一种用于变电站的智能巡视辅助系统和巡视方法与流程

本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及到变电站的巡视系统，具体是指一种用于变电站的智能巡视辅助系统和巡视方法。

背景技术：

变电设备巡视工作是运行人员一项重要的日常工作，巡视质量直接影响安全生产，同时也反映了现场的生产管理水平。随着社会经济发展，变电站规模也在不在增加，人员短缺、断层、站址分散等问题日益凸显。根据《国家电网公司变电运维管理规定》，变电站按照电压等级及在电网中的重要性分为一类、二类、三类、四类变电站，实施差异化运检。在变电站运检工作中，由于巡视项目种类多、内容复杂，不同类别变电站巡视项目周期也不相同，并且变电站数量多，分布距离远，巡视路程也需要耗费大量时间。

现有变电站自动巡视系统中采用的方案为利用部署的监控设备(如球机、枪机)、红外热成像仪、巡检机器人等，通过配置多个预设位的方式，在不同时刻将监控设备置于对应的预设位来实现对设备的定点观察，模拟人工巡视路线，进而实现变电站的自动巡视。

由于变电站体积通常较大，特别是受设备间空间限制，部署的监控设备无法完全扫描到全部设备或巡检机器人无法到达，无法实现对变电站设备的无死角巡视。并且变电站所处环境多变，特别是在高原、隔壁等特殊化境室外部署变电站，一遇沙尘、风暴、暴雪、冰雹等极端天气时，将无法正常巡检。利用巡检机器人巡视需要机器人移动到设备所在位置，调整探测头到指定位置，才能进行观察。往往时间较长，且存在定位不准确需要人工多次校核等问题，操作繁琐，维护量大。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于变电站的智能巡视辅助系统和巡视方法，用以解决现有巡视系统无法全天候无死角对变电站进行巡视的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的，首先提供一种用于变电站的智能巡视辅助系统，包括站端系统和主站系统，所述站端系统包括网络交换机i、站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机、红外网络高清球机、红外网络高清枪机和测温型热成像网络云台，所述站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机、红外网络高清球机、红外网络高清枪机和测温型热成像网络云台分别连接网络交换机；所述站端系统还包括智能无线微型摄像机和无线接入装置，所述无线微型摄像机与无线接入装置通过无线通讯连接，无线接入装置接入网络交换机i；所述站端系统还包括无线测温装置，所述无线测温装置包括无线测温主机和至少一个无线测温传感器，所述无线测温传感器与无线测温主机通过无线通讯连接，无线测温主机接入网络交换机i；所述主站系统包括网络交换机ii、主站服务器、监控终端和监控中心大屏，所述的主站服务器、监控终端和监控中心大屏分别连接网络交换机ii；所述的站端系统与主站系统分别经防火墙i和防火墙ii后通过数据通信网连接。

作为优选，还包括智能接口，所述的智能接口与网络交换机i连接，通过智能接口与辅助监控系统连接，所述的辅助监控系统包括门禁系统、安全警卫系统、环境监测系统和消防报警系统。

作为优选，所述的网络交换机i包括核心交换机和接入交换机，所述的站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机、无线测温主机和核心交换机连接，所述的红外网络高清球机、红外网络高清枪机、测温型热成像网络云台、无线接入装置和智能接口与通过接入交换机连接后再与核心交换机连接。

作为优选，所述的红外网络高清球机或/和红外网络高清枪机或/和测温型热成像网络云台还连接有高保真拾音器。

作为优选，所述的智能无线微型摄像机包括固定底座、视频采集组件和主控组件，所述固定底座分别与视频采集组件、主控组件固定连接，主控组件与至少于1个视频采集组件和1个音频采集组件连接；所述固定底座包括有t型连接件，所述的t型连接件上设有磁性吸盘或/和固定孔或/和粘结条；所述视频采集组件包括壳体和设置在壳体内的广角摄像头，所述的广角摄像头连接有可塑性数据连接线；所述主控组件包括壳体和置于壳体内的电源模块、控制模块、无线模块、开关、指示灯、视频连接口、音频连接口、复位键和编号控制器，所述的复位键用于重置主控组件配置，所述的编号控制器用于多摄像头组网编号控制。

