CN115085386A - 一种基于人工智能的变配电场所监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的变配电场所监控系统，涉及电力设备领域。为了解决现有技术在对变配电场所进行监控时，不能针对附近的人员进行监控，当设备发生故障时，不能及时确定故障位置，不能及时切换备用设备的问题。一种基于人工智能的变配电场所监控系统，包括终端设备，所述终端设备通过通讯模块分别与场景监控系统、故障检测系统和设备切换系统连接，场景监控系统与数据库过通讯模块进行连接。本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，避免了无关人员误入，提高了该变配电场所的安全性，使得工作人员能快速了解变配电设备的故障情况，提高了故障的处理效率，切换模块控制备用设备的切换，提高了变配电场所工作的可靠性。

Description

一种基于人工智能的变配电场所监控系统

技术领域

本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种基于人工智能的变配电场所监控系统。

背景技术

电力系统是现代社会发展的重要部分，变配电场所是电力系统末端配电网中传输、分配电能的主要电气设备场所，是城市电网系统的重要组成部分。申请号为CN202022549225.6的实用新型公开了一种基于人工智能的变配电场所监控系统，通过设置传感器模组对变配电场所电力设备的运行状态以及电力设备周围的环境状态进行检测，并传输至中央控制器，通过中央控制器和云端计算平台实现了对变配电场所的实时监控，并通过设置固定组件安装固定传感器，结构简单，安装方便，并且可以调节传感器的角度，方便传感器检测数据，该系统在使用时还存在以下缺陷：

1、在对变配电场所进行监控时，仅能针对变配电场所的电力设备和环境进行监控，不能针对附近的人员进行监控，容易出现无关人员误入，导致发生触电的情况；

2、当设备发生故障时，不能及时确定故障位置，导致维护人员在进行维护时，需要对设备进行故障排出，浪费时间的同时影响变配电场所的正常工作；

3、在设备发生故障时，不能及时切换备用设备，容易影响变配电设备的正常运转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能的变配电场所监控系统，可以精准的监测附近人员是否为工作员工，避免了无关人员误入，提高了该变配电场所的安全性，方便工作人员及时了解故障点的位置，快速处理，提高了故障的处理效率，保证了变配电设备的正常工作，当故障检测系统检测到变配电设备发生故障时，切换模块根据转换模块所转换的信号控制备用设备的切换，使得该变配电场所不会因为设备故障而停止工作，提高了变配电场所工作的可靠性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的变配电场所监控系统，包括终端设备和通讯模块，所述终端设备通过通讯模块分别与场景监控系统、故障检测系统和设备切换系统连接，场景监控系统与数据库过通讯模块进行连接。

场景监控系统包括智能识别模块、温度感应器、湿度感应器、报警模块、气体感应器、决策分析模块和视频采集模块，智能识别模块用于对视频采集模块所采集的数据与数据库内所储存的数据进行对比，并将对比的结果传输至决策分析模块。

故障检测系统包括多个故障定位装置，多个故障定位装置安装在变配电设备的不同位置，故障定位装置由电压监测模块、数据处理与发送模块、GPS对时模块和判断模块组成，故障检测系统用于对变配电设备进行故障检测和故障定位。

设备切换系统包括切换模块、转换模块、开关模块和电源模块，开关模块与切换模块连接，切换模块与转换模块连接，切换模块、转换模块和开关模块均与电源模块连接。

进一步地，所述视频采集模块与智能识别模块连接，智能识别模块与决策分析模块连接，决策分析模块、温度感应器、湿度感应器和气体感应器均与报警模块连接。

进一步地，所述报警模块包括警示灯和蜂鸣器，警示灯和蜂鸣器共设置两组，分别安装在变配电场所的内部和外部，温度感应器用于对电力开关设备触头、母线的温度数据进行采集，湿度感应器用于对变配电场所内的环境湿度数据进行采集，气体感应器用于对变配电场所内的有害气体、可燃气体进行检测。

进一步地，所述决策分析模块对智能识别模块识别的数据进行比对分析，得出分析结果，并做出相应的决策。

进一步地，所述视频采集模块包括设置与配电场所内部的静态摄像头和设置与变配电场所外围的动态摄像头，动态摄像头与智能识别模块相连，静态摄像头用于监控变配电场内部的配电设备工作情况，动态摄像头用来监测配电场所周围人员的视频数据。

进一步地，所述对变配电场所外围的人物进行识别包括以下步骤：

S1:将员工的特征信息储存至数据库内，员工的特征信息包括面部信息特征、人员着装特征和体型信息特征，人员着装特征的判定为是否穿着工作服。

S2:将抓拍的人物特征输入数据库内，利用HOG特征提取算法对抓拍的人物图像进行面部信息特征的提取，同时提取着装部分的RGB颜色特征，并与数据库内存储的员工信息进行特征进行对比，并通过计算公式：

