变电站无人机群智能预警监控系统及方法与流程

本申请涉及变电站预警监控技术领域，特别涉及一种变电站无人机群智能预警监控系统及方法。

背景技术：

国内外关于无人机的研究很多，主要涉及军事、公安、应急救援等领域，电力系统的研究尚未系统的开展。众所周知，电力系统目前应用较为广泛的是视频监控系统、执法记录仪、智能机器人，但视频监控系统需要有大量且高清的摄像头配合，传统视频监控系统的固定摄像头较少，在对固定摄像头安装补点时，需涉及大量的停电操作，该方案会使投资成本升高，供电可靠性降低且对固定摄像头存在不信任问题；执法记录仪的应用较为单一，仅用于变电站人员的倒闸操作，该方案不利于设备的长远规划；智能机器人目前应用最为普遍，但智能机器人存在移动过慢无法对紧急情况进行迅速支援，以及在日常巡视过程中无法对变电站的架空设备进行巡视如线夹的锈蚀、脱落等情况。

随着调控一体化的深入推进，调度端、各巡维中心对变电站内一、二次设备运行状态的全覆盖、无死角远程监控的要求越来越高；以及随着电网规模的日益扩大，电网运行方式越来越复杂，安全生产形势严峻，风险增大。目前大部分变电站的室外固定摄像头相对较少，无法满足变电站远程监控和安全预警的要求。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种变电站无人机群智能预警监控系统及方法，以解决大部分变电站的室外固定摄像头相对较少，无法满足变电站远程监控和安全预警的问题。

一方面，根据本申请的实施例，提供了一种变电站无人机群智能预警监控系统，包括监控预警中心、变电站控制平台、无人机移动平台、安全防护设备、数据存储服务器、无人机群、计算机监控终端、调度自动化主站系统和变电站门禁系统，所述无人机群中的无人机包括无人机终端；

所述无人机移动平台与所述变电站控制平台连接；

所述无人机终端通过所述安全防护设备与所述变电站控制平台连接；

所述变电站控制平台、所述数据存储服务器及所述计算机监控终端分别与所述监控预警中心连接；

所述数据存储服务器与所述计算机监控终端连接；

所述变电站门禁系统与所述变电站控制平台连接；

所述调度自动化主站系统通过所述安全防护设备与所述监控预警中心连接。

进一步地，所述监控预警中心包括第一数据收发模块、图像处理模块、红外处理模块、数据分析模块、电网运行采集模块、报告生成模块、任务处理模块和数据输出模块；

进一步地，所述变电站控制平台包括第二数据收发模块、数据处理模块、电量分析模块、电子地图模块和任务接收模块。

进一步地，所述无人机移动平台包括充电装置、自检测装置和弹射启动模块。

进一步地，所述无人机终端包括电池电量模块、图像采集模块、感应模块、定位模块、音频模块、第三数据收发模块和无线通信模块；

进一步地，所述数据存储服务器包括数据配置模块、系统配置模块和历史数据存储模块；

进一步地，所述无人机群包括一次设备运维组、二次设备运维组和随从运维组，所述一次设备运维组、所述二次设备运维组和所述随从运维组分别包括架无人机。

进一步地，所述计算机监控终端包括任务输入模块，报告处理模块，告警显示模块，信息展示模块和数据查询模块。

另一方面，根据本申请的实施例，提供了一种变电站无人机群智能预警监控方法，包括：

步骤s1、变电站门禁系统和调度自动化主站系统向变电站控制平台推送信息，所述信息包括变电站有来访人员进入的信息，以及，设备故障跳闸或调度端远方遥控操作的信息，所述变电站控制平台分析处理所述信息，并向无人机群中目标无人机的无人机终端和无人机移动平台发送指令，所述无人机终端接收指令后自动断开与充电装置连接，所述无人机移动平台收到指令后启动弹射模块，无人机进入飞行预作业状态；