其次，本发明还提供了一种变电站的智能巡视方法，采用上述的一种用于变电站的智能巡视辅助系统，包括以下步骤：

1）根据国家电网公司变电运维管理规定及变电站巡视标准化作业指导书编制差异化巡视方案；进一步的，将巡视方案与各变电站内具体设备\场景组合，形成各站差异化巡视项；

2）根据巡视方案中的巡视项要求，设计站端系统设备的部署位置，使之在满足巡视项要求的基础上数量最少；

3）根据步骤1中的巡视项要求，设计站端系统中红外网络高清球机、测温型热成像网络云台等设备的预设位；

4）根据变电站运维要求，建立巡视任务；

5）根据步骤4中所设巡视任务，自动启用站端系统设备，对变电站环境、设施、设备进行定时扫描、定点观察，自动抓拍；

6）站端系统对步骤5中抓拍图片进行智能图像分析，识别环境、设施、设备状态图像信息，并转化为数字化信息、告警信息，生成巡视记录；

7）站端系统主动将步骤6中巡视记录上传到主站系统，并提示运维人员对巡视记录进行人工复核确认，形成巡视报告，完成巡视任务。

作为优选，所述步骤1中根据国家电网公司变电运维管理规定及变电站巡视标准化作业指导书编制差异化巡视方案具体分步骤如下：

根据国家电网公司变电运维管理规定的变电站分类准则、巡视要求以及变电站巡视标准化作业指导书内对巡视设备、巡视内容、巡视标准的要求，建立巡视场景(包括环境设施监控场景、设备状态监控场景、测温场景、声音监控场景)，制定各变电站的远程巡视方案；

进一步的，根据运维人员需要巡视的变电站环境、设施，利用红外网络高清球机、红外网络高清枪机组成环境设施可见光监控场景；

进一步的，根据运维人员需要巡视的设备状态，利用红外网络高清球机、红外网络高清枪机、智能无线微型摄像机组成设备状态可见光监控场景；

进一步的，根据运维人员需要监测的设备温度，利用测温型热成像网络云台、无线测温装置组成测温场景；

进一步的，根据运维人员需要检测的设备声音，利用高保真拾音器组成声音监控场景。

采用以上方案后，本发明实现了变电站环境、设施、设备全天候、无死角巡视，提出的广泛部署的智能无线微型摄像机可灵活部署于球机、枪机无法监控设备位置，巡检机器人无法到达位置也可以进行巡视。本发明提出的一种变电站智能辅助巡视系统，涵盖了变电站所有环境、设施、设备的巡视作业，可实现远程自动、定时、同时对多站进行巡视，巡视过程由系统自动完成，运维人员只需要对巡视记录内告警(图片、声音、数据等信息)进行人工校核，可缩减巡视时间到10分钟/站以内，提高了巡视效率。

综上所述，本发明提供的一种用于变电站的智能巡视辅助系统和巡视方法可自动实时识别变电站环境、设施、设备状态的异常情况，辅助运维人员对变电站运行状态进行判定，缩短对异常事故的响应时间，可全面替代人工到站巡视，可实现本地操作的远程实时监控及指导，改变现有运检模式，提高运检效率及质量。

附图说明

图1为本发明一种用于变电站的智能巡视辅助系统的原理框图；

图2为本发明一种变电站的智能巡视方法的步骤框图；

图中所示：

1、站端系统，2、主站系统，3、辅助监控系统。

具体实施方式

为能清楚说明本发明方案的技术特点，下面结合附图，并通过具体实施方式，对本方案进一步阐述。

如图1中所示，一种用于变电站的智能巡视辅助系统，包括站端系统1和主站系统2，所述站端系统1包括网络交换机i、站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机、无线测温装置、红外网络高清球机、红外网络高清枪机和测温型热成像网络云台，所述站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机、无线测温装置、红外网络高清球机、红外网络高清枪机和测温型热成像网络云台分别连接网络交换机；

