本发明涉及电力设备监测预警，尤其涉及一种变电站三维立体作业吊车防外破预警系统。
背景技术：
1、变电站是电力系统中的一个重要组成部分，主要作用是将高电压的电能转化为低电压，供给用户使用，它通过变压器、断路器、开关设备等设备，完成电能的变换和分配，变电站通常用于电力传输过程中的不同阶段，确保电能可以高效、稳定地输送到各个区域。
2、由于变电站通常设施密集、空间有限，且许多设备位于高空或地下，三维立体作业吊车能够在有限的空间内进行精确吊装，适用于电力设备的安装、检修、维护等工作，它广泛应用于电力设备的安装、检修和维护，凭借其智能化的控制系统、高承载能力和灵活的操作特点，在保证安全的同时，提高了变电站作业效率。
3、变电站内的工作环境复杂，设备密集，吊车操作需要精确，吊车在进行电力设备安装、检修或维护过程中，目前仅通过监控和雷达探知，不仅容错率低，且及其考验操控员技术经验，细微操作失误都容易对周围设施、设备或环境造成外部破坏，进而引发电力事故。因此本发明提出了一种变电站三维立体作业吊车防外破预警系统，以解决上述背景技术中提到的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种变电站三维立体作业吊车防外破预警系统。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、一种变电站三维立体作业吊车防外破预警系统，包括环境感知模块、动态预警与防碰撞模块、数据融合与决策模块、人机交互操作模块以及系统自诊断与维护模块；
4、所述环境感知模块负责实施感知吊车周围环境，收集与分析周围的障碍物信息；所述动态预警与防碰撞模块负责实时监测吊车与周围障碍物的距离与位置；所述数据融合与决策模块将来自各类传感器的数据进行融合，生成环境数据；所述人机交互操作模块为操作员提供与系统的互动界面；所述系统自诊断与维护模块负责监测系统各个部件的工作状态；
5、所述动态预警与防碰撞模块的运行过程包括以下步骤：
6、基于所述环境感知模块中的各类环境传感器，实时采集周围环境数据，并将收集的数据传输到所述数据融合与决策模块；
7、基于所述数据融合与决策模块分析处理得到的信息，系统生成吊车周围的实时三维环境图，标出各个障碍物的位置、形状及距离，系统使用计算机视觉、图像处理或深度学习算法来识别和分类障碍物，并将生成的信息传输到所述动态预警与防碰撞模块；
8、基于所述系统生成的三维环境图及障碍物信息，动态预警与防碰撞模块根据吊车的当前位置、速度、运动轨迹与周围障碍物的相对位置，系统进行碰撞风险评估，判断是否存在潜在碰撞风险，根据评估结果，系统为每个潜在的碰撞事件分配一个风险等级，并决定相应的响应策略。
9、优选地，所述动态预警与防碰撞模块根据吊车的当前位置、速度、运动轨迹与周围障碍物的相对位置，生成实时风险评估曲线，并根据如下碰撞风险函数，评估风险等级：
10、
11、其中是吊车的最大速度，防止无穷大风险值；一个是吊车的最大加速度，用来规范加速度的影响；表示距离越小，风险越高；表示相对速度越大，风险越高，且标准化为最大速度比值；表示加速度的影响，较大的加速度表示吊车在快速调整，增加了避让或刹车的风险。
12、优选地，所所述环境感知模块包括激光雷达、超声波传感器，高清摄像头与视觉处理系统、红外传感器；其中激光雷达能够提供三维空间的高精度点云数据，用于感知周围障碍物的距离和位置；超声波传感器用于测量吊车与周围物体的距离；高清摄像头获取周围的实时图像，结合计算机视觉技术，能够识别障碍物、人员及设备的位置信息；红外传感器用于低光环境或夜间作业时帮助吊车感知周围不可见的障碍物或物体温度差异。
13、优选地，所所述动态预警与防碰撞系统结合激光雷达和视觉传感器数据，计算吊车的运动路径，并对其进行动态调整，若系统检测到障碍物即将接近吊车的作业路径，自动调整吊车行驶路线，避开障碍，根据传感器数据，系统将实时分析吊车是否会与障碍物发生碰撞。
14、优选地，所所述人机交互操作模块通过可视化界面与实时数据展示，帮助操作员通过车载显示屏或移动终端实时查看吊车周围的环境数据，系统会根据环境变化显示三维地图、警报信息和建议操作；
15、当吊车接近危险区域时，系统会通过声音警报或震动反馈提醒操作员。
16、优选地，所所述系统自诊断与维护模块能够自动检测各个传感器、控制系统的工作状态，实时反馈系统是否出现故障或失效。7.根据权利要求1所述的变电站三维立体作业吊车防外破预警系统，其特征在于，维护模块支持远程诊断和技术支持，能够在系统出现问题时，技术团队通过远程连接实时查看问题，进行排查和修复。
17、优选地，所风险评级以及相应决策传输到所述人机交互操作模块，模块会根据风险等级触发不同级别的预警，操作员通过显示屏、声音报警或震动反馈方式接收到预警信息，立即采取措施避免碰撞。
18、优选地，所当遇到高风险情况，所述防碰撞模块会启动自动避障机制，自动调整吊车的行驶路径或位置，确保与障碍物保持安全距离。
19、优选地，所基于所述系统自诊断与维护模块，上述所有预警事件和系统决策都被记录下来，以便后续分析与优化，基于实际操作数据，系统会不断学习并优化碰撞预测模型，提高预警的准确性和响应速度，所述自诊断模块会定期检查其传感器和执行系统的工作状态，确保系统的健康运行，在发生故障或传感器精度偏差时，系统会自动通知维护人员进行检查和修复，避免系统运行不稳定。
20、优选地，所述人机交互操作模块通过可视化界面与实时数据展示，帮助操作员通过车载显示屏或移动终端实时查看吊车周围的环境数据，系统会根据环境变化显示三维地图、警报信息和建议操作，通过可视化界面，操作员可以更清楚地了解吊车当前的作业情况，做出及时调整；
21、当吊车接近危险区域时，系统会通过声音警报或震动反馈提醒操作员，在高风险情况下，系统还可以触发自动化安全停机，确保吊车停止运动以避免事故发生。
22、优选地，所述系统自诊断与维护模块能够自动检测各个传感器、控制系统的工作状态，实时反馈系统是否出现故障或失效，若出现故障，系统会向操作员发出警告，并标明故障部位，便于快速修复；
23、维护模块支持远程诊断和技术支持，能够在系统出现问题时，技术团队通过远程连接实时查看问题，进行排查和修复，确保吊车作业的持续性和安全性。
24、相比现有技术，本发明的有益效果为：
25、1、本发明采用多种传感器数据融合的方式，确保系统能够在三维空间内精确感知周围环境并做出反应，尤其是在变电站这样复杂且空间狭小的环境中，传感器融合可以显著提高环境感知的全面性和精度，系统能进行危险预测和智能决策，且系统不仅能够实时做出反应，还能够根据历史数据和环境变化进行自我学习和优化，从而在不同作业条件下提供最优的预警策略；
26、2、本发明系统不仅依赖自动化操作，如自动路径规划、刹车机制等，还允许人工干预，以便在特殊情况下，操作员能够根据具体需求做出灵活的调整，通过直观的三维地图展示，操作员能够随时了解作业环境及吊车状态，降低由于环境不清晰导致的误操作风险。