步骤s2、所述变电站控制平台检测目标无人机飞至预设检测位置，所述无人机终端实时拍摄现场画面并将电池电量信息、定位信息和图像信息实时回传至所述变电站控制平台；

步骤s3、所述变电站控制平台将所述电池电量信息、定位信息和图像信息处理后，推送至监控预警中心和所述无人机终端；

步骤s4、所述变电站门禁系统向所述变电站控制平台推送人员撤离现场的信息，所述变电站控制平台将返航信息和最优路径推送至所述无人机终端，命令所述目标无人机返航；

步骤s5、所述目标无人机返回所述无人机移动平台时，充电装置对所述目标无人机进行充电，所述无人机移动平台检测所述目标无人机的设备外观和安全性能，将检测结果推送至所述监控预警中心；

步骤s6、所述监控预警中心通过调用数据存储服务器的任务报告模板将步骤s1-s5所有信息记录在任务报告中，推送至计算机监控终端；

步骤s7、步骤s1-s6的实时信息存储在所述数据存储服务器中；

步骤s8、所述监控预警中心根据所述图像信息与所述数据存储服务器中的模板进行匹配，对变电站的开关、刀闸位置状态，设备的温度，变电站磁场、噪音进行识别以及对二次设备的压板状态和设备的运行状态灯进行校对，将校对信息推送至所述计算机监控终端；

步骤s9、步骤s1-s3和s8的产生的所有实时信息存储在所述数据存储服务器。

进一步地，所述步骤s3中还包括：

如果所述电池电量信息中电池电量低于预设电量，变电站控制平台将信息推送至补给无人机的无人机终端和无人机移动平台，补给无人机起飞正常并进入作业状态时，变电站控制平台将返航信息和最优路径推送至目标无人机，命令目标无人机返航；

所述变电站控制平台判断来访人员和目标无人机的位置情况；

如果来访人员处于警戒区内，变电站控制平台将告警信息传送至计算机监控终端和无人机终端，以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至人员行至安全区域，停止告警；或，

如果监控预警中心通过调用数据存储器中的告警触发条件，分析出已触发告警条件时，监控预警中心将信息推送至计算机监控终端和无人机终端；以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至人员行至安全区域，停止告警。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种变电站无人机群智能预警监控系统及方法，所述系统包括监控预警中心、变电站控制平台、无人机移动平台、安全防护设备、数据存储服务器、无人机群、计算机监控终端、调度自动化主站系统和变电站门禁系统，所述无人机群中的无人机包括无人机终端。本申请的系统及方法用于提供来访或作业人员的安全预警和设备故障或调度端远方遥控时对一二次设备进行校核的功能。本申请通过无线技术进行无人机终端和变电站控制平台之间信息的双向传输，通过局域网实现变电站控制平台、无人机移动平台和监控预警中心的信号双向传输；实现了对变电站来访或作业人员的安全预警功能，有效解决了传统视频监控系统的固定摄像头较少、存在监控盲区以及无法对违法、违规、违章作业及时预警等的问题。本申请可用于设备故障跳闸或调度端远方操作后的一二次设备运行状态的自动校核，也可用于变电站突发情况的应急支援和日常的专业巡维工作。同时，该无人机群组除传统功能外还可对变电站温度、磁场、噪音等多种检测量进行检测，解决了传统无人机需搭载大量传感器进行变电站多种作业的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请一优选实施例示出一种变电站无人机群智能预警监控系统的结构示意图；