Sa为对比结果，a为面部特征系数，b为着装特征系数，c为身体特征系数。

S3:将75％作为比对结果的临界值，当对比结果小于＜75％，需要人工进行审核比对，当比对结果是不一致或者不存在时，则判定此人并非变配电场所的工作人员，将结果传输至报警模块，通过外部的警示灯和蜂鸣器发出声光报警，提醒该人员此处危险，尽快撤离。

S4:当计算结果≥75％时，则比对结果一致，该人员为变配电场所的员工，报警模块不工作，工作人员即可顺利的进入变配电场所内。

进一步地，所述终端设备用于获取视频采集模块和智能识别模块反馈的数据，且根据视频采集模块和智能识别模块反馈的数据，控制报警模块进行报警。

进一步地，所述电压监测模块与GPS对时模块连接，电压监测模块连接数据处理与发送模块，电压监测模块监测变配电设备的电压值，并将电压监测数据输至数据处理与发送模块，GPS对时模块用于校对装置时间，电压监测模块包括但不仅限于电磁互感结构、电容分压结构和非接触式电磁场传感结构。

进一步地，所述故障检测系统的检测用于对配电场所的设备进行电压的监测，包括以下步骤：

S1：设置正常的电压值以及电压的下限比率和上限比率，通过多个电压监测模块对变配电设备的不同部位的电压情况进行监测，并通过判断模块判断电压数据是否在正常电压范围内，判断公式如下：

x为电压值的判定结果，n为正常电压，abn为异常电压，ref为当前变配电设备的正常电压，v为当前变配电设备的电压值，lr为电压的下限比率，ur电压的上限的比率。

S2：当判断模块判定变配电设备的电压数值小于下限比率或者大于上限比率时，则变配电设备的电压存在异常，若仅有1个监测点数据异常，标记该异常数据点所在的位置，并将故障点发送至终端设备。

S3：当判断模块判定变配电设备的电压情况存在多个监测点数据异常时，标记多个异常数据所在的位置，并寻找他们的公共部分，并将结果传输至终端设备。

进一步地，所述开关模块的输出端与备用设备连接，电源模块用于提供设备切换系统的运行电能，开关模块用于切换模块控制，转换模块用来将控制指令进行二进制转换生成二进制控制信号，并将二进制控制信号发送至切换模块，切换模块根据二进制控制信号控制备用设备的切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，可以精准的监测附近人员是否为工作员工，避免了无关人员误入，导致发生触电的可能，设置的声光报警模块不仅能够提醒无关人员撤离，而且还能提醒附近的工作人员有外人闯入，及时进行劝退，提高了该变配电场所的安全性，方便工作人员远程了解变配电设备工作的情况和变配电场所的工作环境，保证变配电设备工作的最佳工作环境；

2、本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，通过电压监测模块对变配电设备的不同点进行电压的检测，将监测的结果通过数据处理与发送模块传输至判断模块进行判断，使得工作人员能快速了解变配电设备的故障情况，同时将故障点传输至终端设备，方便工作人员及时了解故障点的位置，快速处理，提高了故障的处理效率，保证了变配电设备的正常工作；

3、本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，当故障检测系统检测到变配电设备发生故障时，通过开关模块启动切换模块，切换模块根据转换模块所转换的信号控制备用设备的切换，使得该变配电场所不会因为设备故障而停止工作，提高了变配电场所工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统的示意图。

图2为本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统的局部剖面图。

图3为本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统的示意图。

图4为本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统的示意图。

图中：1、终端设备；2、通讯模块；3、场景监控系统；31、智能识别模块；32、温度感应器；33、湿度感应器；34、报警模块；35、气体感应器；36、决策分析模块；37、视频采集模块；4、故障检测系统；41、电压监测模块；42、判断模块；43、数据处理与发送模块；44、GPS对时模块；5、设备切换系统；51、切换模块；52、转换模块；53、开关模块；54、电源模块；6、数据库。

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。

为了解决现有技术在对变配电场所进行监控时，仅能针对变配电场所的电力设备和环境进行监控，不能针对附近的人员进行监控，容易出现无关人员误入，导致发生触电的情况技术问题，请参阅图1-图2，本实施例提供以下技术方案：

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的变配电场所监控系统，包括终端设备1和通讯模块2，终端设备1通过通讯模块2分别与场景监控系统3、故障检测系统4和设备切换系统5连接，场景监控系统3与数据库6过通讯模块2进行连接。

