CN114821848A - 基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统及方法 - Google Patents

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胡三影
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吴觅旖
程一鸣
程宇
金正军
王伟峰
张旭
徐世予
姚毅
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Abstract

本发明公开了基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统及方法，系统包括：智能穿戴设备，包括处理器、用于识别手势和识别码的识别模块、用于红外抄表和热成像的红外模块、无线通讯模块及AR显示模块；后台服务器，与智能穿戴设备通讯连接，包括数据库和处理模块，用于对智能穿戴设备上传的数据进行处理并反馈。本发明的实质性效果包括：结合了智能穿戴设备和动态识别技术，帮助完成巡检工作中的测温、数据采集、上传和处理等工作，为巡检人员提供便捷、直观的可视化帮助，并实现了巡检的安全性、实时性、效率性、双向性。

Description

基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统及方法
技术领域
本发明涉及智能巡检技术领域，特别涉及基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统及方法。
背景技术
电网企业防窃电及网络信息安全的需要，现场计量装置均采取了防窃电措施，无法通过传统的有线接入方式获取电表数据。现有的新型采集器实现信息互联互通，为计量装置巡检人员提供了便利。公开号为CN111179575A的发明专利“一种物联网国网电表红外抄表仪及其方法”，公开了一种物联网电表红外抄表仪及其方法，系统涉及的包括控制器电路、红外收发模块、通信模块、485扩展接口模块和电源模块功能模块集成，设置在壳体内部，安装成本低，安装效率高。专利号为ZL202020016400.2的实用新型介绍了一种智能红外抄表数据采集器，根据工作人员是否握持采集器，控制采集器内供电情况，实现采集器的智能断电，减少工作人员忘记及时关闭开关的现象，达到节约电能的目的。专利号为CN201921406626.7实用新型介绍了一种便于佩戴的红外热成像眼镜，包括红外热成像仪以及镜架，所述镜架包括镜腿以及用于安装红外热成像仪的安装部。
然而，现有技术中并没有应用模型训练和智能动态识别技术，且缺少将红外采集技术、红外热成像技术与增强现实技术动态融合搭载于智能穿戴设备的系统，因此巡检效率较低。
发明内容
针对现有技术巡检效率低下的问题，本发明提供了基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统及方法，结合了智能穿戴设备和动态识别技术，显著提升巡检效率。
以下是本发明的技术方案。
基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，包括：
智能穿戴设备，包括处理器、用于识别手势和识别码的识别模块、用于红外抄表和热成像的红外模块、无线通讯模块及AR显示模块；
后台服务器，与智能穿戴设备通讯连接，包括数据库和处理模块，用于对智能穿戴设备上传的数据进行处理并反馈。
本发明的后台服务端主要提供工单管理、数据云计算、存储管理等功能，智能穿戴设备是增强现实巡视程序的运行平台，终端支持语音和手势动作的输入方式，便于用户使用，后台服务器与智能穿戴设备通过网络通信，主要用于工单派发与提交、图片和视频等数据的上传存储等数据，通过与后台服务器通讯，辅助实现采集功能。
作为优选，所述识别模块能够识别计量装置上的识别码，并在识别范围内跟踪智能穿戴设备佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹。
作为优选，所述红外模块在执行热成像操作时，识别视野范围内最高温度点和环境温度。
作为优选，所述红外模块中，用于红外抄表的红外抄表子模块发射频率为38khz，发射波长为940nm，发射角度：±17°，接收频率：38khz，接收波长：900nm～1000nm，接收角度：±45°，接收距离≥5m，传输波特率支持1200、2400。
作为优选，所述红外模块中，激光红外子模块的激光波长为650nm；光学输出功率为7mW；瞄准光斑满足5m处直径小于0.5cm；瞄准红色光斑中心点与激光红外光斑中心点距离在1m处不大于1.5cm，3m处不大于2cm，5m处不大于3cm。
本发明还提供了基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，基于上述的计量装置巡检系统，包括以下步骤：
S1：巡检开始时，利用智能穿戴设备扫描计量装置的识别码，由智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器；
