CN211670928U - 一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，涉及电力安全生产风险管控的技术领域，包括交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台、无线通信基站、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人、机器人室。本实用新型率先建立了可靠、统一、服务于监视变电站内电力生产作业情况的视频监控系统，在灵活监视现场作业的前提下，破解了传统固定式变电站视频监控系统难以全面、细致监视不同位置作业现场的难题，显著提高了违规行为和作业风险的管控效率，适于在电网企业内推广应用。

Description

一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统

技术领域

本实用新型涉及电力安全生产风险管控的技术领域，具体涉及一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统。

背景技术

电力生产作业涵盖了基建施工、电力调度、输变电巡维、检修等多方面内容。近年来，随着电网企业所辖变电站范围不断扩大，电网设备不断增多，电力生产作业人员的工作量明显增大，工作强度明显增强，且跨专业作业、交叉作业明显增多，同时受人员技能水平、身体状态、气象状况等多方面因素影响，电力生产作业中存在的风险呈现复杂的形势。

电力生产作业中的变电站内作业风险复杂形势体现在以下两个方面。一方面，在变电站现场作业当中，人类的不安定活动、物体的不安定形态以及环境的不安定条件始终是普遍出现的。另一方面，从频发人身事故案例分析，发生人身安全事故事件涉及到人员、设备、工具、方法和环境等多类复杂因素，其中人员因素又包含技能、年龄、从业时间、作业熟悉程度、作业习惯、健康、精神状态、工作情绪等具体因素。因此，电力生产作业中的人身事故事件发生的原因复杂，并且存在随机性、多元性、连锁性、因果相关性和人因可靠性等影响因素，管控难度大。

针对当前暴露出的电力生产作业风险管控的突出问题，需采取综合手段多管齐下，实现远程可视化监督现场，防止作业脱离监管，管控安全生产中人身风险和违规行为等。如在《南方电网公司智能技术在生产技术领域应用路线方案》（南方电网生技〔2018〕16号）中明确指出“要发展基于人工智能和移动互联网的现场作业，主要是指在操作、巡视、检修、带电作业等方面充分利用北斗定位、人脸识别技术手段，实现电力生产作业人员资质管理、作业行为管控，防误入带电位置、防安全距离不足、防误操作、防习惯性违章，提高作业效率、提升作业质量、降低作业风险等，实现巡视智能化、操作程序化、检修少人化、作业零风险”。由于变电站内的电力生产作业场景复杂，作业现场各类信息繁多，由此导致了风险管控数据表现出数据量大、数据类别复杂。加之以往变电站内的固定式视频监控设备难以客观、全面、灵活的覆盖作业现场，更加剧了管控作业风险的难度。

鉴于此，针对集约化应用视频监控设备，克服电力生产作业视频监控系统在客观、全面、灵活覆盖作业现场的痛点难点问题，需研发可部署在变电站内的可移动式视频监控设备，并将作业现场视频、图像及位置等信息传输至省级电网应急指挥中心，进而实现对于作业风险的及时预控和处理，为实现人工智能技术系管控作业风险提供技术支撑。

实用新型内容

为了实现智能监控，需要构建一个基础设施，本实用新型提供了一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，具体技术方案如下：

一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，包括交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台、无线通信基站、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人、机器人室；

所述交换机部署在变电站通信机房内，所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台均部署在变电站中央控制室内，所述无线通信基站部署在变电站主控楼顶，所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人均部署在变电站内的电力作业现场，并在巡维中心所属不同变电站内的电力作业现场之间转移应用；所述机器人室部署在变电站主控楼附近；

所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人分别与无线通信基站无线连接，所述无线通信基站与本地监控后台连接；所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别与交换机连接；

所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备用于监视作业现场，采集保存作业现场的图像、视频和位置信息，并将采集保存作业现场的图像、视频和位置信息传输至无线通信基站；所述生产作业监视机器人用于对监视变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程，采集并保存变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程的图像、视频和位置信息，将采集保存变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程的图像、视频和位置信息传输至无线通信基站；所述机器人室用于给生产作业监视机器人充电；

所述无线通信基站用于实现本地监控后台与支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人之间的数据交互；本地监控后台用于接收生产作业监视机器人传输的图像、视频和位置信息，并归集转发支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人采集的数据信息至交换机；

