CN114418137A - 一种基于scada平台的电缆隧道智能巡检、维护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁企业电缆隧道巡检技术领域，具体提供一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法及系统，其中方法包括S1，通过分布式监测架构采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并以HMI形式集中展示；S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。工作人员可以根据监控平台的运行数据合理安排巡检人员的出检任务和巡检机器人的自动监测任务。该巡检与维护方法可以大大的降低巡检工作人员的工作强度，同时提高电缆隧道的巡检安全，为实现钢铁企业的智能化建设提供坚实的生产作业基础。

Description

一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法及系统

技术领域

本发明涉及钢铁企业电缆隧道巡检技术领域，更具体地，涉及一 种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法及系统。

背景技术

钢铁企业的电缆隧道大多数采用现浇钢筋混凝土结构，且电缆隧 道位于钢结构厂房的下方，同时也起到厂房承重作用。在钢铁企业实 际生产过程中，生产线上庞大且复杂的各式设备需要长时间高负荷运 转，因此会造成部分电缆长期处于发热状态，长此以往会造成绝缘体 加速老化，一定程度下会发生火灾现象，造成重大经济损失。与此同 时，钢铁企业响应国家智能化转型的策略，近几年生产线的设备更新 换代频繁，部分企业直接进行产线改造，这使得原有的电缆隧道运行 状况更加严峻，因此开发一套基于大数据、物联网的钢铁企业电缆隧 道智能巡检与维护的方法是十分有必要的。

发明内容

本发明需要解决的是现有技术中存在的钢铁企业电缆隧道智能巡 检困难大的技术问题。

本发明提供了一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方 法，包括以下步骤：

S1，通过分布式监测架构采集电缆隧道内的采集节点、配置管理 工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并以HMI 形式集中展示；

S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

2.根据权利要求1所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维 护方法，其特征在于，所述分布式监测架构包括数据存储模块及数据 采集模块，所述数据存储模块包括存储管理节点、数据存储节点和历 史数据库；

所述采集节点包括气体采集节点、温度采集节点、无线水位采集 节点、湿度采集节点、烟雾采集节点、视频采集节点和巡检机器人采 集节点；

所述配置管理工具为SCADA平台系统提供的数据采集配置接口；

所述配置数据库用于实时保存采集设备和数据点的信息，以便根 据采集节点所在的设备自动调用配置管理工具进行链接和采集实时数 据。

优选地，所述S1具体包括：

通过调用SCADA平台提供的配置接口将采集节点的信息配置给 存储管理节点；

所述存储管理节点将采集节点均衡地分配给数据存储节点；

数据存储节点从数据采集模块请求到数据后，将数据保存到历史 数据库中。

优选地，所述S1具体包括：所述分布式监测架构采用统一SNTP协 议的时间基准，使其内部的时间同步服务器与外部的时间源保持时间 同步，系统内部各主机与时间同步服务器保持时间同步。

优选地，所述S1之前还包括：在电缆隧道中配备风机、水泵、照 明光源、应急指示灯和告警灯；

其中风机用来改善隧道内的空气环境，水泵用来排除电缆隧道内 的积水，照明光源则是为了改善隧道内的照明条件，应急指示灯是在 隧道异常情况下进行指引作用，告警灯则是在隧道内的自身职能区域 有异常数据点时产生红色的闪光灯，以此发出报警信息提示巡检人员 或终端监控平台的值班人员此地存在安全隐患。

优选地，所述S2还包括：通过在电缆隧道中配备挂鬼挂轨巡检机 器人，以对电缆隧道内的设备运行及环境状态进行动态监视及智能告 警，并将数据传输到终端监控平台，并以HMI形式集中展示。

本发明还提供了一种用于实现基于SCADA平台的电缆隧道智能 巡检、维护方法的系统，包括：

分布式监测架构，用于采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工 具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

终端监控平台，用于将原始数据及设备运行状况以HMI形式集中 展示；

移动端巡检APP，将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

优选地，所述分布式监测架构包括数据库代理模块，用于对目前 市面上的多种数据库提供统一的接口，从而根据需求匹配不同的数据 库；其中，数据库代理模块对外提供数据库访问接口，可分为三层： 数据库代理对象、数据库访问对象适配器、数据库访问对象。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理 器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现基于SCADA平 台的电缆隧道智能巡检、维护方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管 理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现基于SCADA平 台的电缆隧道智能巡检、维护方法的步骤。

