CN115131505A - 一种变电站多系统融合的全景感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站监控技术领域，具体地涉及一种变电站多系统融合的全景感知系统，采用基于微服务的B/S架构和kafka消息传送机制，所述全景感知系统包括视频服务、机器人服务、全景数据监控监测模块、采集模块、数据分析服务模块、联动服务模块等；所述全景数据监控监测模块用于实现变电站主辅设备运行状态的可视化展示；所述采集模块用于采集变电站内各模块根据设定通信协议传输的全息数据；所述数据分析服务模块用于数据分析；所述联动服务模块用于将故障与动作序列相关联。本发明将变电站自动化系统、在线监测、消防、动环、安防、锁控、巡检机器人、无人机巡检、视频监控等系统的数据在站端实现共享，实现了跨系统的联动控制。

Description

一种变电站多系统融合的全景感知系统

技术领域

本发明涉及变电站监控技术领域，具体地涉及一种变电站多系统融合的全景感知系统。

背景技术

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。变电站由于有高压等线路，人工检测容易产生危险，通过变电站监控系统能够避免人工检测存在的潜在危险。但目前变电站监控系统，仍存在以下问题：

1、数据采集能力不足，数据之间存在壁垒。现有的感知设备、在线监测以及视频采集等装置有限，且缺乏图像分析、视频分析、大数据等边缘计算手段。站端监控系统种类繁多，来自于不同厂家，遵循不同标准，数据之间无法互通，仅能做单一数据的分析判断，无法综合评估变电站运行状态。不同的巡视、监测手段都有自己独立的系统和平台软件，系统之间数据缺乏联动、管理。目前已应用的智能运检平台，是应用层的功能，实现了多业务系统数据的汇集。但是在数据的综合应用、专家知识库、智能分析等方面还存在不足；

2、赋能专业能力不足，无法支撑一线生产。现有的监控系统，仅仅作为站端收集数据、展示数据的工具，自动巡视手段有限，无法完全代替人工巡视；

3、系统架构不规范，无法扩展推广。现有系统未遵循微服务、微应用架构，且数据不满足标准化格式，未上传至数据共享中心，无法与其他业务应用进行交互，不支持数据的深层应用，推广价值不大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种变电站多系统融合的全景感知系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种变电站多系统融合的全景感知系统，采用基于微服务的B/S架构和kafka消息传送机制，所述全景感知系统包括注册中心服务、配置中心服务、网关服务、认证服务、用户管理服务、基础业务服务、视频服务、机器人服务、文件服务、全景数据监控监测模块、采集模块、数据分析服务模块、联动服务模块；所述全景数据监控监测模块用于实现变电站主辅设备运行状态的可视化展示；所述采集模块用于采集变电站内各模块根据设定通信协议传输的全息数据；所述数据分析服务模块用于数据分析；所述联动服务模块用于将故障与动作序列相关联；上述各个服务模块功能互不影响，从而保证系统的正常顺利运行，并保障系统各服务的耦合度降低，同时提高消息的实时性。

进一步的，所述全景感知系统的数据采用redis缓存机制，能够提高页面响应速度，增强用户体验性。

进一步的，所述全景感知系统服务器部署采用数据和业务各自配置独立的服务器，使业务与数据分离，从而保证数据与业务的隔离，提升系统性能。

进一步的，所述全景感知系统组态异构数据统一的配置结构采集模型，采用统一的系统装置数据文件，以标准的xml格式进行存储，方便存储和展示，解决了现有系统之间数据缺乏共享、联动，综合分析、管理的问题。

进一步的，所述全景感知系统还包括维护工具，所述维护工具用于在采集模块内实时查看各个系统的数据采集情况信息、系统装置通讯状态、通道状态及其系统日志等信息，还可以进行一些置数、遥控、遥调等操作。

进一步的，所述全景感知系统的采集程序内部采用统一规约库接口方式进行，方便后续不断的补充扩展。

进一步的，所述统一规约库接口定义为：初始化接口信息、设置接口参数信息、模块与主程序交互数据接口信息、解析数据帧接口信息、数据访问-设置数据接口、数据访问-获取数据接口、定时处理数据信息接口、获取模块版本信息接口。