所述五防管理机用于实现对电气设备操作的五种防误功能；所述两票管理机用于加强电力生产运行管理和设备管理，规范设备操作、检修的程序；所述交换机用于通过电力综合数据网与五防管理机、两票管理机、本地监控后台进行数据交互。

优选地，所述交换机配置有自适应电口。

优选地，所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别配置有Intel XeonSilver系列CPU。

优选地，所述无线通信基站采用UBNT型无线通信基站设备。

优选地，所述支架式移动视频监控设备包括固定支架和摄像头，所述摄像头设置在固定支架上，所述固定支架安放在在输电线路作业现场，所述摄像头与无线通信基站无线连接。

优选地，所述穿戴式移动视频监控设备包括执法记录仪。

优选地，所述生产作业监视机器人包括红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种服务于变电站内电力生产作业的视频监控系统，包括交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台、无线通信基站、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人、机器人室，通过视频监控系统监视变电站内电力生产作业的情况，防止作业脱离监管。

本实用新型率先建立了可靠、统一、服务于监视变电站内电力生产作业情况的视频监控系统，在灵活监视现场作业的前提下，破解了传统固定式变电站视频监控系统难以全面、细致监视不同位置作业现场的难题，显著提高了违规行为和作业风险的管控效率，适于在电网企业内推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，包括交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台、无线通信基站、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人、机器人室；

交换机部署在变电站通信机房内，五防管理机、两票管理机、本地监控后台均部署在变电站中央控制室内，部署在变电站主控楼顶，支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人均部署在变电站内的电力作业现场，并在巡维中心所属不同变电站内的电力作业现场之间转移应用；机器人室部署在变电站主控楼附近；

支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人分别与无线通信基站连接，无线通信基站与本地监控后台连接；五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别与交换机连接。

本实用新型的支架式移动视频监控设备布置在变电站内作业现场，实现视频监视全方位覆盖，并具备无线传输数据的功能；

穿戴式移动视频监控设备包括便于随身穿戴的小型或微型视频监控设备，例如执法记录仪，能够以第一视角监视作业现场，并具备无线传输数据的功能；

生产作业监视机器人用于对监视变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业，生产作业监视机器人与无线通信基站连接；机器人室用于给生产作业监视机器人充电。

无线通信基站用于通过无线通信网络实现本地监控后台与支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备之间的数据交互；本地监控后台用于监控生产作业监视机器人，并归集转发支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人采集的数据信息；

五防管理机用于实现对电气设备操作的五种防误功能；两票管理机用于加强电力生产运行管理和设备管理，规范设备操作、检修的程序；交换机用于通过电力综合数据网与五防管理机、两票管理机、本地监控后台进行数据交互。

本实用新型的交换机部署在变电站通信机房内，交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口，每个变电站设置1台交换机，交换容量不小于150兆位/秒，二、三层包转发能力不小于95兆位/秒。

本实用新型的五防管理机、两票管理机、本地监控后台均部署在变电站中央控制室内，五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别配置有1颗Intel Xeon Silver系列CPU，Intel Xeon Silver系列CPU支持超线程，高速缓存不小于10兆字节，原始主频不小于2.8吉赫兹；内存配置为不小于8吉字节的DDR3型内存；硬盘配置为2块1024吉字节的固态电容硬盘；显示器为27英寸LED显示器，点距为0.2331毫米。

本实用新型的五防管理机具备五防数据库组态、五防接线图绘制、五防权限设置、操作票编辑、执行、管理功能、工作票管理功能，用于实现对电气设备操作的五种防误功能，每个变电站设置1台五防管理机。

五防管理机是指为确保人身和设备安全，对电气设备具备五种防误功能，具备五防数据库组态、五防接线图绘制、五防权限设置、操作票编辑、执行、管理功能、工作票管理功能。五种防误功能是指1）防止误分、误合断路器；2）防止带负荷拉、合隔离开关或手车触头；3）防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）；4）防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；5）防止误入带电间隔。

本实用新型的两票管理机具备操作票（工作票）的开票、签发、存档、及查询等功能，用于加强电力生产运行管理和设备管理，规范设备操作检修程序，每个变电站设置1台两票管理机。

两票管理机是指为管理电气工作票与操作票，从而加强电力生产运行管理和设备管理，规范设备操作检修程序，确保设备正常运行，杜绝各种误操作，保护人身和设备安全，具备操作票（工作票）的开票、签发、存档、及查询等功能。两票流程包括生成操作票（工作票）、签发操作票（工作票）、接收操作票（工作票）、布置安全措施、批准操作票（工作票）、许可操作票（工作票）、执行操作票（工作票）、结束操作票（工作票）。