有益效果：本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡 检、维护方法及系统，其中方法包括S1，通过分布式监测架构采集电 缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数据及设备 运行状况；S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并 以HMI形式集中展示；S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人 员出检任务使用。工作人员可以根据监控平台的运行数据合理安排巡 检人员的出检任务和巡检机器人的自动监测任务。该巡检与维护方法 可以大大的降低巡检工作人员的工作强度，同时提高电缆隧道的巡检 安全，为实现钢铁企业的智能化建设提供坚实的生产作业基础。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、 维护方法流程图；

图2为本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、 维护系统的框架原理图；

图3为本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、 维护系统的数据存储原理图；

图4为本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、 维护系统的节点分配流程图

图5为本发明提供的一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、 维护系统的数据库代理原理图；

图6为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；

图7为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构 示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于SCADA平台的电缆隧 道智能巡检、维护方法及系统，其中方法包括S1，通过分布式监测架 构采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数 据及设备运行状况；S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控 平台，并以HMI形式集中展示；S3，移动端巡检APP将数据移动端化， 供巡检人员出检任务使用。工作人员可以根据监控平台的运行数据合 理安排巡检人员的出检任务和巡检机器人的自动监测任务。该巡检与 维护方法可以大大的降低巡检工作人员的工作强度，同时提高电缆隧 道的巡检安全，为实现钢铁企业的智能化建设提供坚实的生产作业基础。

SCADA(Supervisory ControlAnd DataAcquisition)系统，即数据采 集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动 化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、 燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。 它在远动系统中占重要地位，可以对现场的运行设备进行监视和控制， 以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各 项功能，即我们所知的"四遥"功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端 单元)是它的重要组成部分.在现今的变电站综合自动化建设中起了相 当重要的作用。

其中分布式监测架构以SCADA平台为基础建立，包括数据采集模 块、数据存储模块、数据库代理模块、通讯模块、主控模块、时间同 步模块和报警管理模块。终端监控平台对分布式监测构架的原始数据 及设备运行状况等以HMI形式集中展示。移动端巡检APP将终端监控平 台数据移动端化，便于巡检人员出检任务使用。

具体的，分布式监测架构的数据采集模块用于钢铁企业电缆隧道 内的原始数据采集，由采集节点、配置管理工具和配置数据库组成。 采集节点包括气体采集节点、温度采集节点、无线水位采集节点、湿 度采集节点、烟雾采集节点、视频采集节点和巡检机器人采集节点。 配置管理工具为SCADA平台系统提供的数据采集配置接口。配置数据 库用于实时保存采集设备和数据点的信息，以便根据数据采集节点所 在的设备自动调用配置管理工具进行链接和采集实时数据。

其中，在气体采集节点可以安装不同的探测器，以采集隧道中的 氧气浓度、甲烷浓度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度或硫化氢浓度， 对于有可能发生火灾的潜在威胁进行报警同时可保证在设备检修和例 行巡检时巡检人员处于安全的空气环境内。温度采集节点不仅要采集 隧道中的空气温度，还要采集电缆表面温度和监测设备运行温度以对 其进行实时监控，对于温度异常点进行实时报警并安排巡检任务。无 线水位采集节点实时采集隧道内积水深度以控制排水系统启停，保持 良好的内部环境。湿度采集节点实时采集隧道内空气湿度，保证隧道 内干燥环境延长电缆使用寿命。烟雾采集节点实时采集隧道内烟雾浓 度，若有发生异常出，立即报警提示。视频采集节点可对隧道内的设 备运行情况进行拍摄，进一步的在终端监控平台收到报警信息时可调 取隧道内录像查看基本情况。巡检机器人可搭载红外测温装置和摄像 装置，对隧道内的监控设备和隧道电缆进行巡检式监控，以弥补定点 式监控的不足。

通过调用SCADA平台提供的配置接口从配置数据库读取设备节 点和数据点信息，采集节点通过关联设备节点，从而与设备节点的数 据点进行关联，与此同时采集节点通过识别设备类型，自动动态加载 设备驱动实现数据采集。采集节点通过实时数据管理池机制对所涵盖 的数据点进行实时数据更新、管理，并通过实时数据服务接口将实时 数据管理池中的实时数据主动传送给相关的实时数据请求客户端。

具体的方案，分布式监测架构的数据存储模块由存储管理节点、 数据存储节点和历史数据库组成。如图3所示，通过调用SCADA平台 提供的配置接口将采集节点信息配置给存储管理节点，存储管理节点 将采集节点尽可能均衡地分配给数据存储节点，然后数据存储节点从 数据采集模块实时数据库请求到数据后，将数据保存到历史数据库中。