所述站端系统1还包括智能无线微型摄像机和无线接入装置，所述无线微型摄像机与无线接入装置通过无线通讯连接，无线接入装置接入网络交换机；所述无线测温装置包括无线测温主机和至少一个无线测温传感器，所述无线测温传感器与无线测温主机通过无线通讯连接，无线测温主机接入网络交换机i；所述主站系统2包括网络交换机ii、主站服务器、监控终端和监控中心大屏，所述的主站服务器、监控终端和监控中心大屏分别连接网络交换机ii；所述的站端系统1与主站系统2分别经防火墙i和防火墙ii后通过数据通信网连接。

在本实施例中，还包括智能接口，所述的智能接口与网络交换机i连接，通过智能接口与辅助监控系统连接3，所述的辅助监控系统3包括门禁系统、安全警卫系统、环境监测系统和消防报警系统，所述的网络交换机i包括核心交换机和接入交换机，所述的站端智能分析主机、网络硬盘录像机、就地监控主机和核心交换机连接，所述的无线测温装置、红外网络高清球机、红外网络高清枪机、测温型热成像网络云台、无线接入装置和智能接口与通过接入交换机连接后再与核心交换机连接，所述的红外网络高清球机、红外网络高清枪机和测温型热成像网络云台还连接有高保真拾音器，所述的智能无线微型摄像机包括固定底座、视频采集组件和主控组件，所述固定底座分别与视频采集组件、主控组件固定连接，主控组件与4个视频采集组件和1个音频采集组件连接；

所述固定底座包括有t型连接件，所述的t型连接件上设有磁性吸盘或/和固定孔或/和粘结条；

所述视频采集组件包括壳体和设置在壳体内的广角摄像头，所述的广角摄像头连接有可塑性数据连接线；

所述主控组件包括壳体和置于壳体内的电源模块、控制模块、无线模块、开关、指示灯、视频连接口、音频连接口、复位键和编号控制器，所述的复位键用于重置主控组件配置，所述的编号控制器用于多摄像头组网编号控制。

在工作时，用户在主站系统通过监控终端访问主站服务器，获得相应权限后，用户通过监控终端在主站服务器设置各变电站巡视任务，主站服务器通过数据通信网将巡视任务配置到各变电站站端系统；站端系统按配置的巡视任务分别操控测温型热成像网络云台、红外网络高清球机、红外网络高清枪机、智能无线微型摄像机、高保真拾音器，将相关图像、视频、音频信息实时提交给站端智能分析主机进行智能分析识别，并将分析结果与通过智能接口获取的辅助监控系统信息上传到主站服务器；用户通过监控终端查看巡视记录，进行人工复核确认形成巡视报告存储于主站服务器；用户通过监控终端访问主站服务器，远程调用网络硬盘录像机进行巡视任务历史视频、图像回查；用户通过监控终端访问主站服务器，远程操控测温型热成像网络云台、红外网络高清球机、红外网络高清枪机、智能无线微型摄像机，进行临时远程可视化巡视任务，或进行现场作业远程指导。

所述巡视任务启用时，当巡视场景中出现变电站区域全景、站用设施全景及一二次设备全景时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别环境是否有异常；识别设施是否完整，是否锈蚀，有无鸟巢、蜂窝、飘带等异物，固定装置是否缺失；识别设备是否锈蚀，设备周围是否有油迹，判定是否漏油。站端智能分析主机将识别信息发送到主站服务器，主站服务器将信息记录与相应的巡视记录里。

当巡视场景中出现一、二次设备温度表计、油位表计、压力表计、电流表计、电压表计、sf6仪表等指针型表计时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别指针角度结合表计量程进而确定表计数据，进一步的与设定的预报警值进行比对，获得预报警信息；站端智能分析主机将识别得到的表计数值及预报警信息发送到主站服务器，主站服务器将信息记录与相应的巡视记录里。

