CN115273373A - 一种电力禁区警示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电力禁区警示系统，所述电力禁区警示系统包括物理场馆检测模块、智能服务模块和人员警示模块，所述物理场馆检测模块与智能服务模块连接，所述物理场馆检测模块实时采集变电站内的场景数据和人员数据，智能服务模块构建变电站的立体场景，并在立体场景上自动划分危险区域，确定各电力禁区的边界，所述人员警示模块同时与物理场馆检测模块以及智能管理模块连接，所述人员警示模块用于对作业人员进行定位，获取人员数据，智能服务模块根据人员数据实时监测入侵行为，并通过人员警示模块进行告警。本发明采用UWB定位方法来实现定位，适用于室内环境，入侵行为判定更加准确，且自动核实入侵行为，降低工作量，提高入侵行为告警速度。

Description

一种电力禁区警示系统
技术领域
本发明涉及变电站运维管理技术领域，尤其是指一种电力禁区警示系统。
背景技术
在变电站的日常运行维护或施工过程中，常需要巡检人员或安装人员在变电站内设备带电正常运行的环境下作业，当相关的作业人员疏忽或不遵守操作守则，走错设备检修区域或行走至带电危险区间时，将对电力运行安全造成破坏,并危及人身安全。而发生此类安全隐患的主要原因包括电站现场巡视不到位、对进入工作区域的人员监护监控不力和危险区域无提示等。为了保障作业人员在变电站中作业时，变电站运行安全以及作业人员自身安全，需要对作业人员在变电站中的行动进行实时监测，以能够在出现走错设备检修区域或行走至带电危险区间等入侵电力禁区行为时，及时制止作业人员。而对于作业人员的行动监测往往需要对作业人员的位置进行实时定位，当前所采用的定位方法主要包括了红外线、wifi、射频、gps或视觉定位方法,这类定位方法大多存在着室内环境下定位准确度不高、定位环境要求苛刻的问题，由此类定位方法获取的入侵行为判定常出现漏报或误报问题。除了通过定位方法确定作业人员的行动监测以外，还通过设置大量的视频监控来对定位判断出的入侵行为进行核实，但在确认视频监控的内容时，却仅采用人工方式，在人工核实作业人员的入侵行为时，存在核实速度慢、工作量大的问题，无法对作业人员的入侵行为及时做出告警，变电站的运行安全无法得到保障。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种电力禁区警示系统，能够解决判定入侵行为时，定位环境要求苛刻，漏报、误报严重的问题，以及通过视频监控核实入侵行为时，核实速度慢、工作量大，无法对入侵行为做出及时告警的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种电力禁区警示系统，设置在变电站内，包括物理场馆检测模块、智能服务模块和人员警示模块，所述物理场馆检测模块与智能服务模块连接，所述物理场馆检测模块布设在变电站内，覆盖整个变电站，并实时采集变电站内的场景数据和人员数据，智能服务模块用于根据场景数据构建变电站的立体场景，同时根据场景数据确定所有预设监控设备对应的位置，在构建的立体场景内自动划分各预设监控设备对应的危险区域，确定变电站内的各电力禁区的边界，所述人员警示模块同时与物理场馆检测模块以及智能管理模块连接，所述人员警示模块与物理场馆检测模块相互配合，对变电站内的作业人员进行定位，获取人员数据，智能服务模块根据人员数据实时监测作业人员的入侵行为，并在监测到作业人员入侵电力禁区时，通过人员警示模块向作业人员发出告警。
进一步的，所述物理场馆检测模块包括若干个多维度摄像头，每个所述多维度摄像头均与智能服务模块通信连接，每个所述多维度摄像头互相配合，采集变电站内的场景数据，智能服务模块在确定变电站内的各电力禁区的边界后，还提取各电力禁区边界上的多维度摄像头，并对提取的每个多维度摄像头根据对应的电力禁区进行添加编号处理，在进行作业人员入侵行为的监测时，智能服务模块提取添加编号的多维度摄像头所采集的图像，对提取的图像进行识别，确定存在作业人员入侵行为的对应图像，并提取存在作业人员入侵行为的图像对应的多维度摄像头，获取其编号，确定作业人员入侵的电力禁区。
