及监测告警信息,用来获取在线监测数据,在线监测终端是指图像视频、故障定位、覆冰监测等传统输电线路在线监测装置。山火卫星监测是指获取卫星监测到输电线路所在区域的山火监测信息,属于外部系统提供的。监测告警信息是指气象信息等输电线路监测及告警数据。
在边缘层300进行边缘计算分析,边缘计算分析是指基于机场服务器31和智能物联网关32,面向图像视频、故障定位、覆冰监测等在线监测装置、山火卫星监测,无人机,气象信息等输电线路监测及告警数据,开展结构化数据与非结构化数据的融合应用,建立一套输电监测多源异构数据融合模型。针对输电线路当前结构化数据和非结构化数据融合困难,本发明采用word模板构造可扩充的、面向对象的输电监测多源异构数据融合模型,具体方法为采用word可扩充标记语言生成文档模板,对结构化数据关键区域进行标记,采用文档模式解析替换标记内容,非结构化数据根据输电具体场景自由输入,生成完整的word文档,较好地解决了两类数据快速显示和动态更新问题,同时也满足了输电各种数据融合需求。
管通信层200包括在线监测数据传输加密和无人机巡检数据加密。在线监测数据传输加密针对设备展开安全加密方案设计,并建立统一密码管理方案,平台层100功能集成安全服务,感知层400的终端与平台层100侧双向身份认证与双向传输数据加解密,实现从感知层400的终端到平台层100的全链路安全加密认证,降低因在线监测遭受网络攻击的隐患风险,实现监测数据的安全传输,保障数据的可靠性。无人机巡视数据加密包括1)建立机巡任务及航线数据等敏感信息的加密传输策略,实现机巡任务加密下发。2)无人机设备身份认证以及飞行数据(如实时位置等)加密传输。3)飞机定位设备,内嵌安全芯片,实现飞机位置信息加密回传。4)无人机巡检结果数据传输加密方案。5)建立统一的密码管理系统,提供身份认证、密码管理等服务,实现从平台层100到感知层400的全链路数据加密,使人工无法获取明文信息,降低数据泄露风险,保障数据传输安全可靠。
平台层100从感知层400获取的监测数据进行存储,利用天-空-地智能告警系统巡视策略进行智能分析将整合线路跳闸、山火、覆冰等线路故障及灾害告警信息,并基于告警信息联动启动图像视频装置及无人机巡视,辅助故障原因分析及提升灾害应急响应速度。
在一实施例中,边缘层300包括机场服务器31和智能物联网关32,机场服务器31用于接收机巡数据,智能物联网关32用于接收在线监测数据。
机场服务器包括5G路由器311、服务器312以及交换机313,交换机313分别与5G路由器311以及服务器312连接,交换机313用于接收机巡数据,机场服务器31和智能物联网关32均包含输电监测多源异构数据融合模型,输电监测多源异构数据融合模型采用Word可扩充标记语言生成文档模板,对结构化数据关键区域进行标记,采用文档模式解析替换标记内容,非结构化数据根据输电具体场景输入,分别生成机巡数据融合结果和在线监测数据融合结果。
管通信层200包括多个5G无线专网22、电力无线专网核心设备21以及内网接入端20,多个5G无线专网22与电力无线专网核心设备21连接,电力无线专网核心设备21与内网接入端20连接,管通信层200用于接收5G路由器311发送的机巡数据融合结果,还用于接收智能物联网关32发送的在线监测数据融合结果。
在一实施例中,管通信层200与边缘层300连接,管通信层200还用于对机巡数据融合结果进行加密,还用于对在线监测数据融合结果进行加密。
管通信层200包括在线监测数据传输加密和无人机巡检数据加密。在线监测数据传输加密针对设备展开安全加密方案设计,并建立统一密码管理方案,平台层100功能集成安全服务,感知层400的终端与平台层100侧双向身份认证与双向传输数据加解密,实现从感知层400的终端到平台层100的全链路安全加密认证,降低因在线监测遭受网络攻击的隐患风险,实现监测数据的安全传输,保障数据的可靠性。无人机巡视数据加密包括1)建立机巡任务及航线数据等敏感信息的加密传输策略,实现机巡任务加密下发。2)无人机设备身份认证以及飞行数据(如实时位置等)加密传输。3)飞机定位设备,内嵌安全芯片,实现飞机位置信息加密回传。4)无人机巡检结果数据传输加密方案。5)建立统一的密码管理系统,提供身份认证、密码管理等服务,实现从平台层100到感知层400的全链路数据加密,使人工无法获取明文信息,降低数据泄露风险,保障数据传输安全可靠。
在一实施例中,平台层100与管通信层200连接,平台层100包括数据存储模块10、智能分析模块11以及智能巡检模块12,数据存储模块10与智能分析模块11连接,智能分析模块11与智能巡检模块12连接,智能分析模块11用于接收加密后的数据融合结果进行智能分析并生成告警信息传输至智能巡检模块12,以使智能巡检模块12将告警信息传输至感知层400。
