一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统的制作方法

本实用新型涉及电力安全生产风险管控的技术领域，具体涉及一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统。

背景技术：

电力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，电力作业中存在的风险已呈现出越来越复杂的趋势。针对当前电力作业中仍存在施工单位对安装工艺不熟悉、设计监理单位失职、运行单位日常运维不负责任、安全基础管理薄弱等重要问题，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。

人工智能技术是现代信息社会发展的关键技术之一。人工智能就是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人智能的理论、方法、技术及应用系统，包括图像识别、文本识别、智能语音语义处理、人脸识别等关键技术。国家工信部《高端智能再制造行动计划（2018-2020）》（工信部节〔2017〕265号）提出“加强高端智能再制造关键技术创新与产业化应用”、“推动智能化再制造装备研发与产业化应用”、“实施高端智能再制造示范工程”等任务要求。《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、rfid、人脸识别技术手段，实现电力作业人员资质管理、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”。可见，人工智能技术系管控作业风险问题的有效途径。由于电力作业全过程中，风险管控信息种类繁多，信息来源渠道复杂多样，信息管控条件变换不定等一系列复杂情况，使得风险管控数据难以有效对接转换，多种数据（结构化与非结构化）之间有效信息难以准确提取，实时监督系统存在管控信息难以有效融合等问题。

鉴于此，须针对集约化应用电力作业实时监督系统的痛点难点问题，基于数据融合处理技术，研发可部署在省级电网应急指挥中心的电力作业实时监督系统，实现对于作业风险的及时预控和处理，需要提高海量数据的挖掘效率，降低算法的时间复杂度，满足系统对于风险的良好响应速度，进而为管控作业风险提供技术支撑。

技术实现要素：

为了实现实时监督，需要构建一个基础设施，本实用新型提供了一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统，具体技术方案如下：

一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统，包括接口服务器、主站系统、场景记录仪、数字移动终端、视频监控系统和短信发送装置；

所述接口服务器、主站系统、短信发送装置分别部署在省级电网信息中心机房中，所述接口服务器、短信发送装置分别与主站系统连接；所述场景记录仪、数字移动终端、视频监控系统均部署在作业现场，并在省级电网应急指挥中心所辖不同作业现场之间转移应用，所述场景记录仪与数字移动终端连接，所述数字移动终端、视频监控系统分别与主站系统连接；

所述视频监控系统用于采集作业现场的设备运行的视频图像，并将采集到的作业现场的设备运行的视频图像实时传输至主站系统；所述场景记录仪用于采集作业现场的设备运行的视频流、关键帧图像，并将采集到的作业现场的设备运行的视频流、关键帧图像传输至数字移动终端；所述数字移动终端用于接收场景记录仪传输的视频流、关键帧图像，并将视频流、关键帧图像传输至主站系统；所述主站系统用于收集数字移动终端、视频监控系统采集管理得到的视频流、关键帧图像和视频图像信息。

进一步地，所述接口服务器包括资产管理系统接口服务器、调度自动化系统接口服务器、4a平台接口服务器、地理信息系统接口服务器、气象系统接口服务器和企业规范性文件库接口服务器。

进一步地，所述主站系统包括交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器、无线通信基站；

所述交换机部署在省级电网应急指挥中心信息机房内，所述交换机分别与数据库服务器、目录服务器、应用服务器、固定终端、移动终端连接；所述数据库服务器部署在省级电网信息中心的信息机房内；

所述目录服务器部署在省级电网信息中心的信息机房内；

所述应用服务器部署在省级电网信息中心的信息机房内

；所述无线通信基站部署在省级电网信息中心的信息机房内，通过基于lte技术的无线通信专网与数字移动终端进行数据、指令交互；

所述应用服务器分别与交换机、数据库服务器、目录服务器、无线通信基站通过光纤连接，所述数据库服务器、目录服务器分别与交换机通过光纤连接。

进一步地，所述数据库服务器、目录服务器、应用服务器分别配置有cpu。

进一步地，所述无线通信基站选用lte230型无线通信基站设备。

进一步地，所述视频监控系统包括视频处理单元和摄像机，所述视频处理单元与摄像机连接，所述摄像机采用64路摄像机；所述视频处理单元采用ds-8516eh型或ivp4000型站端视频处理单元，所述ds-8516eh型或ivp4000型站端视频处理单元通过电力综合数据网与主站系统进行数据交互。