进一步的，所述全景数据监控监测模块，用于实现变电站主辅设备运行状态的可视化展示，包括一次接线图、间隔图、网络架构图、辅助系统平面部署图等形式，同时实现基于变电站三维模型、实现站内设备状态、实时运行状态在三维场景内进行展示。

进一步的，所述全景数据监控监测模块按照告警设备类型、所属间隔进行分类，包括遥信变位告警、设备通信异常告警、遥测越限告警、视频分析告警以及综合预警；形成不同层级的告警信号，实现分层、分级、分类告警，方便运维人员实现有效监视，形成标准、统一、合理的归档规范。

进一步的，所述全景数据监控监测模块依托数据分析服务模块，将采集终端采集到的设备、环境等遥测数据的历史发展趋势变化进行实时监测，针对趋势变化幅度超过预设阈值的设备进行告警。对于主变、断路器等主要一次设备、综合主设备运行数据、在线监测数据、辅助系统监测数据等全方面的信息，分析运行在同一工况状态下的设备运行状态，或同一设备在不同工况下的运行状态，识别出运行异常的设备进行预告警。

进一步的，所述全景数据监控监测模块基于专家知识库，分析离散信号之间发生时间、空间以及拓扑等逻辑关系，将发生的孤立告警信号转化为综合性事件结果，提升设备运行监视的实时感知度。监测站内设备实时运行数据，当站内检测到异常时，通过遥信变位、设备通信异常、遥测越限、视频分析告警等触发条件，主动向平台层应用、移动App等关联平台推送报警信息。

进一步的，所述全景数据监控监测模块对故障序列进行编号，当发生某一故障序列对应的故障时，智能告警进行识别产此事件ID；所述联动服务模块用于将故障ID与动作序列相关联；当发生事件ID所指示的事件时，由联动服务模块执行相应的动作序列；全景数据监控监测模块依托数据分析服务模块将采集终端采集到的设备、环境信息进行横向综合分析、比对、推演，纵向对照历史数据，生成可对故障原因进行判断的故障决策树，指导运维检修人员进行针对性的故障定位与检修，减少故障排查时间，减少资料查找时间，提升现场检修效率。

本发明的技术效果：

与现有技术相比，本发明的一种变电站多系统融合的全景感知系统，具有以下有益效果：

1、本发明实现“变电站全业务数据共享”，将变电站自动化系统(主设备监控)、在线监测、消防、动环、安防、锁控、一体化电源、巡检机器人、无人机巡检、视频监控等系统的数据在站端实现共享，实现跨系统的联动控制；

2、本发明结合专家知识库，实现全景数据的综合分析，实时诊断变电站及站内设备的健康状况、安全状况，问题隐患及时提醒运维人员；

3、本发明通过变电站三维建模展示，能够直观的展示变电站的状态。

附图说明

图1为本发明实施例中统一规约库接口定义框图。

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，下面结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：

本实施例涉及的一种变电站多系统融合的全景感知系统，采用基于微服务的B/S架构和kafka消息传送机制，所述全景感知系统的数据采用redis缓存机制；所述全景感知系统服务器部署采用数据和业务各自配置独立的服务器，使业务与数据分离；所述全景感知系统包括注册中心服务、配置中心服务、网关服务、认证服务、用户管理服务、基础业务服务、视频服务、机器人服务、文件服务、全景数据监控监测模块、采集模块、数据分析服务模块、联动服务模块和维护工具；上述各个服务模块功能互不影响，从而保证系统的正常顺利运行，并保障系统各服务的耦合度降低，同时提高消息的实时性。

所述全景数据监控监测模块用于实现变电站主辅设备运行状态的可视化展示，包括一次接线图、间隔图、网络架构图、辅助系统平面部署图等形式，同时实现基于变电站三维模型、实现站内设备状态、实时运行状态在三维场景内进行展示；所述采集模块用于采集变电站内各模块根据设定通信协议传输的全息数据；所述数据分析服务模块用于数据分析；所述联动服务模块用于将故障与动作序列相关联；所述维护工具用于在采集模块内实时查看各个系统的数据采集情况信息、系统装置通讯状态、通道状态及其系统日志等信息，还可以进行一些置数、遥控、遥调等操作。

所述全景感知系统中内置负载功能，当并发量突增时，可无缝部署多个服务，自动实现系统的负载功能，减少高并发带来的风险，保证系统的顺利运行；所述全景感知系统组态异构数据统一的配置结构采集模型，采用统一的系统装置数据文件，以标准的xml格式进行存储，方便存储和展示，解决了现有系统之间数据缺乏共享、联动，综合分析、管理的问题。