本实用新型的本地监控后台用于监控监视机器人的生产作业过程，实现归集、监视生产作业监视机器人的检测数据、现场核实检查开关设备是否操作到位，以及与五防管理机、两票管理机交互关于设备的状态、位置、指令数据，每个变电站设置1个本地监控后台。

本实用新型的无线通信基站部署在变电站主控楼顶，无线通信基站采用UBNT型无线通信基站设备，功率不大于500兆瓦，选用2.4吉赫兹至2.5吉赫兹频率实现本地监控后台与生产作业监视机器人、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备之间的数据交互。

本实用新型的支架式移动视频监控设备包括固定支架和摄像头，摄像头设置在固定支架上，支架式移动视频监控设备采用CR680NC-H2型、DH-MSB-L200型、LT-BKQ型、SF-BK-4G型或HIYIAV型在内的监控设备，其摄像头的水平旋转范围是0度至360度，垂直连续旋转范围是负30度至90度，光学变倍不小于30倍，最大显示分辨率不小于1920×1080点每英寸，重量不大于5000克，并支持基于北斗卫星导航系统、全球定位系统的定位功能。

本实用新型的穿戴式移动视频监控设备包括执法记录仪，穿戴式移动视频监控设备采用VTR8400型、DJS-T9型或者DSJ-DHTH8B7型在内的监控设备，其电池容量不低于3100毫安时，数码变倍不小于16倍，最大显示分辨率不小于1920×1080点每英寸，重量不大于300克。

本实用新型的生产作业监视机器人部署在变电站内，生产作业监视机器人包括红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器；红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%。

本实用新型的生产作业监视机器人数量为每站1套，以NVIDIA生产的TegraParker系列的6核处理器作为主控芯片，驱动方式为2轮驱动，并通过万向轮转弯，搭载红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器、无线通信终端，能够以24小时全时段的监视作业现场，并通过无线通信基站将现场视频、图像、位置及微气象等数据传输至本地监控后台。

主控芯片以Tegra Parker为核心，搭配8吉字节的LPDDR4型内存，32吉字节容量的e MMC闪存，作为Soc架构的边缘计算平台。所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%；所述无线通信终端选用1.8吉赫兹CPE型或者230兆赫兹嵌入式CPE型无线通信终端。其中1.8吉赫兹CPE型无线通信终端支持1785至1805兆赫兹工作频率范围，该频段对应的频段号规定为59；230兆赫兹嵌入式CPE型无线通信终端支持223.025至235兆赫兹工作频率范围，发射功率为23±2dBm。生产作业监视机器人可选用S-RB-ZX-A100、DL-RC63、LER-3000A、GZRobot-patrol-Ⅲ、LC-GR1000、XRS004S六种型号中的一种类型机器人。生产作业监视机器人最大行驶速度为2.2米每秒，行走定位误差不大于1.5厘米。

本实用新型的机器人室部署在变电站主控楼附近，数量为每站1套，用于为生产作业监视机器人提供充电服务；机器人室采用交流220伏特±20%、50赫兹电源供电，3孔插头，线长1米。

本实用新型通过支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人的共同监视，获得多方位全面覆盖的监视数据信息。

在本实施例中，关于交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台之间的网络安全要求符合Q/CSG 212001《电力监控系统网络安全管理办法》、Q/CSG 1204009《电力监控系统安全防护技术规范》的规定，扩展接口符合Q/CSG1204016.2《数据网络技术规范 第2部分 综合数据网络技术要求》、Q/CSG 1204012《通信网络生产应用接口技术规范》的规定；生产作业监视机器人与无线通信基站、本地监控后台之间的接口符合DL/T 1610《变电站机器人巡检系统通用技术条件》；支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备的扩展接口符合YD/T 1760《数字移动终端外围接口数据交换技术要求》的规定。本地监控后台的主要性能指标符合GB/T 16260.2《软件工程 产品质量 第2部分：内部质量》、GB/T 16260.3《软件工程 产品质量 第3部分：外部质量》、Q/CSG1204016.3《数据网络技术规范 第3部分数据网络设备技术要求》的规定，支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备的主要功能、性能指标符合GB/T 36481《信息技术 场景记录仪通用规范》的规定。本地监控后台的安全功能要求符合GB/T 20271《信息安全技术 信息系统通用安全技术要求》的规定，支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备的安全功能要求符合GB/T 35278《信息安全技术 移动终端安全保护技术要求》的规定。