进一步的方案，如图4所示，系统的每个采集节点、存储节点都拥 有一个唯一标识UUID。存储管理节点基于UUID的离散性特点，根据 分配算法将采集节点的数据相对均衡地分配给每个存储节点。如果系 统运行过程中存储节点宕机，存储管理节点会将该节点分担的数据根 据分配算法重新分配给其它正常运行的存储节点；如果系统运行过程 中增加采集节点，存储管理节点也会根据分配算法将新增采集节点的 数据分配给存储节点。

具体的方案，分布式监测架构的数据库代理模块针对目前市面上 的多种数据库提供统一的接口，从而根据系统需求匹配不同的数据库。 其中，数据库代理模块对外提供数据库访问接口，可分为三层：数据 库代理对象、数据库访问对象适配器、数据库访问对象，如图5所示。

SCADA平台运行需要实现对一些业务进行配置，如设备添加、数 据点创建等，这些配置信息的存储离不开数据库。市面上的数据库种 类很多，既有传统的关系型数据库，也有非关系型数据库，采用哪种 数据库与业务需求有很大关系，为了能够对数据库有更好地支持， SCADA系统针对常用数据库的代理模块，屏蔽对常用数据库的操作差 异，提供统一的接口，实现对多种数据库的支持，也保留了扩展功能。

具体的，分布式监测架构的通讯模块用于建立各个模块间的通讯， 其中，主要通讯方式包括有线传输、无线传输、数据线传输和蓝牙传 输等。分布式监测架构的主控模块用于从数据库中读取并处理数据采 集模块获得的原始数据，并将由终端监控平台和移动端巡检APP对数 据的处理结果进行展示。同时主控模块也负责控制电缆隧道辅助设备 的运行状态，进一步的保障电缆隧道的安全平稳运行。

进一步的方案，电缆隧道辅助设备包括隧道内置风机、水泵、照 明光源、应急指示灯和告警灯等，风机用来改善隧道内的空气环境， 当气体采集节点数据、温度采集节点数据或湿度采集节点数据发生报 警信息时均可通过主控模块启动风机进行隧道内通风，以改善隧道的 空气质量，保障巡检人员出检任务时的工作安全；水泵在无线水位采 集节点发生报警信息时可通过主控模块将其启动以排除电缆隧道内的 积水；照明光源则是为了改善隧道内的照明条件；应急指示灯是在隧 道异常情况下进行指引作用；告警灯则是在隧道内的自身职能区域有 异常数据点时产生红色的闪光灯以发出报警信息提示巡检人员或终端 监控平台的值班人员此地存在安全隐患。

进一步的方案，分布式监测架构的时间同步模块保证系统各项业 务的时间一致性，因此采用统一的时间基准，采用SNTP协议使系统 时间同步服务器与系统外部时间源保持时间同步，系统内部各主机与 时间同步服务器保持时间同步。

为保证系统时间同步的可靠性，系统可以设置多个时间同步服务 器，每个时间服务器又可以设置多个网络时间源；每个时间同步客户 端可以设置多个时间同步服务器。

具体的，分布式监测架构的报警模块用于将SCADA平台认为异 常的数据进行报警提示，一条报警信息包括报警产生时间、报警源、 报警级别、报警是否确认、报警确认人、报警确认时间和报警描述等。

其中，在终端监控平台可以对温度一般报警值、温度严重报警值、 湿度提示报警值、湿度一般报警值、氧气重要报警值和氧气严重报警 值等信息的阈值进行设计以满足钢铁企业电缆隧道的不同区域的需求。 在一条报警信息显示在终端监控平台时，相应地点的告警灯要进行闪 烁，平台值班人员对报警信息区域调取监控初步了解报警情况，并可 安排巡检任务。

具体的方案，终端监控平台以分布式监测构架的原始数据为基础， 实现钢铁企业电缆隧道的智能巡检与维护功能，包括设备故障统计、 报警信息统计、能耗统计、环境监测(氧气值、温度值、湿度值、烟 雾值)、水位监测、视频监控、电子巡检等。

其中，终端监控平台以HMI形式为基础，实现智能巡检与维护功 能，设备故障统计功能可对电缆隧道内的监测设备运行状况进行终端 分析，可对异常/故障设备进行定位进而安排维修任务。报警信息统计 功能可对报警信息进行分级统计，分为提示、一般、重要和严重，并 根据报警等级安排巡检任务。能耗统计功能可对隧道监测设备和辅助 设备的能源消耗进行统计和分析，从而实现总体能源监控；环境监测 功能是对隧道内的空气质量进行动态实时监控，对异常/报警信息可在 终端启动风机改善隧道内空气环境，并制定巡检任务。水位监测功能 可对隧道内水位信息报表显示并根据水位情况在终端启停相应位置的 水泵。视频监控功能则是对隧道内的图像信息进行画面展示，也可选 择指定区域监控画面以对报警信息做初步排查，并制定巡检任务。电 子巡检功能则是对巡检机器人制定巡检路线并利用机器人自身的红外 测温仪、可见光高清摄像机、气体检测仪等传感器对巡检路线上的电 缆信息，设备运行信息，空气质量等进行巡检。