当巡视场景中出现二次设备电流、电压、电量等数显仪表及数显保护屏时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别数显仪表数字及保护屏文本信息，进一步的与设定的预报警值进行比对，获得预报警信息；站端智能分析主机将识别得到的将仪表数值、保护屏信息及预报警信息发送到主站服务器，主站服务器将信息记录与相应的巡视记录里。

当巡视场景中出现二次设备开关、压板、旋钮、指示灯时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别开关开合状态、压板闭合状态、指示灯亮灭状态、旋钮角度，进一步将旋钮角度与角度状态信息结合识别旋钮指示状态；站端智能分析主机将识别信息发送到主站服务器，主站服务器将信息记录与相应的巡视记录里。

当巡视场景中出现一二次设备套管、母线、电缆、绝缘子、引线、接头、触头、线夹时，所述测温型热成像网络云台利用精准热成像在线测温技术，测量设备温度并记录温差大于10k相别，并将测量结果发送到主站服务器，主站服务器将信息记录于相应的巡视记录里，并建立设备测温台账。

当巡视场景中出现开关柜母排、电缆、触头时，所述无线测温装置利用在线测温技术，测量设备温度并记录温度变化大于2k设备，将测量结果汇集到站端智能分析主机，并发送到主站服务器，主站服务器将信息记录于相应的巡视记录里，并建立设备测温台账。

本实施例中采用测温型热成像网络云台具备如下参数要求：热成像最大图像尺寸384*288；测温最小距离范围1.2m；噪声等效温差<50mk；测温精度±2℃或量程的±2%℃(取最大值)；测温范围-20~150℃、0℃~550℃；探测距离超过150米，识别距离超过150米；200万像素低照度cmos；视场角41.3°*30.6°；水平方向360°连续旋转，垂直方向-15°-90°；红外照射距离150米；可见光帧率50hz:25fps(1920×1080)、25fps(1280×960)、25fps(1280×720)；热成像帧率50hz:25fps(384×288)；工作温度-40℃-60℃，湿度小于90%；支持h.264/mjpeg/mpeg4视频压缩标准；10m/100m自适应以太网口接口，1路音频接口；预置点大于300个；支持雨刷；防护等级ip66、tvs6000v防雷、防浪涌、防突波，符合gb/t17626.5四级标准。

本实施例在采用红外网络高清球机具备如下参数要求：400万像素cmos；最低照度彩色0.0005lux@(f1.5，agcon)、黑白0.0001lux@(f1.5，agcon)；0luxwithir；主码流50hz:25fps(2560×1440)、60hz:30fps(2560×1440)；支持h.265/h.264/mjpeg视频压缩标准；红外照射距离200米；37倍光学变倍，16倍数字变焦；120db超宽动态、透雾、强光抑制、电子防抖；水平360°连续旋转；垂直-20°-90°（自动翻转）；水平键控速度0.1°-210°/s，速度可设，水平预置点速度280°/s；垂直键控速度0.1°-150°/s，速度可设，垂直预置点速度250°/s；10m/100m自适应以太网口接口，1路音频接口；预置点大于300个；支持雨刷；工作温度和湿度-40℃-70℃；湿度小于90%；防护等级ip67，6000v防雷、防浪涌、防突波，符合gb/t17626.5四级标准。

本实施例中采用红外网络高清枪机具备如下参数要求：400万像素cmos；最小照度0.005lux@(f1.2,agcon)，0luxwithir；水平视场角105~34°；电动镜头；宽动态范围120db；红外照射距离50米；支持h.265/h.264/mjpeg视频压缩标准；10m/100m自适应以太网接口，1路音频接口；工作温度和湿度-30℃~60℃，湿度小于95%；防护等级ip67，6000v防雷、防浪涌、防突波，符合gb/t17626.5四级标准。