进一步的，所述物理场馆检测模块还包括若干个定位基站，每个所述定位基站均与人员警示模块连接，所述定位基站均用于实时获取作业人员的TDOA数据，并将获取的TDOS数据上传至智能服务模块，智能服务模块根据接收到的所有TDOS数据进行作业人员的定位。
进一步的，所述人员警示模块包括若干个智能穿戴设备，每个作业人员对应一个智能穿戴设备，每个所述智能穿戴设备均包括定位终端，作业人员进入定位基站的信号覆盖范围内后，作业人员的智能穿戴设备自动与定位基站建立通信连接，定位基站通过智能穿戴设备内定位终端获取对应的TDOA数据。
进一步的，所述定位终端为UWB定位终端。
进一步的，所述智能服务模块包括定位引擎和智能分析单元，所述定位引擎与定位基站连接，所述定位引擎还与智能分析单元连接，所述定位引擎根据定位基站上传的TDOA数据计算得到作业人员的位置信息并上传至智能分析单元，智能分析单元根据作业人员的位置信息对作业人员进行入侵行为判定，并确定作业人员入侵的电力禁区。
进一步的，所述智能服务模块还包括视频检测单元，所述视频检测单元同时与多维度摄像头以及智能分析单元连接，所述视频检测单元用于通过多维度摄像头获取变电站的场景数据并上传至智能分析单元，智能分析单元根据场景数据构建变电站的立体场景，且在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区时，控制视频检测单元调取添加有编号的多维度摄像头，获取添加有编号的多维度摄像头采集到的图像数据，并通过视频检测单元对获取的图像数据进行目标检测，获取存在入侵行为的图像数据，确定存在入侵行为的图像数据对应的多维度摄像头，并调取其编号，智能分析单元根据调取的多维度摄像头的编号以及作业人员的位置信息对入侵行以及入侵的电力禁区进行核实。
进一步的，所述智能服务模块还包括预警单元，所述预警单元同时与智能分析单元以及人员警示模块连接，在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区，且通过多维度摄像头和作业人员的位置信息核实存在入侵行为，以及核实入侵的电力禁区后，预警单元发送告警信号至人员警示模块，由人员警示模块传递告警信息。
进一步的，所述智能服务模块还包括可视化单元，所述可视化单元同时与智能分析单元以及预警单元连接，所述可视化单元用于展示智能分析单元构建的变电站立体场景，所述可视化单元还用于展示告警信号。
本发明的有益效果是：
在整个变电站内安装定位基站，实现变电站区域的全覆盖，且通过作业人员进入变电站时所要求佩戴的智能穿戴设备，能够实现作业人员在变电站内的实时定位。且具体采用UWB定位方法来实现作业人员在变电站内的实时定位，UWB定位方法能够适用于室内环境，具备定位精度高、抗干扰能力强、低功耗等优点，在通过UWB定位终端和定位基站确定作业人员的位置信息后，能够对作业人员的入侵行为进行快速判定。且能够自动划分电力禁区，并对电力禁区边界的多维度摄像头进行编号处理，在后续进行入侵行为的核实时，能够降低判断数据量，提高核实效率和核实速度，能够对入侵行为做出及时告警。且在进行入侵行为的核实时，能够自动调取对应多维度摄像头的对应图像，不需要人工进行核实，降低误判概率，保障变电站的运行安全。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
其中：1、物理场馆检测模块，11、多维度摄像头，12、定位基站，2、智能服务模块，21、定位引擎，22、智能分析单元，23、视频检测单元，24、预警单元，25、可视化单元，3、人员警示模块，31、智能穿戴设备，311、UWB定位终端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种电力禁区警示系统，设置在变电站内，如图1所示，包括物理场馆检测模块1、智能服务模块2和人员警示模块3，所述物理场馆检测模块与智能服务模块连接，所述物理场馆检测模块布设在变电站内，覆盖整个变电站，并实时采集变电站内的场景数据和人员数据，智能服务模块用于根据场景数据构建变电站的立体场景，同时根据场景数据确定所有预设监控设备对应的位置，在构建的立体场景内自动划分各预设监控设备对应的危险区域，确定变电站内的各电力禁区的边界，所述人员警示模块同时与物理场馆检测模块以及智能管理模块连接，所述人员警示模块与物理场馆检测模块相互配合，对变电站内的作业人员进行定位，获取人员数据，智能服务模块根据人员数据实时监测作业人员的入侵行为，并在监测到作业人员入侵电力禁区时，通过人员警示模块向作业人员发出告警。