平台层100从感知层400获取的监测数据进行存储,利用天-空-地智能告警系统巡视策略进行智能分析将整合线路跳闸、山火、覆冰等线路故障及灾害告警信息,并基于告警信息联动启动图像视频装置及无人机巡视,辅助故障原因分析及提升灾害应急响应速度。
天-空-地智能告警系统巡视策略就涉及两方面的内容:1)应用数字化感知及视频自动巡检技术,基于输电线路协同告警信息,建立在线监测装置联动应用机制模型,以分布式故障定位故障诊断、卫星监测山火热点等告警信息为触发源,触动生成并发布线路巡视任务,自动启动图像视频装置线路通道可视化巡视,反馈巡视结果,实现巡视任务闭环。2)应用数字化感知及无人机自动驾驶技术,基于输电线路协同告警信息,建立无人机联动应用机制模型,以分布式故障定位故障诊断、卫星监测山火热点、图像视频识别隐患等告警信息为触发源,触动生成并发布线路巡视任务,自动开展无人机线路精细化巡视,反馈巡视结果,实现巡视任务闭环。
请参阅图2,在一实施例中,智能分析模块11包括输电线路监测模块111及告警信息展示模块112,输电线路监测模块111与告警信息展示模块112连接,输电线路监测模块111用于接收管通信层200传输的数据。
智能分析模块11还包括输电线路协同告警模块113和输电线路分级告警模块114,输电线路协同告警模块113和输电线路分级告警模块114连接,输电线路协同告警模块113用于接收输电线路监测模块111的数据并将告警信息传输至智能巡检模块12。
输电线路监测模块111及告警信息展示模块112就是应用数字化感知技术,接收源于各输电监测系统的相关数据,基于地图、列表、图像等展示工具,实现输电线路监测及告警信息展示。
输电线路协同告警模块113就是基于输电线路运维策略,结合35kV及以上输电线路台账信息,根据在线监测装置台账信息、山火热点信息、气象站点信息,无人机巡飞数据等信息,查看输电线路的协同监测及告警信息。
输电线路分级告警模块114就是对告警进行分级,结合电压等级、管控等级等线路重要度情况,根据山火热点告警等级、图像视频隐患识别准确率、气象监测信息、线路隐患等级等信息,根据重要度实现输电线路分级告警巡检策略。
请参阅图3和图4,在一实施例中,边缘层300还包括边缘物联代理架构33,边缘物联代理架构33包括基础资源层331、边缘服务层332以及应用层333,边缘物联代理架构33用于接收感知层400的数据并进行预处理和计算。
缘物联代理架构33分别与感知层400和平台层100连接,边缘物联代理架构33还用于建立身份认证制度、建立基于分类授权的安全审计制度以及对潜在隐患的进行智能分析、自动告警和协同处理。
边缘层300能实现输电线路的边缘计算,当前,输电线路智能协同告警系统中的应用和终端设备数量、种类都在大幅增长,产生的电力数据极为分散,平台层100需要对使用不同协议的信息进行预处理。这些工作给平台层100带来了巨大的计算压力,同时对网络带宽也有极高的要求,为此,本发明利用对边缘层300获取感知层400的数据进行预处理和计算,使边缘层300节点的资源得到了有效利用,极大地提高了系统的通信效率,设计边缘物联代理架构,向下支持各类感知层设备的接入,向上与平台层对接,一方面处理输电线路在线监测数据,同时与其他边缘物联代理级联,提升数据吞吐能力。另一方面,将数据消息以统一的格式上传至平台层,实现数据共享。
1)基础资源层331主要提供外部接口并实现基础的网络、计算和存储功能,包括网络、计算、存储、感知层外部接口和平台层外部接口。
2)边缘服务层332为数据进出应用层提供各种保障,功能包括管理服务、一致性测试服务、安全服务和多装置级联服务。
3)应用层333主要提供各类应用服务,依据输电线路所处具体业务环境,包括设备接入管理、配置维护管理、数据存储和多协议转换,可以扩展数据挖掘应用、检测预警与控制应用等。
在边缘物联代理架构33中,设备接入管理方面,应指定可信设备制造商,建立设备身份认证制度,在交互安全服务方面,应建立基于分类授权的安全审计制度,在检测预警与控制应用方面,应主动全面感知,实现对潜在隐患的智能分析、自动告警和协同处理。
本发明实现了一种简单易用的输电线路智能协同告警系统,该系统实现输电在线监控和输电机巡的有效联动,一方面对输电通道卫星、机巡、在线监测等天空地多源异构数据进行整合,并建立多源异构数据融合模型,实现输电线路在线监测及无人机巡视数据的关联互通,另一方面基于卫星、机巡和在线监测等天空地多源数据,该系统在输电线路隐患识别、故障跳闸特巡、灾后勘灾应急等智能运维管控及应急场景下快速响应,同时也极大减轻输电线路运维的工作量,可以进一步挖掘输电线路在线监测数据和无人机巡检的输电线路运维潜力。