本实施例中采用高保真拾音器具备如下参数要求：拾音范围5~50m²；灵敏度-40db；信噪比>50db(室外)，>70db(室内)；频率响应范围20hz~20khz；自适应降噪10db~15db；工作环境温度-35~70℃；防护等级ip66。

本实施例中采用的智能无线微型摄像机具备如下参数要求：100万像素；最小照度0.018lux@(f1.6,agcon),0luxwithir；水平视场角110°；宽动态范围120db；红外照射距离5米；支持h.264视频压缩标准；支持wifi2.4ghz，ieee802.11b/g/n；1个音频接口；工作温度和湿度-30℃~60℃，湿度小于95%；防护等级ip67；前端尺寸15mm*15mm*10mm，主机尺寸30mm*30mm*10mm。

本实施例中采用无线测温传感器具备如下参数要求：测温范围-20℃~150℃，测温精度±1℃，无线传输距离200米(空旷)，无线传输频率433mhz，采样频率5s~90s可设，id编码，可采用捆绑式、压接式、磁吸式安装方式，可采用电池或ct取电方式供电。

本实施例中采用无线测温主机具备如下参数要求：可接入无线数据≤240路，支持id编码，可设通信通道、地址，可设温度预报警范围，可监控无线测温传感器寿命，2路rs485通讯接口，彩色触摸显示屏，dc12v/ac220v供电，壁挂或嵌入式安装。

本实施例中采用站端智能分析主机具备如下参数要求：cpu(2.1ghz/8c/20mbl3/8gt)*2；64gddr内存；6tbsata硬盘；千兆网卡*2；gpu(cuda1792/8gbgddr5/256bit)；800w电源*2；455mm×218mm×550mm机架式安装；工作温度5℃~35℃。

在本实施例中采用的就地监控单元是常规工控机，采用的其他设备为常规设备。

在本实施例中提供的一种变电站的智能巡视方法，采用上述实施例中提供的一种用于变电站的智能巡视辅助系统，包括以下步骤：

1）根据国家电网公司变电运维管理规定的变电站分类准则、巡视要求以及变电站巡视标准化作业指导书内对巡视设备、巡视内容、巡视标准的要求，建立巡视场景(包括环境设施监控场景、设备状态监控场景、热成像测温场景、声音监控场景)，制定各变电站的远程巡视方案；

进一步的，根据运维人员需要巡视的变电站环境、设施，利用红外网络高清球机、红外网络高清枪机组成环境设施可见光监控场景；

进一步的，根据运维人员需要巡视的设备状态，利用红外网络高清球机、红外网络高清枪机、智能无线微型摄像机组成设备状态可见光监控场景；

进一步的，根据运维人员需要监测的设备温度，利用测温型热成像网络云台、无线测温装置组成测温场景；

进一步的，根据运维人员需要检测的设备声音，利用高保真拾音器组成声音监控场景。

2）将巡视方案与各变电站内具体设备\场景组合，形成各站差异化巡视项。以表1主变压器的部分巡视项为例说明如下：

表1

表1中，第一列为需要巡视设备名称；第二列为第一列设备中需要需要巡视的部件；第三列为巡视内容及标准；第四列为巡视场景，利用系统远程巡视应观察到设内容；第五列为根据第三列标准所判断记录的巡视结果。巡视项按不同类变电站有所不同，以满足各站运维需求为准。

3）根据步骤2)中的巡视项要求，设计站端系统设备的部署位置，使之在满足巡视项要求的基础上数量最少。以表1中巡视设备为核心兼顾周围环境，部署摄像机，以使系统可从多个角度无死角观察设备及周围环境。以红外网络高清球机、红外网络高清枪机来观察设备外观及环境，以智能无线微型摄像机来观察设备表计及盲区，以测温型热成像网络云台来检测设备温度，以高保真拾音器来记录设备音响。如每台主变配置3台红外网络高清球机，两台主变中间布置的摄像机可共用；每台主变配置1台测温型热成像网络云台，两台主变对向部署；每台主变配9台智能无线微型摄像机；每台主变配3台高保真拾音器，拾音器与红外网络高清球机连接；