图2为变电站无人机群的结构示意图；

图3为根据本申请一优选实施例示出一种变电站无人机群智能预警监控方法的流程图。

图示说明：

1-监控预警中心，11-第一数据收发模块，12-图像处理模块，13-红外处理模块，14-数据分析模块，15-电网运行采集模块，16-报告生成模块，17-任务处理模块，18-数据输出模块，2-变电站控制平台，21-第二数据收发模块，22-数据处理模块，23-电量分析模块，24-电子地图模块，25-任务接收模块，3-无人机移动平台，31-充电装置，32-自检测装置，33-弹射启动模块，4-安全防护设备，5-数据存储服务器，51-数据配置模块，52-系统配置模块，53-历史数据存储模块，6-无人机群，61-无人机终端，611-电池电量模块，612-图像采集模块，613-感应模块，614-定位模块，615-音频模块，616-第三数据收发模块，617-无线通信模块，7-计算机监控终端，71-任务输入模块，72-报告处理模块，73-告警显示模块，74-信息展示模块，75-数据查询模块，8-调度自动化主站系统，9-变电站门禁系统。

具体实施方式

参阅图1，本申请实施例提供一种变电站无人机群智能预警监控系统，包括监控预警中心1、变电站控制平台2、无人机移动平台3、安全防护设备4、数据存储服务器5、无人机群6、计算机监控终端7、调度自动化主站系统8和变电站门禁系统9，所述无人机群6中的无人机包括无人机终端61；

所述无人机移动平台3与所述变电站控制平台2连接；

所述无人机终端61通过所述安全防护设备4与所述变电站控制平台2连接；

所述变电站控制平台2、所述数据存储服务器5及所述计算机监控终端7分别与所述监控预警中心1连接；

所述数据存储服务器5与所述计算机监控终端7连接；

所述变电站门禁系统9与所述变电站控制平台2连接；

所述调度自动化主站系统8通过所述安全防护设备4与所述监控预警中心1连接。

具体地，所述监控预警中心1包括第一数据收发模块11、图像处理模块12、红外处理模块13、数据分析模块14、电网运行采集模块15、报告生成模块16、任务处理模块17和数据输出模块18；

第一数据收发模块11，电网运行采集模块15，报告生成模块16，任务处理模块17和数据输出模块18分别与数据分析模块14连接，图像处理模块12和红外处理模块13分别与第一数据收发模块11连接，图像处理模块12和红外处理模块13分别与数据分析模块14连接，电网运行采集模块15通过安全防护设备4与调度自动化主站系统8连接。

第一数据收发模块11用于接收变电站控制平台2上送的数据和发送监控预警中心1下发的数据，图像处理模块12和红外处理模块13用于处理变电站控制平台2上送的数据，电网运行采集模块15用于接收调度自动化主站系统8推送的电网实时运行信息及倒闸操作信息，数据分析模块14用于分析处理图像处理模块12、红外处理模块13、电网运行采集模块15、任务处理模块17推送的信息，任务处理模块17用于处理计算机监控终端7下发的任务，数据输出模块18用于将数据分析模块14处理结果推送至计算机监控终端7。

所述变电站控制平台2包括第二数据收发模块21、数据处理模块22、电量分析模块23、电子地图模块24和任务接收模块25。

第二数据收发模块21、数据处理模块22和任务接收模块25依次连接，第二数据收发模块21和数据处理模块22分别与电量分析模块23连接，电子地图模块24与数据处理模块22连接，任务接收模块25与第一数据收发模块11连接，变电站门禁系统9与第二数据收发模块21连接。

第二数据收发模块21用于发送无人机终端61上送的数据和接收数据处理模块22下发的数据，电量分析模块23用于分析无人机的电池电量信息，电子地图模块24用于存储根据变电站的拓扑连接关系建立变电站环境模型并依据环境模型设置人员、无人机群的安全区域和警戒区域等信息，任务接收模块25用于接收数据处理模块22上送的数据和接收监控预警中心1下发的数据，数据处理模块22用于处理第二数据收发模块21、电量分析模块23、任务接收模块25推送的信息。

所述无人机移动平台3包括充电装置31、自检测装置32和弹射启动模块33。

充电装置31、自检测装置32和弹射启动模块33分别与第二数据收发模块21和数据处理模块22连接。

所述无人机终端61包括电池电量模块611、图像采集模块612、感应模块613、定位模块614、音频模块615、第三数据收发模块616和无线通信模块617；

电池电量模块611、图像采集模块612、感应模块613、定位模块614和音频模块615分别与数据收发模块616连接，第三数据收发模块616和无线通信模块617连接，无线通信模块617与第二数据收发模块21通过安全防护设备4连接。