场景监控系统3包括智能识别模块31、温度感应器32、湿度感应器33、报警模块34、气体感应器35、决策分析模块36和视频采集模块37，智能识别模块31用于对视频采集模块37所采集的数据与数据库6内所储存的数据进行对比，并将对比的结果传输至决策分析模块36，视频采集模块37与智能识别模块31连接，智能识别模块31与决策分析模块36连接，决策分析模块36、温度感应器32、湿度感应器33和气体感应器35均与报警模块34连接，报警模块34包括警示灯和蜂鸣器，警示灯和蜂鸣器共设置两组，分别安装在变配电场所的内部和外部，温度感应器32用于对电力开关设备触头、母线的温度数据进行采集，湿度感应器33用于对变配电场所内的环境湿度数据进行采集，气体感应器35用于对变配电场所内的有害气体、可燃气体进行检测，决策分析模块36对智能识别模块31识别的数据进行比对分析，得出分析结果，并做出相应的决策，视频采集模块37包括设置与配电场所内部的静态摄像头和设置与变配电场所外围的动态摄像头，动态摄像头与智能识别模块31相连，静态摄像头用于监控变配电场内部的配电设备工作情况，动态摄像头用来监测配电场所周围人员的视频数据，终端设备1用于获取视频采集模块37和智能识别模块31反馈的数据，且根据视频采集模块37和智能识别模块31反馈的数据，控制报警模块34进行报警。

对变配电场所外围的人物进行识别包括以下步骤：

S1:将员工的特征信息储存至数据库6内，员工的特征信息包括面部信息特征、人员着装特征和体型信息特征，人员着装特征的判定为是否穿着工作服。

S2:将抓拍的人物特征输入数据库6内，利用HOG特征提取算法对抓拍的人物图像进行面部信息特征的提取，同时提取着装部分的RGB颜色特征，并与数据库6内存储的员工信息进行特征进行对比，并通过计算公式：

Sa为对比结果，a为面部特征系数，b为着装特征系数，c为身体特征系数。

S3:将75％作为比对结果的临界值，当对比结果小于＜75％，需要人工进行审核比对，当比对结果是不一致或者不存在时，则判定此人并非变配电场所的工作人员，将结果传输至报警模块34，通过外部的警示灯和蜂鸣器发出声光报警，提醒该人员此处危险，尽快撤离。

S4:当计算结果≥75％时，则比对结果一致，该人员为变配电场所的员工，报警模块34不工作，工作人员即可顺利的进入变配电场所内。

具体的，通过视频采集模块37对变配电场所外围进行监控，决策分析模块36对监控的结果进行分析对比，并做出决策，可以精准的监测附近人员是否为工作员工，避免了无关人员误入，导致发生触电的可能，通过报警模块34发出声光报警，不仅能够提醒无关人员撤离，而且还能提醒附近的工作人员，有外人闯入，及时进行劝退，提高了该变配电场所的安全性，通过温度感应器32对电力开关设备触头、母线的温度数据进行采集，湿度感应器33对变配电场所内的环境湿度数据进行采集，气体感应器35对变配电场所内的有害气体、可燃气体进行检测，通过静态摄像头监控变配电场内部的配电设备工作情况，方便工作人员远程了解变配电设备工作的情况和变配电场所的工作环境，如有异常则通过内部的警示灯和蜂鸣器发出声光报警，提醒工作人员及时处理，保证变配电设备工作的最佳工作环境。

为了解决现有技术当设备发生故障时，不能及时确定故障位置，导致维护人员在进行维护时，需要对设备进行故障排出，浪费时间的同时影响变配电场所的正常工作的技术问题，请参阅图1和图3，本实施例提供以下技术方案：

故障检测系统4包括多个故障定位装置，多个故障定位装置安装在变配电设备的不同位置，故障定位装置由电压监测模块41、数据处理与发送模块43、GPS对时模块44和判断模块42组成，故障检测系统4用于对变配电设备进行故障检测和故障定位电压监测模块41与GPS对时模块44连接，电压监测模块41连接数据处理与发送模块43，电压监测模块41监测变配电设备的电压值，并将电压监测数据输至数据处理与发送模块43，GPS对时模块44用于校对装置时间，电压监测模块41包括但不仅限于电磁互感结构、电容分压结构和非接触式电磁场传感结构。