进一步地，所述场景记录仪采用eosensts3型或x2型可移动式摄影机。

进一步地，所述数字移动终端采用denverⅱa57架构的6核处理器作为主控芯片，所述数字移动终端搭载有无线通信终端，所述无线通信终端选用cpe型或者嵌入式cpe型无线通信终端，并与场景记录仪交换数据；所述主控芯片以tegraparker为核心。

进一步地，所述短信发送装置采用me45型cdma短信模块或者gm-82型gps短信模块。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统，包括主站系统、数字移动终端、场景记录仪、视频监控系统、短信发送装置，通过部署在省级电网信息中心的信息机房内的交换机与多个部署在不同变电站的视频监控系统交互数据，通过部署在省级电网信息中心的信息机房内的无线通信基站与多个部署在不同作业现场的数字移动终端交互数据，防止现场作业脱离监管。本实用新型率先建立可靠、统一、具备数据融合能力的电力作业实时监督系统，实现了远程可视化监督现场作业，破解了作业现场点多面广、现场监管力不从心的难题，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，一种基于数据融合处理的现场作业实时监督系统，包括接口服务器、主站系统、场景记录仪、数字移动终端、视频监控系统和短信发送装置；

接口服务器、主站系统、短信发送装置分别部署在省级电网信息中心机房中，接口服务器、短信发送装置分别与主站系统连接；场景记录仪、数字移动终端、视频监控系统均部署在作业现场，并在省级电网应急指挥中心所辖不同作业现场之间转移应用，场景记录仪与数字移动终端连接，数字移动终端、视频监控系统分别与主站系统连接；

视频监控系统用于采集作业现场的设备运行的视频图像，并将采集到的作业现场的设备运行的视频图像实时传输至主站系统；场景记录仪用于采集作业现场的设备运行的视频流、关键帧图像，并将采集到的作业现场的设备运行的视频流、关键帧图像传输至数字移动终端；数字移动终端用于接收场景记录仪传输的视频流、关键帧图像，并将视频流、关键帧图像传输至主站系统；主站系统用于收集数字移动终端、视频监控系统采集管理得到的视频流、关键帧图像和视频图像信息。

在实施例1中的接口服务器包括资产管理系统接口服务器、调度自动化系统接口服务器、4a平台接口服务器、地理信息系统接口服务器、气象系统接口服务器和企业规范性文件库接口服务器；

接口服务器包括资产管理系统接口服务器、调度自动化系统接口服务器、4a平台接口服务器、地理信息系统接口服务器、气象系统接口服务器、企业规范性文件库接口服务器采用现有技术，均配置有6颗4核e31231v3系列cpu，支持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于1.7吉赫兹；内存类型为ecc型，内存配置为不小于128吉字节的ddr4型内存，最大内存插槽总数不小于24；硬盘配置为2块600吉字节、10000转/分钟的串行连接ssd型硬盘。

在实施例1中的主站系统包括交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器、无线通信基站；

交换机部署在省级电网应急指挥中心信息机房内，配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口，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，通过电力综合数据网与数据库服务器、目录服务器、应用服务器、视频监控系统连接；

数据库服务器的数量为1套，部署在省级电网信息中心的信息机房内，通过交换机采集和存储场景记录仪、视频监控系统采集的数据，并按照q/csg1210027《远程移动安全接入平台技术规范第一分册技术框架》、q/csg1210007《数据传输安全标准》的要求为应用服务器提供数据服务。

目录服务器的数量为1套，部署在省级电网信息中心的信息机房内。

在实施例1中主站系统的数据库服务器、目录服务器分别配置有4颗10核xeone7v4系列cpu，支持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于2.0吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的ddr4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为2块600吉字节、10000转/分钟的串行连接scsi硬盘。

在实施例1中应用服务器的数量为2套，部署在省级电网信息中心的信息机房内，并采用冗余互为备用的方式运行；主站系统的应用服务器均配置有4颗8核xeone7v4系列cpu，支持超线程，缓存不小于25兆字节，原始主频不小于1.9吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的ddr4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为4块600吉字节、10000转/分钟的串行连接scsi硬盘；网卡配8个独立10/100/1000m-baset的以太网口；应用服务器用于集中监控、管理数字移动终端、场景记录仪、视频监控系统；作为人机交互web应用设备，远程监督、管控安全生产中人身风险和违规行为，并用于作业的任务、数据、报表及数据历史曲线等查询和分析用于集中监控、管理数字移动终端、场景记录仪、视频监控系统。