所述全景感知系统采用共享内存技术将数据进行分类存储，并进行分析处理变化数据，品质变化，时间变化等，实现多个系统数据的全面采集，提高并发执行的数据处理能力。

所述全景感知系统的采集程序内部采用统一规约库接口方式进行，方便后续不断的补充扩展。如图1所示，所述统一规约库接口定义为：初始化接口信息、设置接口参数信息、模块与主程序交互数据接口信息、解析数据帧接口信息、数据访问-设置数据接口、数据访问-获取数据接口、定时处理数据信息接口、获取模块版本信息接口。

所述全景数据监控监测模块按照告警设备类型、所属间隔进行分类，包括遥信变位告警、设备通信异常告警、遥测越限告警、视频分析告警以及综合预警；形成不同层级的告警信号，实现分层、分级、分类告警，方便运维人员实现有效监视，形成标准、统一、合理的归档规范。所述全景数据监控监测模块依托数据分析服务模块，将采集终端采集到的设备、环境等遥测数据的历史发展趋势变化进行实时监测，针对趋势变化幅度超过预设阈值的设备进行告警。对于主变、断路器等主要一次设备、综合主设备运行数据、在线监测数据、辅助系统监测数据等全方面的信息，分析运行在同一工况状态下的设备运行状态，或同一设备在不同工况下的运行状态，识别出运行异常的设备进行预告警。

所述全景数据监控监测模块基于专家知识库，分析离散信号之间发生时间、空间以及拓扑等逻辑关系，将发生的孤立告警信号转化为综合性事件结果，提升设备运行监视的实时感知度。监测站内设备实时运行数据，当站内检测到异常时，通过遥信变位、设备通信异常、遥测越限、视频分析告警等触发条件，主动向平台层应用、移动App等关联平台推送报警信息。

所述全景数据监控监测模块对故障序列进行编号，当发生某一故障序列对应的故障时，智能告警进行识别产此事件ID；所述联动服务模块用于将故障ID与动作序列相关联；当发生事件ID所指示的事件时，由联动服务模块执行相应的动作序列；全景数据监控监测模块依托数据分析服务模块将采集终端采集到的设备、环境信息进行横向综合分析、比对、推演，纵向对照历史数据，生成可对故障原因进行判断的故障决策树，指导运维检修人员进行针对性的故障定位与检修，减少故障排查时间，减少资料查找时间，提升现场检修效率。

本发明采用“机器人+无人机+视频监控”实现在线智能巡检功能，该功能预设标准化的作业流程，集成了标准的巡检规程，规范的巡检作业过程，具体包括：

预先划分巡检任务，设定巡检路线、巡检时间及巡检测点，协调多机器人共同作业；

所述全景感知系统按照巡检计划自动调度巡检机器人、无人机和视频摄像头执行巡检任务，顺序巡检分析设备当前实时运行数据、在线监测数据、机器人巡视数据、辅助系统采集数据等各类信息，评估设备运行状态，自动生成巡检报告，由运维人员审核确认后自动生成缺陷报告、故障报告，启动相关故障处置与消缺流程；所述巡检机器人是远程巡检的核心，其整合了机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术等，具有较高的智能性与灵活性。智能巡检机器人通过自动充电、最优路径规划和自主导航定位实现巡检任务的全自主运行，无需人工干预；巡检过程中通过自身携带的摄像机将拍摄的图像传输到后台，使用数字图像处理技术对采集的图像信息进行分析和特征处理，并使用模式识别技术进行设备外观异常检测、刀闸分合状态识别、仪表读取的采集与分析；

监控后台通过对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警，并为今后实现变电站全寿命周期管理和故障信息综合分析决策提供必要的数据和技术支撑。