以上是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种输电线路智能协同告警系统,其特征在于,包括:感知层、边缘层、管通信层以及平台层;
所述感知层与所述边缘层连接,所述感知层用于获取在线监测数据以及机巡数据并传输至所述边缘层;其中,所述边缘层包括输电监测多源异构数据融合模型,将接收到所述在线监测数据以及所述机巡数据输入所述输电监测多源异构数据融合模型进行数据融合,生成数据融合结果;
所述边缘层将所述数据融合结果传输至所述管通信层,所述管通信层用于将所述数据融合结果进行加密并传输至所述平台层;
所述平台层用于接收加密后的所述数据融合结果进行智能分析,生成告警信息,并将所述告警信息下发至所述感知层,所述感知层基于所述告警信息启动图像视频装置以及无人机巡视。
2.根据权利要求1所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述边缘层包括机场服务器和智能物联网关,所述机场服务器用于接收所述机巡数据,所述智能物联网关用于接收所述在线监测数据。
3.根据权利要求2所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述机场服务器包括5G路由器、服务器以及交换机,所述交换机分别与所述5G路由器以及所述服务器连接;
所述交换机用于接收所述机巡数据,所述机场服务器和所述智能物联网关均包含所述输电监测多源异构数据融合模型,所述输电监测多源异构数据融合模型采用word可扩充标记语言生成文档模板,对结构化数据关键区域进行标记,采用文档模式解析替换标记内容,非结构化数据根据输电具体场景输入,分别生成机巡数据融合结果和在线监测数据融合结果。
4.根据权利要求3所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述管通信层包括多个5G无线专网、电力无线专网核心设备以及内网接入端,多个所述5G无线专网与所述电力无线专网核心设备连接,所述电力无线专网核心设备与所述内网接入端连接,所述管通信层用于接收所述5G路由器发送的所述机巡数据融合结果,还用于接收所述智能物联网关发送的所述在线监测数据融合结果。
5.根据权利要求4所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述管通信层与所述边缘层连接,所述管通信层还用于对所述机巡数据融合结果进行加密,还用于对所述在线监测数据融合结果进行加密。
6.根据权利要求1所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述平台层与所述管通信层连接,所述平台层包括数据存储模块、智能分析模块以及智能巡检模块;
所述数据存储模块与所述智能分析模块连接,所述智能分析模块与所述智能巡检模块连接,所述智能分析模块用于接收加密后的所述数据融合结果进行智能分析并生成预警信息传输至所述智能巡检模块,以使所述智能巡检模块将所述预警信息传输至所述感知层。
7.根据权利要求6所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述智能分析模块包括输电线路监测模块及告警信息展示模块,所述输电线路监测模块与所述告警信息展示模块连接,所述输电线路监测模块用于接收所述管通信层传输的数据。
8.根据权利要求7所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述智能分析模块还包括输电线路协同告警模块和输电线路分级告警模块,所述输电线路协同告警模块和所述输电线路分级告警模块连接,所述输电线路协同告警模块用于接收所述输电线路监测模块的数据并将所述告警信息传输至智能巡检模块。
9.根据权利要求1所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述边缘层还包括边缘物联代理架构,所述边缘物联代理架构包括基础资源层、边缘服务层以及应用层,所述边缘物联代理架构用于接收所述感知层的数据并进行预处理和计算。
10.根据权利要求9所述的输电线路智能协同告警系统,其特征在于,所述边缘物联代理架构分别与所述感知层和所述平台层连接,所述边缘物联代理架构还用于建立身份认证制度、建立基于分类授权的安全审计制度以及对潜在隐患的进行智能分析、自动告警和协同处理。
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