具体的，移动端巡检APP以终端监控平台功能为基础，实现智能 化巡检，包括任务派发、巡检路线规划、巡检任务打卡等功能，便于 巡检人员出检任务使用。

根据终端监控平台的巡检需求，可制定巡检人员现场巡检，根据 巡检任务和巡检路线检查设备和电缆运行状况，对故障设备进行检修， 对以完成的任务进行打卡登记。在巡检过程中可根据巡检AAP内的环 境监测、水位监测、视频监控等功能保证巡检路线内环境安全。

如图2所示，本发明还提供了一种基于SCADA平台的电缆隧道 智能巡检、维护系统，包括：

分布式监测架构，用于采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工 具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

终端监控平台，用于将原始数据及设备运行状况以HMI形式集中 展示；

移动端巡检APP，将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

请参阅图6为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图 6所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320 及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311， 处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：S1，通过分布式监 测架构采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并以HMI 形式集中展示；

S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

请参阅图7为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示 意图。如图7所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其 上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如 下步骤：S1，通过分布式监测架构采集电缆隧道内的采集节点、配置 管理工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并以HMI 形式集中展示；

S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧 重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关 描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系 统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全 软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明 可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存 储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实 施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算 机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令 实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框 图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算 机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处 理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框 图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据 处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算 机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现 在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定 的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设 备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生 计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提 供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个 方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦 得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所 以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的 所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于 本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些 改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过分布式监测架构采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

S2，将原始数据及设备运行状况传输至终端监控平台，并以HMI形式集中展示；

S3，移动端巡检APP将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

2.根据权利要求1所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，所述分布式监测架构包括数据存储模块及数据采集模块，所述数据存储模块包括存储管理节点、数据存储节点和历史数据库；

所述采集节点包括气体采集节点、温度采集节点、无线水位采集节点、湿度采集节点、烟雾采集节点、视频采集节点和巡检机器人采集节点；

所述配置管理工具为SCADA平台系统提供的数据采集配置接口；

所述配置数据库用于实时保存采集设备和数据点的信息，以便根据采集节点所在的设备自动调用配置管理工具进行链接和采集实时数据。

3.根据权利要求2所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，所述S1具体包括：

通过调用SCADA平台提供的配置接口将采集节点的信息配置给存储管理节点；

所述存储管理节点将采集节点均衡地分配给数据存储节点；

数据存储节点从数据采集模块请求到数据后，将数据保存到历史数据库中。

4.根据权利要求1所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，所述S1具体包括：所述分布式监测架构采用统一SNTP协议的时间基准，使其内部的时间同步服务器与外部的时间源保持时间同步，系统内部各主机与时间同步服务器保持时间同步。

5.根据权利要求1所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，所述S1之前还包括：在电缆隧道中配备风机、水泵、照明光源、应急指示灯和告警灯；

其中风机用来改善隧道内的空气环境，水泵用来排除电缆隧道内的积水，照明光源则是为了改善隧道内的照明条件，应急指示灯是在隧道异常情况下进行指引作用，告警灯则是在隧道内的自身职能区域有异常数据点时产生红色的闪光灯，以此发出报警信息提示巡检人员或终端监控平台的值班人员此地存在安全隐患。

6.根据权利要求1所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法，其特征在于，所述S2还包括：通过在电缆隧道中配备挂鬼挂轨巡检机器人，以对电缆隧道内的设备运行及环境状态进行动态监视及智能告警，并将数据传输到终端监控平台，并以HMI形式集中展示。

7.一种用于实现如权利要求1-6任一项所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法的系统，其特征在于，包括：

分布式监测架构，用于采集电缆隧道内的采集节点、配置管理工具和配置数据库的原始数据及设备运行状况；

终端监控平台，用于将原始数据及设备运行状况以HMI形式集中展示；

移动端巡检APP，将数据移动端化，供巡检人员出检任务使用。

8.根据权利要求7所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护系统，其特征在于，所述分布式监测架构包括数据库代理模块，用于对目前市面上的多种数据库提供统一的接口，从而根据需求匹配不同的数据库；其中，数据库代理模块对外提供数据库访问接口，可分为三层：数据库代理对象、数据库访问对象适配器、数据库访问对象。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如权利要求1-6任一项所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于SCADA平台的电缆隧道智能巡检、维护方法的步骤。

Images