物理场馆检测模块内配备了若干种传感器，传感器采集变电站内的环境数据，配合多维度摄像头所拍摄到的图像数据，智能服务模块能够通过虚拟现实仿真方法，基于环境数据和图像数据等场景数据构建变电站的室内立体场景，并通过可视化单元进行展示。在检测到作业人员入侵电力禁区时，在完成入侵行为的核实后，还在构建的变电站室内立体场景中将作业人员的位置进行对应展示，运维人员能够通过可视化单元实时获取作业人员的实时位置、运动轨迹和入侵行为，实现了变电站巡检工作的实时精确动态显示。
智能服务模块具体采用了后端服务器来实现室内立体场景构建、入侵行为判定和入侵行为核实。
在构建了室内立体场景后，还构建对应的三维坐标系，并获取室内立体场景内的各设备、多维度摄像头以及定位基站等的坐标，在后续进行定位时，能够快速获取在变电站内的位置信息。
所述物理场馆检测模块包括若干个多维度摄像头11，每个所述多维度摄像头均与智能服务模块通信连接，每个所述多维度摄像头互相配合，采集变电站内的场景数据，智能服务模块在确定变电站内的各电力禁区的边界后，还提取各电力禁区边界上的多维度摄像头，并对提取的每个多维度摄像头根据对应的电力禁区进行添加编号处理，在进行作业人员入侵行为的监测时，智能服务模块提取添加编号的多维度摄像头所采集的图像，对提取的图像进行识别，确定存在作业人员入侵行为的对应图像，并提取存在作业人员入侵行为的图像对应的多维度摄像头，获取其编号，确定作业人员入侵的电力禁区。
在作业人员进入变电站前，需要先按照作业人员的作业内容确定作业相关设备，根据作业相关设备确定作业人员的作业区域，并将作业区域外的区域作为电力禁区，防止作业人员走错设备作业区域。同时对作业区域内存在带电危险的设备进行检测，并将此类存在带电危险的设备所处区域也列为电力禁区，防止作业人员误入，造成变电站的运行故障。所述的预设设备包括了作业相关设备和存在带电危险的设备。
确定了电力禁区后，根据划分的电力禁区边界，提取边界上所设置的多维度摄像头，将同一电力禁区边界上的多维度摄像头按照监控设备、与监控设备的相对位置进行编号，如位于开关柜A对应电力禁区的多维度摄像头，位于开关柜左侧的多维度摄像头编号为A-L，位于开关柜右侧的多维度摄像头编号为A-R。在进行入侵行为核实时，仅调取对应电力禁区的多维度摄像头，提高核实效率。
多维度摄像头能够获取变电站内多视角的图像数据，通过多视角的图像数据能够获取更加全面的信息。
所述物理场馆检测模块还包括若干个定位基站12，每个所述定位基站均与人员警示模块连接，所述定位基站均用于实时获取作业人员的TDOA数据，并将获取的TDOS数据上传至智能服务模块，智能服务模块根据接收到的所有TDOS数据进行作业人员的定位。
所述人员警示模块包括若干个智能穿戴设备31，每个作业人员对应一个智能穿戴设备，每个所述智能穿戴设备均包括定位终端311，作业人员进入定位基站的信号覆盖范围内后，作业人员的智能穿戴设备自动与定位基站建立通信连接，定位基站通过智能穿戴设备内定位终端获取对应的TDOA数据。
所述定位终端为UWB(Ultra Wide Band，超宽带技术)定位终端。
UWB定位终端在进入定位基站的信号覆盖范围后，会与对应的定位基站进行自动连接，并实时发出超宽带信号，定位基站在接收到超宽带信号后，记录接收到超宽带信号的时间，并以接收到的超宽带信号以及接受时间作为该定位基站的TDOA数据，上传至智能分析单元。
变电站内设置有若干个定位基站，定位基站的信号覆盖范围肯定会存在重叠区域，在UWB定位终端进入变电站后，实时发出的超宽带信号能够同时被不同的定位基站获取，每个定位基站因为其设置位置的不同，所接收到UWB定位终端的超宽带信号的时间也就不同。
所述智能服务模块包括定位引擎21和智能分析单元22，所述定位引擎与定位基站连接，所述定位引擎还与智能分析单元连接，所述定位引擎根据定位基站上传的TDOA数据计算得到作业人员的位置信息并上传至智能分析单元，智能分析单元根据作业人员的位置信息对作业人员进行入侵行为判定，并确定作业人员入侵的电力禁区。