S2：利用智能穿戴设备进行红外抄表、热成像、缺陷检查和过程记录，并将相关信息上传后台服务器；
S3：后台服务器根据智能穿戴设备提供的信息从用电采集系统对该计量装置进行数据采集、数据整合、分类及存储，将结果反馈回智能穿戴设备。
作为优选，所述热成像过程中，热成像的温度分辨率为0.5℃，并根据需要进行发射率设置、背景温度、大气透过率和光学透过率修正；当发热点相对环境的温升大于35℃或相对温升率δ大于60％，则触发温度告警，其中相对温升率δ＝(T1-T2)/(T1-T0)，T1为发热点温度，T2为对应正常点温度，T0为环境温度。通过对发热点与环境温度的对比以及相对温升率的计算，可以得到更准确的判断。
作为优选，所述温度告警被触发后，由智能穿戴设备上传告警信息至后台服务器，由后台服务器根据预案生成处理步骤并反馈回智能穿戴设备，由智能穿戴设备的佩戴者根据处理步骤进行应急处理。
作为优选，所述智能穿戴设备的控制方式包括：识别佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹，当手臂和手掌的运动轨迹符合预设轨迹库中任意轨迹时，触发相应控制指令。
作为优选，所述智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器，包括上传设备名称、巡检人员、巡检开始时间和设备ID编号，且设备ID编号具有唯一性，用于调取该计量表计的数据信息以及巡检记录的关联。
本发明的实质性效果包括：结合了智能穿戴设备和动态识别技术，帮助完成巡检工作中的测温、数据采集、上传和处理等工作，为巡检人员提供便捷、直观的可视化帮助，并实现了巡检的安全性、实时性、效率性、双向性。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的系统组成示意图；
图2是本发明的一种实施例的方法流程图；
图3是本发明的另一种实施例的系统组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本技术方案进行清楚、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。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“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含，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。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
实施例一：
基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，如图1所示，包括：
智能穿戴设备，包括处理器、用于识别手势和识别码的识别模块、用于红外抄表和热成像的红外模块、无线通讯模块及AR显示模块；
后台服务器，与智能穿戴设备通讯连接，包括数据库和处理模块，用于对智能穿戴设备上传的数据进行处理并反馈。
其中，本实施例的智能穿戴设备包括微软Hololens2智能眼镜和用于实现红外功能的辅助设备。后台服务器与微软Hololens2智能眼镜通过wifi等无线方式进行通信，主要用于工单派发与提交、图片和视频等数据的上传存储等数据通信。微软Hololens2智能眼镜与红外辅助设备通过蓝牙方式通信。
本实施例的后台服务端主要提供工单管理、数据云计算、存储管理等功能，智能穿戴设备是增强现实巡视程序的运行平台，终端支持语音和手势动作的输入方式，便于用户使用，后台服务器与智能穿戴设备通过网络通信，主要用于工单派发与提交、图片和视频等数据的上传存储等数据，通过与后台服务器通讯，辅助实现采集功能。
本实施例中，识别模块能够识别计量装置上的识别码，并在识别范围内跟踪智能穿戴设备佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹。
本实施例中，红外模块在执行热成像操作时，识别视野范围内最高温度点和环境温度。
本实施例的红外模块中，用于红外抄表的红外抄表子模块发射频率为38khz，发射波长为940nm，发射角度：±17°，接收频率：38khz，接收波长：900nm～1000nm，接收角度：±45°，接收距离≥5m，传输波特率支持1200、2400。
本实施例的红外模块中，激光红外子模块的激光波长为650nm；光学输出功率为7mW；瞄准光斑满足5m处直径小于0.5cm；瞄准红色光斑中心点与激光红外光斑中心点距离在1m处不大于1.5cm，3m处不大于2cm，5m处不大于3cm。
本实施例还提供了基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，基于上述的计量装置巡检系统，包括以下步骤，如图2所示：
S1：巡检开始时，利用智能穿戴设备扫描计量装置的识别码，由智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器；