在具体安装部署过程中，首先将本地监控后台、五防管理机、两票管理机部署在变电站主控室内，数量是在每座变电站内有且仅有一套。 其次，将无线通信基站部署在变电站主控楼顶，且数量是在每座变电站内有且仅有一套；经身份鉴别、数据加密后，可用于传递本地监控后台与支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人之间的数据。再次，工作人员通过部署在变电站通信机房屏柜内的交换机归集、融合本地监控后台、五防管理机、两票管理机、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人采集或接收的数据。最后，将支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人按既定计划部署变电站内不同的作业现场，应用作业现场的过程监视。其中穿戴式移动视频监控设备用于作业范围广、流动性大，需频繁移动工作地点的作业类型。

当检修人员按照Q/CSG 1206007《电力设备检修试验规程》的规定开展隔离开关导电回路大修时，检修班组需开展拆卸并检查动、静触头和其他所有导电接触面的过热、烧损、磨损情况，用百洁布和酒精进行清洁；拆卸检查触指弹簧的变形、锈蚀或弹力下降情况等工作。在具体检修工作过程中，检修班组的安全员将2台支架式移动视频监控设备对称安放于距检修设备10米以内的位置，并监视检修人员的工作情况；运行人员启动生产作业监视机器人，并在检修设备附近不间断的监视、预警检修作业现场周边的风险情况；安全监管人员配置穿戴式移动视频监控设备，抵近监视、记录检修人员的作业行为，记录各项安全措施落实情况，并实时回传本地监控后台。

省级电网应急指挥中心的相关人员通过可根据支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人采集的图像或视频、位置信息掌握现场作业情况，根据五防管理机、两票管理机传输的相关信息掌握作业现场的管理情况，防止现场作业脱离监管范围。同时，各供电局的安全监管人员通过电力生产作业视频监控系统管控坠落、外力外物致伤、触电、烧（烫）伤、设备损坏、设备性能下降、被迫停运等电力生产作业中的风险。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，包括交换机、五防管理机、两票管理机、本地监控后台、无线通信基站、支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人、机器人室；

所述交换机部署在变电站通信机房内，所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台均部署在变电站中央控制室内，所述无线通信基站部署在变电站主控楼顶，所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人均部署在变电站内的电力作业现场，并在巡维中心所属不同变电站内的电力作业现场之间转移应用；所述机器人室部署在变电站主控楼附近；

所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人分别与无线通信基站无线连接，所述无线通信基站与本地监控后台连接；所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别与交换机连接；

所述支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备用于监视作业现场，采集保存作业现场的图像、视频和位置信息，并将采集保存作业现场的图像、视频和位置信息传输至无线通信基站；所述生产作业监视机器人用于对监视变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程，采集并保存变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程的图像、视频和位置信息，将采集保存变电站内的涉及人身安全及误动、误碰、误接线、电气误操作风险的作业过程的图像、视频和位置信息传输至无线通信基站；所述机器人室用于给生产作业监视机器人充电；

所述无线通信基站用于实现本地监控后台与支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人之间的数据交互；本地监控后台用于接收生产作业监视机器人传输的图像、视频和位置信息，并归集转发支架式移动视频监控设备、穿戴式移动视频监控设备、生产作业监视机器人采集的数据信息至交换机；

所述五防管理机用于实现对电气设备操作的五种防误功能；所述两票管理机用于加强电力生产运行管理和设备管理，规范设备操作、检修的程序；所述交换机用于通过电力综合数据网与五防管理机、两票管理机、本地监控后台进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述交换机配置有自适应电口。

3.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述五防管理机、两票管理机、本地监控后台分别配置有Intel Xeon Silver系列CPU。

4.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述无线通信基站采用UBNT型无线通信基站设备。

5.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述支架式移动视频监控设备包括固定支架和摄像头，所述摄像头设置在固定支架上，所述固定支架安放在输电线路作业现场，所述摄像头与无线通信基站无线连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述穿戴式移动视频监控设备包括执法记录仪。

7.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的电力生产作业视频监控系统，其特征在于，所述生产作业监视机器人包括红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器。

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