第三数据收发模块616用于发送电池电量模块611、图像采集模块612、感应模块613、定位模块614推送的信息，音频模块615用于对现场违法、违规、违章情况进行实时语音告警。

所述数据存储服务器5包括数据配置模块51、系统配置模块52和历史数据存储模块53；

数据配置模块51和历史数据存储模块53分别与数据分析模块14连接。

数据配置模块51用于存储设置监控对象的告警触发条件和依据作业指导书的要求编制任务报告模板，系统配置模块52用于存储预警监控系统的所有配置，历史数据存储模块53用于存储执行任务过程中产生的实时信息。

参阅图2，所述无人机群6包括一次设备运维组、二次设备运维组和随从运维组，所述一次设备运维组、所述二次设备运维组和所述随从运维组分别包括2架无人机。

计算机监控终端7包括任务输入模块71，报告处理模块72，告警显示模块73，信息展示模块74和数据查询模块75。

报告处理模块72，告警显示模块73和信息展示模块74分别与数据输出模块18连接，任务输入模块71与任务处理模块17连接，数据查询模块75与历史数据存储模块53连接。

参阅图3，本申请实施例提供一种变电站无人机群智能预警监控方法，包括：

步骤s1、变电站门禁系统和调度自动化主站系统向变电站控制平台推送信息，所述信息包括变电站有来访人员进入的信息，以及，设备故障跳闸或调度端远方遥控操作的信息，所述变电站控制平台分析处理所述信息，并向无人机群中目标无人机的无人机终端和无人机移动平台发送指令，所述无人机终端接收指令后自动断开与充电装置连接，所述无人机移动平台收到指令后启动弹射模块，无人机进入飞行预作业状态；

步骤s2、所述变电站控制平台检测目标无人机飞至预设检测位置，所述无人机终端实时拍摄现场画面并将电池电量信息、定位信息和图像信息实时回传至所述变电站控制平台；

步骤s3、所述变电站控制平台将所述电池电量信息、定位信息和图像信息处理后，推送至监控预警中心和所述无人机终端；

步骤s4、所述变电站门禁系统向所述变电站控制平台推送人员撤离现场的信息，所述变电站控制平台将返航信息和最优路径推送至所述无人机终端，命令所述目标无人机返航；

步骤s5、所述目标无人机返回所述无人机移动平台时，充电装置对所述目标无人机进行充电，所述无人机移动平台检测所述目标无人机的设备外观和安全性能，将检测结果推送至所述监控预警中心；

步骤s6、所述监控预警中心通过调用数据存储服务器的任务报告模板将步骤s1-s5所有信息记录在任务报告中，推送至计算机监控终端；

步骤s7、步骤s1-s6的实时信息存储在所述数据存储服务器中；

步骤s8、所述监控预警中心根据所述图像信息与所述数据存储服务器中的模板进行匹配，对变电站的开关、刀闸位置状态，设备的温度，变电站磁场、噪音进行识别以及对二次设备的压板状态和设备的运行状态灯进行校对，将校对信息推送至所述计算机监控终端；

步骤s9、步骤s1-s3和s8的产生的所有实时信息存储在所述数据存储服务器。

进一步地，所述步骤s3中还包括：

如果所述电池电量信息中电池电量低于预设电量，变电站控制平台将信息推送至补给无人机的无人机终端和无人机移动平台，补给无人机起飞正常并进入作业状态时，变电站控制平台将返航信息和最优路径推送至目标无人机，命令目标无人机返航；

所述变电站控制平台判断来访人员和目标无人机的位置情况；

如果来访人员处于警戒区内，变电站控制平台将告警信息传送至计算机监控终端和无人机终端，以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至人员行至安全区域，停止告警；或，