所述全景感知系统通过无线网络与移动终端连接，所述移动终端设置数字检修工具箱；所述数字检修工具箱集成用于对运维检修工作管理的程序应用，所述应用程序具备智能图纸、定制四色卡、标准规范文档调阅、作业安全管控的功能；所述智能图纸能够帮助检修人员可在变电站现场扫码查看设备二次图纸，节省工作时查找图纸的时间；所述定制四色卡功能能够在一次图上划定停电范围，自动识别停电区域、作业区域、带电区域、老虎口区域，生成一板四卡，指导开展检修工作。所述标准规范文档调阅功能可以帮助检修人员可在App中查阅五通规范、输变电标准工艺文档等，提高检修作业的规范性，避免违规操作发生；作业安全管控功能可以帮助工作人员在作业过程中使用移动终端对设备运行情况、人员作业过程进行录音、拍照上传，数据可持久化储存在数据共享中心。本发明数据可按设备台账、检修任务进行储存，工作人员通过移动终端可以在任意地点实时监控变电站运行状况、查看巡视报告、调取设备图纸、查看检修策略等工作；可有效把控作业现场情况，避免违章作业发生。

本发明基于三维数字化技术对变电站进行全景扫描，建立变电站内设备、物理与逻辑模型，支撑全景感知系统信息展示，同时将系统收集到的信息、各传感器的状态等数据同三维模型实时绑定，实现变电站数字孪生；将设备状态更直观便捷的展示在运维人员面前，实现故障定位，减少各系统切换对比与故障查找的时间，助力变电站精益化管理。系统收到某设备告警后，对应设备的三维模型高亮显示红色闪烁的动态效果，方便运检人员进行故障定位，实现精准检修。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：采用基于微服务的B/S架构和kafka消息传送机制，所述全景感知系统包括注册中心服务、配置中心服务、网关服务、认证服务、用户管理服务、基础业务服务、视频服务、机器人服务、文件服务、全景数据监控监测模块、采集模块、数据分析服务模块、联动服务模块；所述全景数据监控监测模块用于实现变电站主辅设备运行状态的可视化展示；所述采集模块用于采集变电站内各模块根据设定通信协议传输的全息数据；所述数据分析服务模块用于数据分析；所述联动服务模块用于将故障与动作序列相关联。

2.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统的数据采用redis缓存机制。

3.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统服务器部署采用数据和业务各自配置独立的服务器。

4.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：，所述全景感知系统组态异构数据统一的配置结构采集模型，采用统一的系统装置数据文件，以标准的xml格式进行存储。

5.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统还包括维护工具，所述维护工具用于在采集模块内实时查看各个系统的数据采集情况信息、系统装置通讯状态、通道状态及其系统日志信息。

6.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统的采集程序内部采用统一规约库接口方式进行。

7.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景数据监控监测模块包括一次接线图、间隔图、网络架构图、辅助系统平面部署图形式，同时实现基于变电站三维模型、实现站内设备状态、实时运行状态在三维场景内进行展示。

8.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景数据监控监测模块依托数据分析服务模块，将采集终端采集到的设备、环境遥测数据的历史发展趋势变化进行实时监测，针对趋势变化幅度超过预设阈值的设备进行告警。

9.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景数据监控监测模块基于专家知识库，分析离散信号之间发生时间、空间以及拓扑逻辑关系，将发生的孤立告警信号转化为综合性事件结果。

10.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景数据监控监测模块对故障序列进行编号，当发生某一故障序列对应的故障时，智能告警进行识别产此事件ID；所述联动服务模块用于将故障ID与动作序列相关联；当发生事件ID所指示的事件时，由联动服务模块执行相应的动作序列。

11.根据权利要求1所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统通过无线网络与移动终端连接，所述移动终端设置数字检修工具箱；所述数字检修工具箱集成用于对运维检修工作管理的程序应用，所述应用程序具备智能图纸、定制四色卡、标准规范文档调阅、作业安全管控的功能。

12.根据权利要求1-11任一项所述的变电站多系统融合的全景感知系统，其特征在于：所述全景感知系统采用“机器人+无人机+视频监控”实现在线智能巡检功能，具体包括：

预先划分巡检任务，设定巡检路线、巡检时间及巡检测点，协调多机器人共同作业；

所述全景感知系统按照巡检计划自动调度巡检机器人、无人机和视频摄像头执行巡检任务，顺序巡检分析设备当前实时运行数据、在线监测数据、机器人巡视数据、辅助系统采集数据各类信息，评估设备运行状态，自动生成巡检报告，由运维人员审核确认后自动生成缺陷报告、故障报告，启动相关故障处置与消缺流程；

监控后台通过对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警，并为今后实现变电站全寿命周期管理和故障信息综合分析决策提供必要的数据和技术支撑。

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