定位引擎内设置有TDOA(Time Difference OfArrival，到达时间差)定位算法，TDOA是一种利用时间差进行定位的方法，定位引擎在接收到不同定位基站发送的TDOA数据后，通过超宽带信号对TDOA数据识别判断，确定TDOA数据对应的UWB定位终端，提取同一个UWB定位终端对应的不同TDOA数据内的接收时间，计算接受时间的时间差，根据接收时间的时间差计算UWB定位终端到各TDOA数据对应的定位基站的距离差，并以此构建对应定位基站的双曲线，构建的双曲线之间的交点即为UWB定位终端的位置。
所述智能服务模块还包括视频检测单元23，所述视频检测单元同时与多维度摄像头以及智能分析单元连接，所述视频检测单元用于通过多维度摄像头获取变电站的场景数据并上传至智能分析单元，智能分析单元根据场景数据构建变电站的立体场景，且在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区时，控制视频检测单元调取添加有编号的多维度摄像头，获取添加有编号的多维度摄像头采集到的图像数据，并通过视频检测单元对获取的图像数据进行目标检测，获取存在入侵行为的图像数据，确定存在入侵行为的图像数据对应的多维度摄像头，并调取其编号，智能分析单元根据调取的多维度摄像头的编号以及作业人员的位置信息对入侵行以及入侵的电力禁区进行核实。
视频检测单元能够对采集到的图像数据进行人像识别，对于上报的入侵行为进行核实，防止误报情况的出现。
且在未检测到入侵行为时，视频检测单元定时抽取每个多维度摄像头的图像数据，并对其进行人像识别，防止出现漏检情况。在未检测到入侵行为，但却在抽取到的图像数据中识别到存在作业人员时，此时存在UWB定位终端未佩戴，或者UWB定位终端损坏等问题，无法对作业人员进行定位。此时则通过视频检测单元对提取到存在作业人员的多维度摄像头编号进行调取，以此判断作业人员是否入侵电力禁区，以及入侵对应的电力禁区，若提取到存在作业人员的多维度摄像头未添加编号，则判断作业人员未入侵电力禁区。且在未检测到入侵行为，但却在抽取到的图像数据中识别到存在作业人员时，将存在未知人员进入变电站的告警信息发送至运维人员，降低风险发生概率。
所述智能服务模块还包括预警单元24，所述预警单元同时与智能分析单元以及人员警示模块连接，在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区，且通过多维度摄像头和作业人员的位置信息核实存在入侵行为，以及核实入侵的电力禁区后，预警单元发送告警信号至人员警示模块，由人员警示模块传递告警信息。
本实施例中智能穿戴设备具体为作业人员的智能安全帽，其除了UWB定位终端外，还配备有前置摄像头、耳机、麦克风和锂电池，在检测到入侵行为，并完成核实后，还通过前置摄像头实时捕捉作业人员的操作图像，在出现问题时，能够通过操作图像快速判断问题原因，提高问题解决效率。同时预警单元可通过耳机来传递告警信息，作业人员也可通过麦克风以及耳机与运维人员实现通信。锂电池则能够为智能安全帽进行供电。
所述智能服务模块还包括可视化单元25，所述可视化单元同时与智能分析单元以及预警单元连接，所述可视化单元用于展示智能分析单元构建的变电站立体场景，所述可视化单元还用于展示告警信号。
智能服务模块内还根据作业人员的定位信息确定作业人员在变电站内的运动路线，通过可视化单元能够对作业人员在变电站内的运动路线进行跟踪回放。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种电力禁区警示系统，设置在变电站内，其特征在于，包括物理场馆检测模块、智能服务模块和人员警示模块，所述物理场馆检测模块与智能服务模块连接，所述物理场馆检测模块布设在变电站内，覆盖整个变电站，并实时采集变电站内的场景数据和人员数据，智能服务模块用于根据场景数据构建变电站的立体场景，同时根据场景数据确定所有预设监控设备对应的位置，在构建的立体场景内自动划分各预设监控设备对应的危险区域，确定变电站内的各电力禁区的边界，所述人员警示模块同时与物理场馆检测模块以及智能管理模块连接，所述人员警示模块与物理场馆检测模块相互配合，对变电站内的作业人员进行定位，获取人员数据，智能服务模块根据人员数据确定实时监测作业人员的入侵行为，并在监测到作业人员入侵电力禁区时，通过人员警示模块向作业人员发出告警。