如果监控预警中心通过调用数据存储器中的告警触发条件，分析出已触发告警条件时，监控预警中心将信息推送至计算机监控终端和无人机终端；以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至人员行至安全区域，停止告警。

变电站门禁系统和调度自动化主站系统可以单独向变电站控制平台推送信息，也可以同时向变电站控制平台推送信息，具体根据实际情况决定。

进一步地，所述步骤s1之前还包括：

根据变电站的拓扑连接关系建立变电站环境模型并依据环境模型设置人员、无人机群的安全区域和警戒区域存储在变电站控制平台中，设置监控对象的告警触发条件和依据作业指导书的要求编制任务报告模板存储在数据存储服务器中。

以上信息能根据拓扑关系和作业指导书的变化进行实时更新。

其中第一种可行的具体实施方式，当变电站有来访或作业人员时，本申请实施例提供一种变电站无人机群智能预警监控方法，包括：

1)根据变电站的拓扑连接关系建立变电站环境模型并依据环境模型设置人员、无人机群的安全区域和警戒区域存储在变电站控制平台的电子地图模块24中，设置监控对象的告警触发条件和依据作业指导书的要求编制任务报告模板存储在数据存储服务器5的数据配置模块51中，以上信息能根据拓扑关系和作业指导书的变化进行实时更新。

2)变电站门禁系统9向变电站控制平台2的第二数据收发模块21推送信息，所述信息包括变电站有来访人员进入的信息，所述变电站控制平台2的数据处理模块22分析处理所述信息，并向随从无人机群中目标无人机的无人机终端61的第三数据收发模块616和无人机移动平台3的弹射启动模块33发送指令，所述无人机终端61的第三数据收发模块616接收指令后自动断开与充电装置连接，所述无人机移动平台3的弹射启动模块33收到指令后启动弹射模块，无人机进入飞行预作业状态；

3)无人机飞至来访或作业人员上空的指定高度时，数据处理模块22经分析下发作业执行的命令，无人机通过图像采集模块612对现场画面进行实时拍摄并通过第三数据收发模块616将电池电量信息、定位信息、图像信息实时回传至变电站控制平台2的第二数据收发模块21。

4)变电站控制平台2的数据收发模块21将回传的信息推送至电量分析模块23和数据处理模块22，并将处理后信息推送至监控预警中心1的第一数据收发模块11和无人机终端61的第三数据收发模块616。

a.变电站控制平台2的数据处理模块22通过调用电子地图模块24来判断人员、无人机的位置情况，如果来访人员处于警戒区内，变电站控制平台2的数据处理模块22将告警信息传送至计算机监控终端7和无人机的第三数据收发模块616，并以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至人员行至安全区域则停止告警；

b.如果无人机电池电量低需返回充电时，变电站控制平台2的数据处理模块22将信息推送至随从无人机群中的补给无人机的第三数据收发模块616和无人机移动平台3的弹射启动模块33，补给无人机起飞正常并进入作业状态时，变电站控制平台2的数据处理模块22将返航信息和通过调用电子地图规划的最优路径推送至目标无人机的第三数据收发模块616并命令其返航；

c.如果监控预警中心1的数据分析模块14通过调用数据存储服务器5的数据配置模块51中的告警触发条件时，分析出已触发告警条件时，则监控预警中心1的第一数据收发模块11将信息推送至计算机监控终端7和无人机的第三数据收发模块616，并以语音报警的形式通知来访人员和监控预警中心的值班人员，直至现场满足条件，停止告警。

5)当人员撤离现场后，变电站门禁系统9向变电站控制平台2的第二数据收发模块21推送信息，变电站控制平台2的数据处理模块22将返航信息和通过调用电子地图规划的最优路径推送至无人机的第三数据收发模块616，命令其返航。