S2：利用智能穿戴设备进行红外抄表、热成像、缺陷检查和过程记录，并将相关信息上传后台服务器；
S3：后台服务器根据智能穿戴设备提供的信息从用电采集系统对该计量装置进行数据采集、数据整合、分类及存储，将结果反馈回智能穿戴设备。
本实施例中，热成像过程中，热成像的温度分辨率为0.5℃，并根据需要进行发射率设置、背景温度、大气透过率和光学透过率修正；当发热点相对环境的温升大于35℃或相对温升率δ大于60％，则触发温度告警，其中相对温升率δ＝(T1-T2)/(T1-T0)，T1为发热点温度，T2为对应正常点温度，T0为环境温度。通过对发热点与环境温度的对比以及相对温升率的计算，可以得到更准确的判断。
本实施例中，温度告警被触发后，由智能穿戴设备上传告警信息至后台服务器，由后台服务器根据预案生成处理步骤并反馈回智能穿戴设备，由智能穿戴设备的佩戴者根据处理步骤进行应急处理。
本实施例中，智能穿戴设备的控制方式包括：识别佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹，当手臂和手掌的运动轨迹符合预设轨迹库中任意轨迹时，触发相应控制指令。
本实施例中，智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器，包括上传设备名称、巡检人员、巡检开始时间和设备ID编号，且设备ID编号具有唯一性，用于调取该计量表计的数据信息以及巡检记录的关联。
实施例二：
本实施例采用与实施例一相同的系统，区别仅在于在巡检方法上的调整，包括：
步骤(A)，智能眼镜等巡检用可穿戴设备连接至数据后台。
步骤(B)，选择需要巡视的用户，使用对应的手势或语音，快捷启动“红外抄表”模块，完成核抄工作。
步骤(C)，利用手势或者语音，启动“拍照”功能模块，对计量装置拍照按钮拍摄当前计量装置外观整体照。
步骤(D)，照片清晰度强制校验审核，对模糊不全或者非表箱照片不通过，则回到步骤(C)。
步骤(E)，按照约定的手势或语音录入缺陷，点“缺陷录入”按钮，根据照片特征自动生成缺陷特征及分类定级，客户经理进行校核确认；若人工智能对缺陷判断不正确，则在终端进行调整，或使用其他设备录入，勾选相应的隐患分类；如无缺陷，不需要缺陷录入环节，就可进行保存或直接下一户。
步骤(F)，若遇到疑难事件，可使用语音或手势启动远程连接，通过视频电话的方式发起专家咨询，辅助现场运维人员处理相关专业问题，并拍照取证。
步骤(G)，所有用户巡视完成后，用手势或语音进行“归档”，并将资料上传至服务器。
步骤(H)，智能设备归位，并对电池进行充电。
实施例三：
本实施例采用如图3所示的系统，对智能穿戴设备，特别是后台服务器进行了更详细的功能模块划分，增强现实眼镜作为数据流转的中心环节，集成人工智能和图像识别相关功能；在非结构化平台中，提供照片图像上传、存储、下载服务。该系统的巡检方法包括：
步骤(A)，对用户计量表计巡检开始时，巡检人员利用智能眼镜扫描计量装置上的一维条形码，自动识别信息并显示在智能眼镜上。所述自动识别信息，包括设备名称、巡检人员、巡检开始时间和设备ID编号，且设备ID编号具有唯一性，用于调取该计量表计的数据信息以及巡检记录的关联；
步骤(B)，智能穿戴终端利用电力4G无线专网，针对该自动识别信息向远程后台终端里发送搜索请求；
步骤(C)，接收到搜索请求的远程后台终端启动用电采集系统，对该自动识别信息对应的计量装置进行数据采集，并对所采集的数据整合及分类后，存入远程后台终端的后台服务器中，采集的数据包括设备运行及状态数据、设备台账信息、历史检定信息等；
步骤(D)，对计量装置巡检过程中，巡检人员利用智能穿戴终端通过电力4G无线专网从远程后台终端的后台服务器中调取该计量装置的数据信息；
步骤(E)，智能眼镜通过无线方式获取数据信息，并以增强现实方式显示数据信息，巡检人员根据巡检过程中查阅浏览所需信息；
步骤(F)，巡检人员根据查看的数据信息及现场情况进行分析评估，并通过手势或者语音操作利用智能眼镜对该计量装置巡检的图像及音频信息进行采集，并通过无线方式传送给智能移动终端；
步骤(G)，在对计量设备巡检过程中或者巡检结束后，智能穿戴终端利用电力4G无线专网，将接收的图像及音频信息发送给远程后台；
步骤(H)，远程后台将终端接收的图像及音频信息与该计量装置相关联，并记录在巡检记录中，为日后的巡检工作做参考。
作业人员具体进行增强现实操作时，智能穿戴设备会采集作业人员位置信息、作业人员视觉信息、蓝牙、计量装置数据等传感信息上传到后台，后台采用增强现实模式库识别当前设备，采用情景模式库的作业融合场景中的融合规则融合作业人员位置信息、作业人员视觉信息、蓝牙、计量装置数据等传感信息，获取当前作业人员情景信息，并使用情景模式库中的营销计量装置现场作业推理规则中的作业推理条件、推理逻辑、推理概率判断、冲突判断、推理结论，根据当前作业人员情景信息，结合用户的作业任务(对应的位置、行为、任务信息)判断所对应的作业现场场景，根据该场景获取对应的融合目标(位置、任务等信息)、融合规则，根据营销计量装置现场作业推理规则计算后得到所需的作业指导信息(位置、任务信息、指导信息)，然后将作业指导信息(位置、任务信息、指导信息)发送给智能穿戴设备，作业人员根据智能穿戴设备的作业指导信息(以三维动画、视频、音频、文字方式展现)对现场设备进行运维，最后利用智能穿戴设备记录作业结果。