在实施例1中无线通信基站的数量为1套，部署在省级电网信息中心的信息机房内，通过基于lte技术的无线通信专网与1000套以内的场景记录仪进行数据、指令交互；无线通信基站选用1.8吉赫兹频段的td-lte型或230兆赫兹频段的lte230型无线通信基站设备。具体选型的差别如下：

当主站系统的无线通信基站采用选用1.8吉赫兹频段的td-lte型无线通信基站设备时，采用室内基带处理单元（basebandunit，bbu）+射频拉远单元（remoteraidounit，rpu）分布式架构，支持的频段为1785至1805兆赫兹，子载波间隔为15千赫兹，基站需支持1.4兆赫兹、3兆赫兹、5兆赫兹、10兆赫兹和20兆赫兹的工作带宽。无线通信基站单通道正常工作发射功率最大不低于12瓦（36通道配置）或20瓦（18通道），并支持以1db的颗粒度调整发射功率。

当主站系统的无线通信基站选用230兆赫兹频段的lte230型无线通信基站设备时，采用室内基带处理单元（basebandunit，bbu）+射频拉远模块（remoteraidounit，rpu）分布式架构，支持的频段为223.025至235兆赫兹，频率间隔为25千赫兹。无线通信基站单通道正常工作发射功率最大不低于6瓦。

在实施例1中应用服务器分别与交换机、数据库服务器、目录服务器、无线通信基站通过光纤连接，数据库服务器、目录服务器分别与交换机通过光纤连接。

在实施例1中的场景记录仪采用eosensts3型或x2型可移动式摄影机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍，其内置存储空间不小于256吉字节，感光度为6～15勒克司度，单位时间捕捉完整图像画面数的帧频率达400～2000帧/秒，色彩还原误差不应超过35ciel*a*b*色彩误差单位，标称像素总数大于或等于2000万像素，且大于理论极限分辨率的60%，数字移动终端选用数据线、红外、蓝牙外围接口与场景记录仪实现数据交换（数据同步和文件传输），其外围接口在数字移动端的物理实体表现为硬件接口或芯片。

在实施例1中的场景记录仪采用nvidia生产的tegraparker系列denverⅱa57架构的6核处理器作为主控芯片，场景记录仪搭载有无线通信终端，并按照q/csg1204022《电力无线专网技术规范》的要求，向主站系统实时传输移动终端采集的电力作业现场的设备运行的视频图像，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，选用数据线、红外、蓝牙外围接口与场景记录仪实现数据交换、数据同步和文件传输，其外围接口在场景记录仪的物理实体表现为硬件接口或芯片；主控芯片以tegraparker为核心，搭配8吉字节、50千兆位/秒带宽的lpddr4型内存，32吉字节容量的emmc闪存，作为soc架构的边缘计算平台。

在本实施例1中的视频监控系统包括视频处理单元、摄像机，摄像机采用64路摄像机，摄像机的镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍，视频处理单元采用ds-8516eh型或ivp4000型站端视频处理单元，视频处理单元采用ds-8516eh型或ivp4000型站端视频处理单元，支持通过4~20毫安和rs-485/232串口输入信号与720p编码格式的64路摄像机连接交互数据，并通过电力综合数据网与主站系统交互数据。

在实施例1中场景记录仪选用eosensts3型或x2型可移动式摄影机，其内置存储空间不小于256吉字节，感光度为6～15勒克司度，单位时间捕捉完整图像画面数的帧频率达400～2000帧/秒，色彩还原误差不应超过35ciel^*a^*b^*色彩误差单位，标称像素总数大于或等于2000万像素，且大于像高分辨率（理论极限分辨率）的60%；数字移动终端选用数据线、红外、蓝牙外围接口与场景记录仪实现数据交换（数据同步和文件传输），其外围接口在数字移动终端的物理实体表现为硬件接口或芯片。

在实施例1中数字移动终端采用nvidia生产的tegraparker系列denverⅱa57架构的6核处理器作为主控芯片，并按照yd/t1760《数字场景记录仪外围接口数据交换技术要求》，通过无线连接方式与1至10套场景记录仪实时交换现场作业的视频流、关键帧图像、坐标信息；主控芯片以tegraparker为核心，搭配8吉字节、50千兆位/秒带宽的lpddr4型内存，32吉字节容量的emmc闪存，作为soc架构的边缘计算平台；数字移动终端搭载的无线通信终端选用1.8吉赫兹cpe型或者230兆赫兹嵌入式cpe型无线通信终端。

