专利名称：基于变电站智能机器人巡检系统及其变电站操作监护方法
技术领域：
本发明涉及一种基于变电站智能机器人巡检系统及其变电站操作监护方法，属于变电站自动化控制领域。
背景技术：
在变电站中进行操作或作业时，无论是正常运行中的倒闸操作，还是异常发生中的事故处理，甚至是现场的设备维护检修，都需要专人进行操作作业的监护。在正常的电力设备倒闸操作，采用操作票制度，工作时，需要监护人员唱票，作业人员按照操作票内容进行操作，监护人员对作业人员的操作进行审核，以保障作业的安全和准确实施。监护人员需要较丰富的知识和经验，对现场情况和作业步骤做出准确的判断。但是随着变电站无人值班和少人值班的推广，变电站值班人员越来越少。现有安防视频系统由于摄像头安装数量较少，安装位置不合理，不能达到远程监护的要求。如果大量安装摄像头，系统造价大和维护费用太多。为解决上述问题，国内外许多机构都对此进行了深入的研究，主要的研究成果包括1、国家知识产权局与2005年12月14日公告的专利号2004100M231. 2，名称为 “变配电设备智能自动巡检机器人”的专利中提出了一个采用机器人自动巡检变电设备运行状况的技术方案，该发明主要实现对变电站内设备温度和可见光视频等信息的自动采集。2、国家知识产权局与2011年5月18日公告的专利号201110002034. 0，名称为“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”的专利中提出将“智能视频系统”接入顺序化控制系统代替原来的人工确认。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下问题1、“变配电设备智能自动巡检机器人”并未提出采用相应的监护方法，。2、“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”虽然推出了顺控操作的视频校核，但并未提出事故处理和检修作业的视频监护方法，并且其使用的“智能视频系统”，需在变电站所有设备位置安装图像采集设备，系统复杂，投资巨大。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述现有技术的不足，提供一种基于变电站智能机器人巡检系统及其变电站操作监护方法，系统简单、灵活、且投资较小，能满足全天候工作需求。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种基于变电站智能机器人巡检系统的变电站操作监护方法，它的步骤为1)监护人员位于远程集中监控中心，操作远程集中监控系统建立与变电站本地后台监控分析系统的通信连接，接管智能巡检机器人的控制权；2)根据操作作业需求，向变电站智能巡检机器人下发设备检测命令；
3)智能巡检机器人通过最优路径规范，自动导航到作业点，传回实时监控视频；4)操作作业人员在现场到位，做好防护及准备工作，通过智能巡检机器人的音视频设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告准备完毕，等待作业指令；5)远程集中监控中心的监护人员根据倒闸操作工作票、事故处理步骤或检修步骤，通过智能巡检机器人的音视频设备，下达单操作作业指令给操作作业人员；6)现场操作作业人员根据指令，进行现场操作作业，监护人员通过智能巡检机器人视频对现场人员的操作作业进行监护；7)如有监护角度不合适，监护人员命令暂停操作作业，遥控智能巡检机器人移动到合适位置或调整智能巡检机器人的云台到合适的角度，然后继续监护工作；8)现场操作作业人员完成指令内容后，通过智能巡检机器人的音视频设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告该步骤作业完毕，等待下一步作业指令；9)完成所有操作作业任务后，监护人员命令作业人员清理装备并离场，控制智能巡检机器人自主回充电室充电，作业完毕。所述步骤幻中，智能巡检机器人接收到设备检测命令后，自动计算本身的位置和姿态，计算待检测设备所处的RFID点，并根据最优路径规划算法计算最优路径，并沿最优路径向目标RFID点运行，智能巡检机器人到达目标点后，调用已经提前设置好并存储在数据库中的云台预置位，采集相关设备的可见光图像和红外图像，并通过无线网桥上传到变电站本地后台监控分析系统，并转发至远程集中监控系统。一种基于变电站智能机器人巡检系统，它包括智能巡检机器人，智能巡检机器人通过无线局域网与变电站本地后台监控分析系统通信，变电站本地后台监控分析系统则与远程集中监控系统通信；其中智能巡检机器人上增设有音视频装置，音视频装置与视频服务器连接；所述变电站本地后台监控分析系统为安装于变电站内运行有智能巡检机器人控制后台程序的变电站本地后台监控计算机，变电站本地后台监控计算机安装有麦克风和音响设备；所述远程集中监控系统为安装于集中监控中心或省调、地调，运行有智能巡检机器人控制集中监控后台程序的远程集中监控系统计算机，远程集中监控系统计算机安装有麦克风和音响设备；远程集中监控系统与变电站本地后台监控分析系统采用光纤网络连接。所述音视频装置包括可见光摄像机和/或红外摄像机、扬声器和拾音器。所述智能巡检机器人安装有驱动器、电源和控制计算机的机器人本体，与机器人本体相连的磁传感器和RFID传感器，安装在机器人本体上方的云台，安装在外壳上的拾音器和扬声器与视频服务器相连，安装在云台上方的可见光摄像机和/或红外摄像机、雨刷和辅助光源，各设备均与控制计算机连接。所述智能巡检机器人的结构采用中国第2009200294 号发明专利中的机器人结构。本方法的有益效果包括1、本发明基于变电站智能巡检机器人实现变电站操作作业的远程监护，可以减轻监护人员的劳动强度，缩短操作时间；
