CN208861437U - 一种变电站安全距离提示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变电站安全距离提示装置，包括移动作业端、固定监控端和后台主机，所述移动作业端、所述固定监控端分别与所述后台主机通过无线连接；所述固定监控端包括相互连接的主处理器以及分别与所述主处理器连接的监控器、报警器；所述后台主机位于监控室，包括服务器以及与之连接的存储器，所述移动作业端包括AR设备以及分别与其连接的红外热像仪、GPS模块、RFID识别模块。本实用新型具有设备识别及人员防护功能，克服传统作业方法中人为经验至上的问题，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站安全管理技术领域，尤其涉及一种变电站安全距离提示装置。
背景技术
在传统的变电站巡检和作业中，运行人员会遇到以下几大难点：现场安全管控难、巡检疏漏难以避免，工作手册记忆难，巡检作业经验难以沉淀，数据孤立设备评价难等，尤其是现场安全难以管控，部分工作人员自觉性不高，导致习惯性违章屡禁不止。如跨越护栏进入带电区域的现象、不正确佩戴安全帽、不正确穿着工作服、监护人离岗等违章行为时有发生。当有监督管理人员在现场监管时，极少部分工作人员依仗资历老、职务高，对监督管理人员要求、提醒及规章制度不屑一顾，对作业现场安全隐患麻痹大意，因此很有可能在不经意间导致事故发生，威胁人员生命安全，威胁电网运行安全。由于变电站设备大多存在高压触电危险，加上不同设备的安全距离不一，所以，没有相当程度的经验，便时常会早近地操作时发生触电事故。
为解决以上变电站巡检和现场作业过程中存在的安全问题，我们需要研究一种技术，能通过增强现实移动设备终端，并配合相应的技术方法，实现现场设备安全空间管控提示的功能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种变电站安全距离提示装置，具有设备识别及人员防护功能，克服传统作业方法中人为经验至上的问题，可靠性高。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：一种变电站安全距离提示装置，包括移动作业端、固定监控端和后台主机，所述移动作业端、所述固定监控端分别与所述后台主机通过无线连接；所述固定监控端包括相互连接的主处理器以及分别与所述主处理器连接的监控器、报警器；所述后台主机位于监控室，包括服务器以及与之连接的存储器。
进一步地，所述移动作业端包括AR设备以及分别与其连接的红外热像仪、GPS模块、RFID识别模块。
进一步地，所述主处理器包括PLC控制器和数据感应端口，所述数据感应端口与所述PLC控制器无线连接，所述数据感应端口设置在人员出入口位置。
进一步地，所述PLC控制器与所述监控器间连接数据采集卡。
进一步地，所述监控器包括可见光摄像机及其连接的多路输入式录像机。
进一步地，所述可见光摄像机采用预置位云台固定，所述云台设置于人员出入口上部，所述云台设置外防护罩，所述外防护罩内设置温度传感器和应急LED照明装置。
进一步地，所述服务器为计算机服务终端和网络数据库，所述计算机服务终端连接双向网络通信接口。
进一步地，所述报警器包括声光报警器与远程彩信告警装置，所述远程彩信告警装置包括无线GSM模块。
进一步地，所述固定监控端由电源模块供电，所述电源模块采用市电供源或光伏供源。
本实用新型的变电站安全距离提示装置，可以实现人员距离定位识别和安防保护双重功能，移动作业端可以实现AR立体空间数据与红外采集数据、GPS、RFID定位数据的快速连接，实现变电站人员与空间距离的数据集合；固定监控端可以实现通信数量的最小化，做到真正意义上的无人值守；各种数据信息依托网络数据库，可以远程自动更新，维护简便，并可以通过远程设定工作方式、成像参数及安全距离等级、警戒值；移动作业端、固定监控端和后台主机之间的通信方式既可以选择无线方式，也可以先用专网光纤；装置可以针对变电站多个重点监控区域和多个非监控区域，以满足复杂背景下的监控；监控器采用高防护等级设计，可以满足各种工况环境；后台主机的智能化联动，可以实现现场声光报警和远程彩信告警；固定监控端的供电可以采用市电供源或光伏供源，实现供电状态的互补与不间断。因此，本实用新型具有良好的伸缩性，可靠性高，做到真正的变电站安全保护管理与智能监控，值得广泛推广与使用。
附图说明
图1是本实用新型的组成结构图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种变电站安全距离提示装置，包括移动作业端1、固定监控端2和后台主机3，移动作业端1、固定监控端2分别与后台主机3通过无线连接；固定监控端2包括相互连接的主处理器以及分别与主处理器连接的监控器、报警器17；后台主机3位于监控室，包括服务器以及与之连接的存储器15。
移动作业端1包括AR设备4以及分别与其连接的红外热像仪5、GPS模块6、RFID识别模块7。
主处理器包括PLC控制器8和数据感应端口9，数据感应端口与PLC控制器无线连接，数据感应端口设置在人员出入口位置。
PLC控制器与监控器间连接数据采集卡18。
监控器包括可见光摄像机10及其连接的多路输入式录像机11。
可见光摄像机采用预置位云台固定，云台设置于人员出入口上部，云台设置外防护罩，外防护罩内设置温度传感器和应急LED照明装置。