4）根据步骤2)中的巡视项要求，设计站端系统中红外网络高清球机、测温型热成像网络云台等设备的预设位。以满足巡视标准设置巡视场景所对应的摄像机预置位，一个巡视场景需要多于1个预置位。如观测主变本体前部，需设置前部全景位1个、前部上部放大位1个，前部下部放大位1个；

5）根据变电站运维要求，对各站建立巡视任务。巡视任务包含：1个或多个巡视方案；每个方案的启动时间，启动频率；

6）根据步骤5)中所设巡视任务，自动启用站端系统设备，对变电站环境、设施、设备进行定时扫描、定点观察，自动抓拍；

7）站端系统对步骤6)中抓拍图片进行智能图像分析，识别环境、设施、设备状态图像信息，并转化为数字化信息、告警信息，生成巡视记录；

进一步的，当巡视场景中出现变电站区域全景、站用设施全景及一二次设备全景时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别环境是否有异常；识别设施是否完整，是否锈蚀，有无鸟巢、蜂窝、飘带等异物，固定装置是否缺失；识别设备是否锈蚀，设备周围是否有油迹，判定是否漏油。站端智能分析主机将识别信息发送到主服务器，主服务器将信息记录与相应的巡视记录里；

进一步的，当巡视场景中出现一、二次设备温度表计、油位表计、压力表计、电流表计、电压表计、sf6仪表等指针型表计时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别指针角度结合表计量程进而确定表计数据，进一步的与设定的预报警值进行比对，获得预报警信息；站端智能分析主机将识别得到的表计数值及预报警信息发送到主服务器，主服务器将信息记录与相应的巡视记录里；

进一步的，当巡视场景中出现二次设备电流、电压、电量等数显仪表及数显保护屏时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别数显仪表数字及保护屏文本信息，进一步的与设定的预报警值进行比对，获得预报警信息；站端智能分析主机将识别得到的将仪表数值、保护屏信息及预报警信息发送到主服务器，主服务器将信息记录与相应的巡视记录里；

进一步的，当巡视场景中出现二次设备开关、压板、旋钮、指示灯时，所述站端智能分析主机利用智能图像识别技术，识别开关开合状态、压板闭合状态、指示灯亮灭状态、旋钮角度，进一步将旋钮角度与角度状态信息结合识别旋钮指示状态；站端智能分析主机将识别信息发送到主服务器，主服务器将信息记录与相应的巡视记录里；

进一步的，当巡视场景中出现一二次设备套管、母线、电缆、绝缘子、引线、接头、触头、线夹时，所述测温型热成像网络云台利用精准热成像在线测温技术，测量设备温度并记录温差大于10k相别，并将测量结果发送到主服务器，主服务器将信息记录于相应的巡视记录里，并建立设备测温台账；

进一步的，当巡视场景中出现开关柜母排、电缆、触头时，所述无线测温装置利用在线测温技术，测量设备温度并记录温度变化大于2k设备，将测量结果汇集到站端智能分析主机，并发送到主站服务器，主站服务器将信息记录于相应的巡视记录里，并建立设备测温台账。

系统对于以上场景可自动分析并记录巡视结果。

8）站端系统主动将步骤7)中巡视记录上传到主站系统，并通过系统提示、短信告知形式提示运维人员对巡视记录进行人工复核确认，形成巡视报告，完成巡视任务。人工复核内容包括：步骤7）描述场景意外的巡视场景、巡视结果为待确定的内容、巡视结果为异常的内容。巡视报告内容包括：巡视单位、巡视任务、巡视时间、巡视人、巡视设备、巡视部件、巡视标准、巡视场景、巡视结果、图片记录、备注、签名项；

9）运维人员通过系统查看指定日期、指定变电站的巡视报告，完成对巡视工作的复查。

最后，还应说明，上述举例和说明也并不仅限于上述实施例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。