2、多站集控，减少监护人员转场奔波时间，提高监护人员的工作效率；3、本发明机器人移动监护，可实现多角度监护，消除固定摄像头监控的死角；4、系统简单、灵活、且投资较小。
图1为基于变电站智能机器人巡检系统的变电站操作作业监护方法流程图。图2为基于变电站智能机器人巡检系统的变电站操作作业监护方法数据流示意图。其中，1.智能巡检机器人，11.可见光摄像机和/或红外摄像机，12.扬声器，13拾音器，14.视频服务器，2.变电站本地后台监控分析系统，21.变电站本地后台监控计算机， 3.远程集中监控系统，31.远程集中监控系统计算机，32.显示器，33.麦克风，34.电脑音响。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。图1、图2、图3中，一种基于变电站智能机器人巡检系统，它包括智能巡检机器人 1，智能巡检机器人1通过无线局域网与变电站的本地后台监控分析系统2通信，本地后台监控分析系统2则与远程集中监控系统3通信；其中智能巡检机器人1上增设有音视频装置，音视频装置与视频服务器14连接；所述变电站本地后台监控分析系统2为安装于变电站内，并运行有变电站智能巡检机器人控制后台程序的变电站本地后台监控计算机，变电站本地后台监控计算机安装有麦克风33和音响设备34 ；所述远程集中监控系统3为安装于集中监控中心或省调、地调，运行有变电站智能巡检机器人控制集中监控后台程序的远程集中监控系统计算机，远程集中监控系统计算机也安装有麦克风33和音响设备34 ；远程集中监控系统3与变电站本地后台监控分析系统2采用光纤网络连接。所述音视频装置包括可见光摄像机和/或红外摄像机11、扬声器12拾音器13。所述智能巡检机器人1安装有驱动器、电源和控制计算机的机器人本体，与机器人本体相连的磁传感器和RFID传感器，安装在机器人本体上方的云台，安装在外壳上的拾音器和扬声器与视频服务器相连，安装在云台上方的可见光摄像机、红外摄像机、雨刷和辅助光源，各设备均与控制计算机连接。智能巡检机器人1端采用拾音器13采集声音转化为模拟电信号，视频服务器14 采集压缩转化为数字信号，通过无线局域网和光纤局域网传输，远程集中监控系统计算机 31对数字信号进行解码，通过计算机音响播放；远程集中监控系统计算机31的麦克风进行声音采集转化为模拟电信号，远程集中监控系统计算机31通采集压缩转化为数字信号，通过无线局域网和光纤局域网传输，视频服务器对数字信号进行解码，通过扬声器进行播放。所述智能巡检机器人的结构采用中国第2009200294 号发明专利中的机器人结构。实施例1
为进一步揭示本发明的技术方案，兹结合一具体倒闸操作说明本发明的实施方式。假定济菏II线刀闸位于1号RFID点，刀闸检测云台预制位16号，倒闸操作顺控操作步骤为(1)合上济菏II线1号刀闸(2)检查济菏II线刀闸确已合上(3)操作结束本发明实现的具体方式如下1、监护人员位于远程集中监控中心，操作远程集中监控系统3建立与变电站本地后台监控分析系统2的通信连接，接管智能巡检机器人1的控制权；2、根据操作作业需求，向变电站智能巡检机器人1下发“济菏II线刀闸”设备检测命令；3、变电站智能巡检机器人1接收到设备检测命令后，自动计算本身的位置和姿态，计算待检测设备所处的RFID点，并根据最优路径规划算法计算最优路径，并沿最优路径向目标1号RFID点运行，变电站智能巡检机器人1到达目标点后，调用已经提前设置好并存储在数据库中的16号云台预置位，采集相关设备可见光和红外图像，并通过无线网桥上传到本地后台监控分析系统，并转发至远程集中监控系统3 ；4、操作作业人员在现场到位，做好防护及准备工作，通过变电站智能机器人1的音视频设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告准备完毕，等待作业指令；5、远程集中监控中心的监护人员调整云台角度，确保监护人员和作业区域在视频拍摄区中；6、远程集中监控中心的监护人员，通过变电站智能机器人1的音视频设备，下达 “合上济菏II线刀闸”指令给操作作业人员；7、现场操作作业人员根据指令，“合上济菏II线刀闸”，监护人员通过智能巡检机器人1视频对现场人员的操作作业进行监护；8、现场操作作业人员完成指令内容后，通过变电站智能机器人1巡检系统的双向语音设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告该步骤作业完毕，等待下一步作业指令；9、远程集中监控中心的监护人员，通过变电站智能机器人1的音视频设备，下达 “检查济菏II线刀闸确已合上”指令给操作作业人员；10、现场操作作业人员根据指令，“检查济菏II线刀闸确已合上”，监护人员通过智能巡检机器人视频对现场人员的操作作业进行监护；11、完成所有操作作业任务后，监护人员命令作业人员清理装备并离场，控制变电站智能巡检机器人1自主回充电室充电，作业完毕。