服务器为计算机服务终端12和网络数据库13，计算机服务终端连接双向网络通信接口14。
报警器包括声光报警器与远程彩信告警装置，远程彩信告警装置包括无线GSM模块。
固定监控端由电源模块16供电，电源模块采用市电供源或光伏供源。
本实用新型是通过AR设备对场景进行感知识别，所以获得的图像视频信息都是第一人称，提前预测巡检人员的移动路径，从而为误入带电间隔等违规行为进行提示管控。鉴于AR独特的第一人称视角模式，可以通过设备实现第一人称的远程协作技术。可以通过网络在后台同视觉查看现场巡检人员的工作场景，直接在后台以手写标注的方式注明关键部件或关键工作，同屏现实到现场工作人员AR设备上，实现同步同频沟通，避免因表达或理解而产生的操作错误，快速解决问题，帮助一线人员快速学习巡检经验。
红外热像仪借助红外辐射信号的形式，经接收光学装置和光机扫描机构成像在红外探测器上，再由探测器将信号经前置放大器和进一步放大处理后，送至监控室的显示器，具有不受光线明暗干扰、细节可见的能力。RFID射频识别系统主要包括电子标签、阅读器、天线以及应用软件四部分。在阅读器与电子标签的模块中均有数据的输入与输出，并且两大模块中传输的还有能量与时钟。天线：在标签和读取器间传递射频的信号用的。通过AR设备读取RFID的电子编码，从而实现对安全距离的初级标识，同时，RFID还可以包含人员身份识别信息，从而形成人员辨识与安全防控的双重保护目的。在实际使用时，RFID可识别标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID的应用有很多优点，包括快速扫描，RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签；体积小型化、形状多样化；抗污染能力和耐久性；可重复使用；穿透性和无屏障阅读；数据的记忆容量大，同时，由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。
主处理器可以对所有人员出入口进行编号，并将编号结果通过PLC控制器进行存储记录，在每个人员出入口的正前方设置数据感应端口，每个数据感应端口中存储与PLC控制器存储记录相对应的人员出入口序列信息；出入人员在经过出入口时，既可以由数据感应端口扫描采集人员所佩戴的身份标识，由PLC控制器进行判定，看是否匹配，也可以由监控器采集人员面部信息，并于服务器中的人脸识别系统进行比对。当需要加强人员安保措施时，也可以两种方法同时选用；固定监控端中的监控器、报警器均与PLC控制器连接，并将信息传递给后台主机的服务器，以供监控室查看，提供远程保护，其中，监控器通过数据采集卡不间断提供视频监控信息给服务器，报警器中的远程彩信告警装置在出现违规危险操作时，也将报警信号传递给服务器后台。
由于在实际应用中，首先是建立基于变电站设备部件的安全空间提示数据库，根据QGW1799.1-2013《电力安全工作规程变电部分》和国家电网公司变电运维管理规定(试行)要求，巡视检查时应与带电设备保持足够的安全距离。具体的安全距离根据电压等级不同规定如表1所示：
表1设备不停电时的安全距离
但在实际巡视检测过程中，安全距离难以直观体现。因此本发明通过对带电设备进行空间建模，根据不同电压等级，通过复合定位自动将安全距离在AR视图上叠加显示，实现带电设备安全距离的实时空间提示，大大增加巡视检查及变电站作业人员的人身安全，即采用GPS和RFID技术对安全距离进行空间识别，通过光学成像系统和数字采集系统转化为离散的数字图像，并通过计算机进行模式识别处理，最终识别结果。模式识别之前需要进行抑噪、校正、定位、分割、归一化等预处理步骤，而这些耗时的计算在后台主机上就可以快速、高效的完成。AR设备上只要快速检索调用主机结果即可。
当本实用新型装置实现人员距离定位识别的监控功能时，在实施例中，可以与监控室实现远程连接，并相互配合使用，人员距离定位识别功能包括数据感应端口识别和人员面部识别两方面，其中，分别实现两种功能的数据感应端口和监控器均与PLC控制器连接，并且在PLC控制器与监控器间连接数据采集卡，通过数据采集卡内置高效的嵌入式图像处理和视频识别模块，实现现场视频图像和视频的本地实时处理，如运动轨迹检测、目标识别等，并对现场进行全时不间断视频监控；当没有检测到异常时，固定监控端只向监控室报告表示正常的报文；当固定监控端监测到异常时，监控和前端即时将视频流压缩传送到位于监控室的后台主机，由后台主机的计算机服务终端，利用其强大的计算能力和高压视频识别算法对接收的现场视频进行复杂行为识别，当后端识别到现场异常时，即时启动设定的报警处理方案。
监控器包括可见光摄像机及其连接的多路输入式录像机，两者置于同一个预置位云台上，云台设置于人员出入口上部，可见光摄像机通过图像配准和数据融合，得到关注内容增强的合成图像，配合移动作业端的红外监控，较传统的模拟影像而言，其数字模式的信息抗干扰能力强，不受传输线路信号衰减以及外界干扰的影响，同时依靠较为强大的计算机服务器，可以直接与数据库之间的网络互联，构件一体式的监视、控制平台，使影像的有效性和实时性更佳。