6)无人机群在任务执行完毕返回无人机移动平台3时，充电装置对无人机进行充电，自检测装置32对无人机的设备外观、安全性能进行检测并将检测结果推送至监控预警中心1的数据分析模块14，等待变电站控制平台2的数据处理模块22下发任务。

7)监控预警中心1的数据分析模块14通过调用数据存储服务器5的任务报告模板将步骤1)-步骤6)信息记录在任务报告中并将信息推送至计算机监控终端7。

8)步骤1)-步骤7)的实时信息存储在所述数据存储服务器5的历史数据存储模块53中，方便日后调阅取证。

其中另一种可行的具体实施方式，当设备故障跳闸或调度端远方遥控操作时，本申请实施例提供一种变电站无人机群智能预警监控方法，包括：

①根据变电站的拓扑连接关系建立变电站环境模型并依据环境模型设置人员、无人机群的安全区域和警戒区域存储在变电站控制平台的电子地图模块24中，设置监控对象的告警触发条件和依据作业指导书的要求编制任务报告模板存储在数据存储服务器5的数据配置模块51中，以上信息能根据拓扑关系和作业指导书的变化进行实时更新。

②当设备故障跳闸或调度端远方遥控操作时，调度自动化主站系统8将信息推送至监控预警中心1的电网运行采集模块15，电网运行采集模块15将信息推送至变电站控制平台2的数据处理模块22。

③变电站控制平台2的数据处理模块22经分析处理后将信息推送至无人机群中的一次设备运维组和二次设备运维组的目标无人机的第三数据收发模块616和无人机移动平台3的弹射启动模块33，目标无人机的第三数据收发模块616收到指令后自动断开与充电装置的连接，无人机移动平台3的弹射启动模块33收到指令后启动弹射模块，无人机进入飞行预作业状态。

④当变电站控制平台2的数据处理模块22检测到无人机到达目标检测点时，数据处理模块22经分析下发作业执行的命令，无人机通过图像采集模块612和感应模块613对现场画面进行实时拍摄并通过第三数据收发模块616将电池电量信息、定位信息、图像信息实时回传至变电站控制平台2的第二数据收发模块21。

⑤变电站控制平台2的数据收发模块21将信息推送至电量分析模块23和数据处理模块22，并将信息推送至监控预警中心1的第一数据收发模块11和无人机的第三数据收发模块616。监控预警中心1的数据分析模块14根据无人机组回传的实时图像信息与存储在数据存储服务器5中的数据配置模块51中的模板进行匹配，对变电站的开关、刀闸位置状态和设备的温度及变电站磁场、噪音进行识别以及对二次设备的压板状态和设备的运行状态灯进行校对，同时将校对信息推送至计算机监控终端7的报告生成模块16。

⑥步骤①-⑤产生的所有实时信息存储在数据存储服务器5的历史数据存储模块53中，方便日后调阅取证。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种变电站无人机群智能预警监控系统及方法，所述系统包括监控预警中心1、变电站控制平台2、无人机移动平台3、安全防护设备4、数据存储服务器5、无人机群6、计算机监控终端7、调度自动化主站系统8和变电站门禁系统9，所述无人机群6中的无人机包括无人机终端61。本申请的系统及方法用于提供来访或作业人员的安全预警和设备故障或调度端远方遥控时对一二次设备进行校核的功能。本申请通过无线技术进行无人机终端61和变电站控制平台2之间信息的双向传输，通过局域网实现变电站控制平台2、无人机移动平台3和监控预警中心1的信号双向传输，实现,对变电站来访或作业人员的安全预警功能，有效解决传统视频监控系统的固定摄像头较少、存在监控盲区以及无法对违法、违规、违章作业及时预警等的问题；本申请可用于设备故障跳闸或调度端远方操作后的一二次设备运行状态的自动校核，也可用于变电站突发情况的应急支援和日常的专业巡维工作。同时，该无人机群6除传统功能外还可对变电站温度、磁场、噪音等多种检测量进行检测，解决传统无人机需搭载大量传感器进行变电站多种作业的缺点。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。