故障检测系统4的检测用于对配电场所的设备进行电压的监测，包括以下步骤：

S1：设置正常的电压值以及电压的下限比率和上限比率，通过多个电压监测模块41对变配电设备的不同部位的电压情况进行监测，并通过判断模块42判断电压数据是否在正常电压范围内，判断公式如下：

x为电压值的判定结果，n为正常电压，abn为异常电压，ref为当前变配电设备的正常电压，v为当前变配电设备的电压值，lr为电压的下限比率，ur电压的上限的比率。

S2：当判断模块42判定变配电设备的电压数值小于下限比率或者大于上限比率时，则变配电设备的电压存在异常，若仅有1个监测点数据异常，标记该异常数据点所在的位置，并将故障点发送至终端设备1。

S3：当判断模块42判定变配电设备的电压情况存在多个监测点数据异常时，标记多个异常数据所在的位置，并寻找他们的公共部分，并将结果传输至终端设备1。

具体的，通过电压监测模块41对变配电设备的不同点进行电压的检测，将监测的结果通过数据处理与发送模块43传输至判断模块42进行判断，使得工作人员能快速了解变配电设备的故障情况，同时将故障点传输至终端设备1，方便工作人员及时了解故障点的位置，快速处理，提高了故障的处理效率，保证了变配电设备的正常工作。

为了解决现有技术在设备发生故障时，不能及时切换备用设备，容易影响变配电设备的正常运转的技术问题，请参阅图1、图3和图4，本实施例提供以下技术方案：

设备切换系统5包括切换模块51、转换模块52、开关模块53和电源模块54，开关模块53与切换模块51连接，切换模块51与转换模块52连接，切换模块51、转换模块52和开关模块53均与电源模块54连接，开关模块53的输出端与备用设备连接，电源模块54用于提供设备切换系统5的运行电能，开关模块53用于切换模块51控制，转换模块52用来将控制指令进行二进制转换生成二进制控制信号，并将二进制控制信号发送至切换模块51，切换模块51根据二进制控制信号控制备用设备的切换。

具体的，当故障检测系统4检测到变配电设备发生故障时，将结果反馈至设备切换系统5，通过开关模块53启动切换模块51，同时转换模块52将控制指令进行二进制转换生成二进制控制信号，并将二进制控制信号发送至切换模块51，切换模块51根据二进制控制信号控制备用设备的切换，使得该变配电场所不会因为设备故障而停止工作，提高了变配电场所工作的可靠性。

综上所述，本发明的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，通过视频采集模块37对变配电场所外围进行监控，决策分析模块36对监控的结果进行分析对比，并做出决策，可以精准的监测附近人员是否为工作员工，避免了无关人员误入，导致发生触电的可能，通过报警模块34发出声光报警，不仅能够提醒无关人员撤离，而且还能提醒附近的工作人员，有外人闯入，及时进行劝退，提高了该变配电场所的安全性，通过温度感应器32、湿度感应器33、气体感应器35和静态摄像头监控变配电场内部的配电设备工作情况，方便工作人员远程了解变配电设备工作的情况和变配电场所的工作环境，如有异常则通过内部的警示灯和蜂鸣器发出声光报警，提醒工作人员及时处理，保证变配电设备工作的最佳工作环境，通过电压监测模块41对变配电设备的不同点进行电压的检测，将监测的结果通过数据处理与发送模块43传输至判断模块42进行判断，使得工作人员能快速了解变配电设备的故障情况，同时将故障点传输至终端设备1，方便工作人员及时了解故障点的位置，快速处理，提高了故障的处理效率，保证了变配电设备的正常工作，当故障检测系统4检测到变配电设备发生故障时，将结果反馈至设备切换系统5，通过开关模块53启动切换模块51，同时转换模块52将控制指令进行二进制转换生成二进制控制信号，并将二进制控制信号发送至切换模块51，切换模块51根据二进制控制信号控制备用设备的切换，使得该变配电场所不会因为设备故障而停止工作，提高了变配电场所工作的可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于人工智能的变配电场所监控系统，包括终端设备（1）和通讯模块（2），其特征在于，所述终端设备（1）通过通讯模块（2）分别与场景监控系统（3）、故障检测系统（4）和设备切换系统（5）连接，故障检测系统（4）与设备切换系统（5）连接，场景监控系统（3）与数据库（6）过通讯模块（2）进行连接；

场景监控系统（3）包括智能识别模块（31）、温度感应器（32）、湿度感应器（33）、报警模块（34）、气体感应器（35）、决策分析模块（36）和视频采集模块（37），智能识别模块（31）用于对视频采集模块（37）所采集的数据与数据库（6）内所储存的数据进行对比，并将对比的结果传输至决策分析模块（36）；