通过本实施例说明本发明可以减轻监护人员的劳动强度，缩短操作时间；、多站集控，减少监护人员转场奔波时间，提高监护人员的工作效率；本发明机器人移动监护，可实现多角度监护，消除固定摄像头监控的死角。
权利要求
1.一种基于变电站智能机器人巡检系统的变电站操作监护方法，其特征是，它的步骤为1)监护人员位于远程集中监控中心，操作远程集中监控系统建立与变电站本地后台监控分析系统的通信连接，接管智能巡检机器人的控制权；2)根据操作作业需求，向变电站智能巡检机器人下发设备检测命令；3)智能巡检机器人通过最优路径规范，自动导航到作业点，传回实时监控视频；4)操作作业人员在现场到位，做好防护及准备工作，通过智能巡检机器人的音视频设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告准备完毕，等待作业指令；5)远程集中监控中心的监护人员根据倒间操作工作票、事故处理步骤或检修步骤，通过智能巡检机器人的音视频设备，下达单操作作业指令给操作作业人员；6)现场操作作业人员根据指令，进行现场操作作业，监护人员通过智能巡检机器人视频对现场人员的操作作业进行监护；7)如有监护角度不合适，监护人员命令暂停操作作业，遥控智能巡检机器人移动到合适位置或调整智能巡检机器人的云台到合适的角度，然后继续监护工作；8)现场操作作业人员完成指令内容后，通过智能巡检机器人的音视频设备，向远程集中监控中心的监护人员，报告该步骤作业完毕，等待下一步作业指令；9)完成所有操作作业任务后，监护人员命令作业人员清理装备并离场，控制智能巡检机器人自主回充电室充电，作业完毕。
2.如权利要求1所述的基于变电站智能机器人巡检系统的变电站操作监护方法，其特征是，所述步骤幻中，智能巡检机器人接收到设备检测命令后，自动计算本身的位置和姿态，计算待检测设备所处的RFID点，并根据最优路径规划算法计算最优路径，并沿最优路径向目标RFID点运行；智能巡检机器人到达目标点后，调用已经提前设置好并存储在数据库中的云台预置位，采集相关设备的可见光图像和红外图像，并通过无线网桥上传到变电站本地后台监控分析系统，并转发至远程集中监控系统。
3.一种基于变电站智能机器人巡检系统，其特征是，它包括智能巡检机器人，智能巡检机器人通过无线局域网与变电站本地后台监控分析系统通信，变电站本地后台监控分析系统则与远程集中监控系统通信；其中智能巡检机器人上增设有音视频装置，音视频装置与视频服务器连接；所述变电站本地后台监控分析系统为安装于变电站内运行有智能巡检机器人控制后台程序的变电站本地后台监控计算机，变电站本地后台监控计算机安装有麦克风和音响设备；所述远程集中监控系统为安装于集中监控中心或省调、地调，运行有智能巡检机器人控制集中监控后台程序的远程集中监控系统计算机，远程集中监控系统计算机安装有麦克风和音响设备；远程集中监控系统与变电站本地后台监控分析系统采用光纤网络连接。
4.如权利要求3所述的基于变电站智能机器人巡检系统，其特征是，所述音视频装置包括可见光摄像机和/或红外摄像机、扬声器和拾音器。
5.如权利要求3所述的基于变电站智能机器人巡检系统，其特征是，所述智能巡检机器人安装有驱动器、电源和控制计算机的机器人本体，与机器人本体相连的磁传感器和 RFID传感器，安装在机器人本体上方的云台，安装在外壳上的拾音器和扬声器与视频服务器相连，安装在云台上方的可见光摄像机和/或红外摄像机、雨刷和辅助光源，各设备均与控制计算机连接。
全文摘要
本发明涉及一种基于变电站智能机器人巡检系统及其变电站操作监护方法，能满足全天候工作需求。它的步骤为1)远程接管智能巡检机器人的控制权；2)向变电站智能巡检机器人下发设备检测命令；3)智能巡检机器人通过最优路径规范，自动导航到作业点，传回实时监控视频；4)操作作业人员在现场到位，等待作业指令；5)下达单操作作业指令给操作作业人员；6)通过智能巡检机器人视频对现场人员的操作作业进行监护；7)遥控智能巡检机器人移动到合适位置或调整智能巡检机器人的云台到合适的角度；8)该步骤作业完毕，等待下一步作业指令；9)完成所有操作作业任务后，控制智能巡检机器人自主回充电室充电，作业完毕。
文档编号H02J13/00GK102355052SQ201110216388
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月30日 优先权日2011年7月30日
发明者刘延兴, 张斌, 张海龙, 韩磊, 鹿宁 申请人:山东电力研究院