本实用新型的固定监控端监控器，设置于人员出入口上部，外防护罩可以选取硬质钢化玻璃，这样一方面考虑了设备的承重，另一方面防止外界干扰源的干扰与破坏，保证仪器运行安全。可见光摄像机实现监控区域内的全景监控，在云台的控制下与工作人员携带的红外热像仪同步监控；预置位云台便于及时判断监控点的具体情况，为准确判断并采取相应措施争取宝贵的时间。由于预置位云台中包括可见光摄像机，所以外防护罩的选取，一方面考虑设备的承重，另一方面防止外界干扰源的干扰与破坏，保证仪器运行安全，预置位云台为可调节式，远程监控室的工作人员可以通过主处理器，将移动转向指令输入云台中，从而便于多个观察位置的设置与选择，有利于对整体的全方位监控。
录像机采用多路输入式，能够综合反映出影像状态，精度比较高，通过光纤或无线，与主处理器中的数据采集卡连接，数据采集卡的主要作用在于采集由影像单元传输而来的图像信号，采集图像数据，尤其是人体特征数据，诸如组织器官特征等，随后将这些数据送入服务器；服务器为计算机服务终端，终端上设置双向网络通信接口，数据信息通过网络接口上传于网络数据库，并通过计算机服务终端的图像处理程序，将数据信息与网络数据库信息进行比对储存，并在显示器上进行同步显示，这样，有利于分类保存全过程的监控数据，便于信息存档与分析。
外防护罩内设置应急LED照明装置和测温装置，应急LED照明装置可以弥补采集周边光线的不足，测温装置包括温度传感器，主要是对红外监控装置进行状态监测，当发生监控器运行故障时，测温装置可以感知异常发热，并及时确保快速通知工作人员采取应急措施。
实施例二
一种变电站安全距离提示装置，与实施例一的不同之处在于，固定监控端由电源模块供电，电源模块采用光伏供源，光伏供源单元包括太阳能接口，太阳能接口连接光伏发电模块，光伏发电模块连接自动驱动机构；光伏发电模块包括太阳能电池板及其所连接的蓄电池单元，自动驱动机构包括与太阳能电池板连接的传动装置与驱动控制器，传动装置包括步进电机以及与电机转轴相连接的传动轴，传动轴连接太阳能电池板的支撑点，驱动控制器包括感光板与单片机组件，单片机组件与步进电机连接。
驱动控制器中的感光板可以设置成球形或锥形，采用与电池板同等材料制成，板上沿水平轴面分布若干电压传感器以检测传感器所处点出的感生电动势，不同传感器之间会产生电势差，单片机组件包括A/D单元、单片机芯片和D/A单元，A/D单元接收到每个点的感生电压，经处理将模拟量信号转变为数字信号。单片机每隔一定时间对A/D单元输出端进行采样，对采样得到的若干组数据执行循环比较程序，从而找出电压最大点并保存，并根据当前位置和测量位置，计算方位差与转角角度，将转角角度信息通过D/A单元转换为4至20毫安直流电流驱动信号，与电机正反转信号通过屏蔽线传送给步进电机，电机动作并带动传动轴控制太阳能板的转向，使太阳能板能够自主实现最大化的光照发电。
考虑成本因素，单片机可以采用比较普遍的89C51系列芯片，A/D单元可选用8位80MSPS高速模数转换器TLV5580芯片，D/A单元可选用12位电压输出型的数模转换器TLV5616芯片。由于各芯片均属于微电工作状态，且工作电源范围大致相同，所以可取±5V的锂电池供源，无需频繁更换、持久耐用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种变电站安全距离提示装置，其特征在于：包括移动作业端、固定监控端和后台主机，所述移动作业端、所述固定监控端分别与所述后台主机通过无线连接；所述固定监控端包括相互连接的主处理器以及分别与所述主处理器连接的监控器、报警器；所述后台主机位于监控室，包括服务器以及与之连接的存储器。
2.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述移动作业端包括AR设备以及分别与其连接的红外热像仪、GPS模块、RFID识别模块。
3.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述主处理器包括PLC控制器和数据感应端口，所述数据感应端口与所述PLC控制器无线连接，所述数据感应端口设置在人员出入口位置。
4.如权利要求3所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述PLC控制器与所述监控器间连接数据采集卡。
5.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述监控器包括可见光摄像机及其连接的多路输入式录像机。
6.如权利要求5所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述可见光摄像机采用预置位云台固定，所述云台设置于人员出入口上部，所述云台设置外防护罩，所述外防护罩内设置温度传感器和应急LED照明装置。
7.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述服务器为计算机服务终端和网络数据库，所述计算机服务终端连接双向网络通信接口。
8.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述报警器包括声光报警器与远程彩信告警装置，所述远程彩信告警装置包括无线GSM模块。
9.如权利要求1所示的变电站安全距离提示装置，其特征在于：所述固定监控端由电源模块供电，所述电源模块采用市电供源或光伏供源。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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