故障检测系统（4）包括多个故障定位装置，多个故障定位装置安装在变配电设备的不同位置，故障定位装置由电压监测模块（41）、数据处理与发送模块（43）、GPS对时模块（44）和判断模块（42）组成，故障检测系统（4）用于对变配电设备进行故障检测和故障定位；

设备切换系统（5）包括切换模块（51）、转换模块（52）、开关模块（53）和电源模块（54），开关模块（53）与切换模块（51）连接，切换模块（51）与转换模块（52）连接，切换模块（51）、转换模块（52）和开关模块（53）均与电源模块（54）连接。

2.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述视频采集模块（37）与智能识别模块（31）连接，智能识别模块（31）与决策分析模块（36）连接，决策分析模块（36）、温度感应器（32）、湿度感应器（33）和气体感应器（35）均与报警模块（34）连接。

3.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述报警模块（34）包括警示灯和蜂鸣器，温度感应器（32）用于对电力开关设备触头、母线的温度数据进行采集，湿度感应器（33）用于对变配电场所内的环境湿度数据进行采集，气体感应器（35）用于对变配电场所内的有害气体、可燃气体进行检测。

4.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述决策分析模块（36）对智能识别模块（31）识别的数据进行比对分析，得出分析结果，并做出相应的决策。

5.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述视频采集模块（37）包括设置与配电场所内部的静态摄像头和设置与变配电场所外围的动态摄像头，动态摄像头与智能识别模块（31）相连，静态摄像头用于监控变配电场内部的配电设备工作情况，动态摄像头用来监测配电场所周围人员的视频数据。

6.如权利要求2所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述对变配电场所外围的人物进行识别包括以下步骤：

S1:将员工的特征信息储存至数据库（6）内，员工的特征信息包括面部信息特征、人员着装特征和体型信息特征，人员着装特征的判定为是否穿着工作服；

S2:将抓拍的人物特征输入数据库（6）内，利用HOG特征提取算法对抓拍的人物图像进行面部信息特征的提取，同时提取着装部分的RGB颜色特征，并与数据库（6）内存储的员工信息进行特征进行对比，并通过计算公式：

Sa为对比结果，a为面部特征系数，b为着装特征系数，c为身体特征系数；

S3:将75％作为比对结果的临界值，当对比结果小于＜75％，需要人工进行审核比对，当比对结果是不一致或者不存在时，则判定此人并非变配电场所的工作人员，将结果传输至报警模块（34），通过外部的警示灯和蜂鸣器发出声光报警，提醒该人员此处危险，尽快撤离；

S4:当计算结果≥75％时，则比对结果一致，该人员为变配电场所的员工，报警模块（34）不工作，工作人员即可顺利的进入变配电场所内。

7.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述终端设备（1）用于获取视频采集模块（37）和智能识别模块（31）反馈的数据，且根据视频采集模块（37）和智能识别模块（31）反馈的数据，控制报警模块（34）进行报警。

8.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述电压监测模块（41）与GPS对时模块（44）连接，电压监测模块（41）连接数据处理与发送模块（43），电压监测模块（41）监测变配电设备的电压值，并将电压监测数据输至数据处理与发送模块（43），GPS对时模块（44）用于校对装置时间，电压监测模块（41）包括但不仅限于电磁互感结构、电容分压结构和非接触式电磁场传感结构。

9.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述故障检测系统（4）的检测用于对配电场所的设备进行电压的监测，包括以下步骤：

S1：设置正常的电压值以及电压的下限比率和上限比率，通过多个电压监测模块（41）对变配电设备的不同部位的电压情况进行监测，并通过判断模块（42）判断电压数据是否在正常电压范围内，判断公式如下：

x为电压值的判定结果，n为正常电压，abn为异常电压，ref为当前变配电设备的正常电压，v为当前变配电设备的电压值，lr为电压的下限比率，ur电压的上限的比率；

S2：当判断模块（42）判定变配电设备的电压数值小于下限比率或者大于上限比率时，则变配电设备的电压存在异常，电压若仅有1个监测点数据异常，标记该异常数据点所在的位置，并将故障点发送至终端设备（1）；

S3：当判断模块（42）判定变配电设备的电压情况存在多个监测点数据异常时，标记多个异常数据所在的位置，并寻找他们的公共部分，并将结果传输至终端设备（1）。

10.如权利要求1所述的一种基于人工智能的变配电场所监控系统，其特征在于，所述开关模块（53）的输出端与备用设备连接，电源模块（54）用于提供设备切换系统（5）的运行电能，开关模块（53）用于切换模块（51）控制，转换模块（52）用来将控制指令进行二进制转换生成二进制控制信号，并将二进制控制信号发送至切换模块（51），切换模块（51）根据二进制控制信号控制备用设备的切换。

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