2.根据权利要求1所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述物理场馆检测模块包括若干个多维度摄像头，每个所述多维度摄像头均与智能服务模块通信连接，每个所述多维度摄像头互相配合，采集变电站内的场景数据，智能服务模块在确定变电站内的各电力禁区的边界后，还提取各电力禁区边界上的多维度摄像头，并对提取的每个多维度摄像头根据对应的电力禁区进行添加编号处理，在进行作业人员入侵行为的监测时，智能服务模块提取添加编号的多维度摄像头所采集的图像，对提取的图像进行识别，确定存在作业人员入侵行为的对应图像，并提取存在作业人员入侵行为的图像对应的多维度摄像头，获取其编号，确定作业人员入侵的电力禁区。
3.根据权利要求1所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述物理场馆检测模块还包括若干个定位基站，每个所述定位基站均与人员警示模块连接，所述定位基站均用于实时获取作业人员的TDOA数据，并将获取的TDOS数据上传至智能服务模块，智能服务模块根据接收到的所有TDOS数据进行作业人员的定位。
4.根据权利要求3所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述人员警示模块包括若干个智能穿戴设备，每个作业人员对应一个智能穿戴设备，每个所述智能穿戴设备均包括定位终端，作业人员进入定位基站的信号覆盖范围内后，作业人员的智能穿戴设备自动与定位基站建立通信连接，定位基站通过智能穿戴设备内定位终端获取对应的TDOA数据。
5.根据权利要求4所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述定位终端为UWB定位终端。
6.根据权利要求2或3所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述智能服务模块包括定位引擎和智能分析单元，所述定位引擎与定位基站连接，所述定位引擎还与智能分析单元连接，所述定位引擎根据定位基站上传的TDOA数据计算得到作业人员的位置信息并上传至智能分析单元，智能分析单元根据作业人员的位置信息对作业人员进行入侵行为判定，并确定作业人员入侵的电力禁区。
7.根据权利要求6所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述智能服务模块还包括视频检测单元，所述视频检测单元同时与多维度摄像头以及智能分析单元连接，所述视频检测单元用于通过多维度摄像头获取变电站的场景数据并上传至智能分析单元，智能分析单元根据场景数据构建变电站的立体场景，且在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区时，控制视频检测单元调取添加有编号的多维度摄像头，获取添加有编号的多维度摄像头采集到的图像数据，并通过视频检测单元对获取的图像数据进行目标检测，获取存在入侵行为的图像数据，确定存在入侵行为的图像数据对应的多维度摄像头，并调取其编号，智能分析单元根据调取的多维度摄像头的编号以及作业人员的位置信息对入侵行以及入侵的电力禁区进行核实。
8.根据权利要求7所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述智能服务模块还包括预警单元，所述预警单元同时与智能分析单元以及人员警示模块连接，在智能分析单元监测到作业人员入侵电力禁区，且通过多维度摄像头和作业人员的位置信息核实存在入侵行为，以及核实入侵的电力禁区后，预警单元发送告警信号至人员警示模块，由人员警示模块传递告警信息。
9.根据权利要求8所述的一种电力禁区警示系统，其特征在于，所述智能服务模块还包括可视化单元，所述可视化单元同时与智能分析单元以及预警单元连接，所述可视化单元用于展示智能分析单元构建的变电站立体场景，所述可视化单元还用于展示告警信号。
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