综上所述，本实施例利用可穿戴增强现实技术的智能眼镜为巡检人员提供便捷、直观的可视化帮助，并结合智能穿戴终端和电力4G无线专网实现了巡检的安全性、实时性、效率性、双向性。在计量装置智能巡检过程中，人员利用可穿戴增强现实的智能眼镜，通过手势或语音操作便捷、直观地将相关信息根据需要显示在智能眼镜上，还能通过智能移动终端和电力4G无线专网实时地获取现场计量装置的实时运行数据，同时为以后巡检工作的高效进行做好了巡检记录，实现了智能巡检的实时信息交互功能，具有良好的应用前景。
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，其特征在于，包括：
智能穿戴设备，包括处理器、用于识别手势和识别码的识别模块、用于红外抄表和热成像的红外模块、无线通讯模块及AR显示模块；
后台服务器，与智能穿戴设备通讯连接，包括数据库和处理模块，用于对智能穿戴设备上传的数据进行处理并反馈。
2.根据权利要求1所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，其特征在于，所述识别模块能够识别计量装置上的识别码，并在识别范围内跟踪智能穿戴设备佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹。
3.根据权利要求1所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，其特征在于，所述红外模块在执行热成像操作时，识别视野范围内最高温度点和环境温度。
4.根据权利要求1或3所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，其特征在于，所述红外模块中，用于红外抄表的红外抄表子模块发射频率为38khz，发射波长为940nm，发射角度：±17°，接收频率：38khz，接收波长：900nm～1000nm，接收角度：±45°，接收距离≥5m，传输波特率支持1200、2400。
5.根据权利要求1或3所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检系统，其特征在于，所述红外模块中，激光红外子模块的激光波长为650nm；光学输出功率为7mW；瞄准光斑满足5m处直径小于0.5cm；瞄准红色光斑中心点与激光红外光斑中心点距离在1m处不大于1.5cm，3m处不大于2cm，5m处不大于3cm。
6.基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，基于如权利要求1-5中任意一项所述的计量装置巡检系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：巡检开始时，利用智能穿戴设备扫描计量装置的识别码，由智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器；
S2：利用智能穿戴设备进行红外抄表、热成像、缺陷检查和过程记录，并将相关信息上传后台服务器；
S3：后台服务器根据智能穿戴设备提供的信息从用电采集系统对该计量装置进行数据采集、数据整合、分类及存储，将结果反馈回智能穿戴设备。
7.根据权利要求6所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，其特征在于，所述热成像过程中，热成像的温度分辨率为0.5℃，并根据需要进行发射率设置、背景温度、大气透过率和光学透过率修正；当发热点相对环境的温升大于35℃或相对温升率δ大于60％，则触发温度告警，其中相对温升率δ＝(T1-T2)/(T1-T0)，T1为发热点温度，T2为对应正常点温度，T0为环境温度。
8.根据权利要求7所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，其特征在于，所述温度告警被触发后，由智能穿戴设备上传告警信息至后台服务器，由后台服务器根据预案生成处理步骤并反馈回智能穿戴设备，由智能穿戴设备的佩戴者根据处理步骤进行应急处理。
9.根据权利要求6所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，其特征在于，所述智能穿戴设备的控制方式包括：识别佩戴者的手臂和手掌的运动轨迹，当手臂和手掌的运动轨迹符合预设轨迹库中任意轨迹时，触发相应控制指令。
10.根据权利要求6所述的基于智能穿戴设备和动态识别的计量装置巡检方法，其特征在于，所述智能穿戴设备显示识别码所携带的信息并上传后台服务器，包括上传设备名称、巡检人员、巡检开始时间和设备ID编号，且设备ID编号具有唯一性，用于调取该计量表计的数据信息以及巡检记录的关联。
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