在实施例1的短信发送装置部署在省级电网信息中心的信息机房内，采用me45型cdma短信模块或者gm-82型gps短信模块发送提醒信息，其信息传输速率大于300千比特每秒。短信发送装置通过短信通知安全监管相关人员主站系统发现的违规行为和作业风险，落实到位监督标准。

在本实施中，主站系统与数字移动终端之间的数据交互关系、扩展接口符合q/csg1204022-2017《电力无线专网技术规范》的规定，主站系统与接口服务器之间的数据交互关系、扩展接口符合gb/t36345-2018《信息技术通用数据导入接口》、gb/t36960-2018《信息安全技术鉴别与授权访问控制中间件框架与接口》的规定，主站系统与数字移动终端之间的数据交互关系、扩展接口符合q/csg1204016.2《中国南方电网有限责任公司数据网络技术规范第2部分综合数据网络技术要求》、q/csg1204012《中国南方电网有限责任公司通信网络生产应用接口技术规范》的规定，数字移动终端与场景记录仪之间的数据交互关系、扩展接口符合yd/t1760《数字场景记录仪外围接口数据交换技术要求》的规定。

主站系统的主要性能指标符合gb/t16260.2《软件工程产品质量第2部分：内部质量》、gb/t16260.3《软件工程产品质量第3部分：外部质量》、q/csg1204016.3《中国南方电网有限责任公司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，数字移动终端、场景记录仪的主要功能、性能指标符合gb/t36481《信息技术场景记录仪通用规范》的规定，视频监控系统的主要功能、性能指标符合gb/t28181《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》的规定。主站系统、视频监控系统的安全功能要求符合gb/t20271《信息安全技术信息系统通用安全技术要求》的规定，数字移动终端、场景记录仪的安全功能要求符合gb/t35278《信息安全技术场景记录仪安全保护技术要求》的规定。

在主站系统的具体安装部署过程中，首先将应用交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器部署在省级电网信息中心机房内的屏柜内，应用服务器的数量是2套，交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器、无线通信基站的数量是有且仅有一套。其次，将无线通信基站部署在省级电网应急指挥中心通信机房屏柜内，经身份鉴别、数据加密后远程归集数字移动终端采集的数据，并进行远程监控。再次，根据管控需要，将数字移动终端、场景记录仪搭配应用于电力作业现场（输电、变电、配电和基建领域），采集作业现场视频信息，并将数据上传至主站系统。

在接口服务器和短信发送装置的具体安装部署过程中，首先将资产管理系统、调度自动化系统、4a平台、地理信息系统、气象系统、企业规范性文件库部署在省级电网信息中心机房内的屏柜内，设备的数量均是有且仅有一套。其次，将短信发送装置部署在省级电网应急指挥中心通信机房屏柜内，经身份鉴别、数据加密后向既定安全监管人员、现场作业人员发送关于违规行为和作业风险的预警短信、指派任务的短信。再次，根据管控、分析需要，将作业计划、工作票、设备台账信息推送至主站系统。

在数字移动终端、场景记录仪、视频监控系统的具体安装部署过程中，首先将场景记录仪、视频监控系统部署在变电站设备区域内，视频监控系统采集作业现场的设备运行的视频图像，场景记录仪采集作业现场的设备运行的视频流、关键帧图像，并将数据上传至主站系统。最后，主站系统对作业现场的视频图像、视频流、关键帧图像进行归集得到全过程风险管控视频信息进行统计、分析和告警，并按照q/csg210001《中国南方电网有限责任公司安全生产风险管理工作规定》的要求，为广西电网相关安全监管人员提供统计分析、现场勘察、作业计划管理、视频图像远程监督、任务指派、违章/风险识别管理、资质管理等管控功能。

安全监管人员登录主站系统，查看作业现场视频信息、记录本单位（本专业、本领域）某一时段内（月/周/日等）现场监管人员坐标，确认作业现场均有监管人员到位监管，包括一般现场作业监管人员到场情况，大型试验作业、重要活动及特殊时段保供电工作相关领导到场情况等。到位人员到达现场能够利用数字移动终端记录各项安全措施落实情况，并实时回传系统。具体，安全监管人员通过主站系统及视频监控系统、数字移动终端、场景记录仪，监控辖区所有现场作业监管人员的图像或视频、电子表单等信息，实现作业监管及安全措施双到位，防止现场作业脱离监管范围。安全监管人员通过具备边缘计算能力的电力作业实时监督系统主要管控坠落、外力外物致伤、触电、烧（烫）伤、设备损坏、设备性能下降、被迫停运等人身风险和设备风险。

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。