变电站巡检机器人控制系统的制作方法

本申请涉及电力监控技术领域，特别是涉及一种变电站巡检机器人控制系统。

背景技术：

在变电站的运维过程中，需要对电力设备进行巡检以掌握电力设备的运行状况以变电站站内环境的变化，当发现存在设施缺陷或者安全隐患时，可以及时采取有效措施，保证设备的安全和系统的稳定。

为及时发现设施缺陷及安全隐患，一般是利用巡检机器人实现。然而在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的巡检机器人控制系统一般采用单站单机模式，存在管理效率低下的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述管理效率低下技术问题，提供一种能够能提高管理效率的变电站巡检机器人控制系统。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种变电站巡检机器人控制系统：包括变电站运维系统、本地监控系统以及网管设备；

变电站运维系统包括第一安全区系统以及第二安全区系统；

第一安全区系统连接第二安全区系统；第二安全区系统连接网管设备；网管设备连接本地监控系统；

本地监控系统设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

在其中一个实施例中，网管设备包括中调MSTP设备以及局端MSTP设备；

中调MSTP设备分别连接第二安全区系统、局端MSTP设备；局端MSTP设备连接本地监控系统。

在其中一个实施例中，中调MSTP设备通过电力专网连接局端MSTP设备；

局端MSTP设备通过电力专网连接本地监控系统。

在其中一个实施例中，本地监控系统包括站端MSTP设备以及巡检机器人通信系统；

站端MSTP设备分别连接网管设备、巡检机器人通信系统。

在其中一个实施例中，巡检机器人通信系统包括用于与巡检机器人进行交互的路由器和站内服务器；

路由器分别连接站端MSTP设备、站内服务器。

在其中一个实施例中，还包括连接第一安全区系统的客户端设备。

在其中一个实施例中，变电站运维系统还包括第一正反向隔离设备；

第一安全区系统通过第一正反向隔离设备连接第二安全区系统。

在其中一个实施例中，第一安全区系统包括第一交换机、应用服务器组以及磁盘阵列；

第二安全区系统包括第二交换机、第一前置服务器组、第二正反向隔离设备以及安全接入区；

第一交换机分别连接客户端设备、第一正反向隔离设备以及应用服务器组，应用服务器组连接磁盘阵列；

第一正反向隔离设备连接第二交换机，第二交换机分别连接第一前置服务器组以及第二正反向隔离设备，第二正反向隔离设备连接安全接入区。

在其中一个实施例中，安全接入区包括第三交换机、第二前置服务器组以及第四交换机；

第三交换机分别连接第二正反向隔离设备以及第二前置服务器组，第二前置服务器组连接第四交换机，第四交换机连接网管设备。

在其中一个实施例中，客户端设备依次通过综合业务数据网、防火墙连接第一安全区系统。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本地监控系统设于变电站内，并用于与巡检机器人进行交互，从而本地监控系统向巡检机器人传输控制指令，并接收巡检机器人的反馈信息；本地监控系统连接网管设备，网管设备连接变电站运维系统的第二安全区系统，变电站运维系统的第二安全区系统连接变电站运维系统的第一安全区系统，进而变电站运维系统将巡检任务与巡检机器人进行关联，以及对巡检任务进行划分。同时，变电站运维系统能将划分后的各巡检任务自动分配给对应的巡检机器人，从而实现远程统一控制、管理巡检机器人，进而提高管理效率。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中变电站巡检机器人控制系统的第一示意性结构框图；

图2为一个实施例中变电站巡检机器人控制系统的第二示意性结构框图；

图3为一个实施例中变电站巡检机器人控制系统的第三示意性结构框图；

图4为一个实施例中变电站巡检机器人控制系统的第四示意性结构框图；

图5为一个实施例中变电站巡检机器人控制系统的第五示意性结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在日常变电站运维中，电力设备的巡检方式为传统人工巡检。然而通过人工巡检电力设备时，由于劳动强度较大、巡检方式单一以及其他因素，容易导致巡检工作效率低、巡检质量差等问题。因此，通过人工巡检获取到的数据无法准确度较低，且不能及时地将数据生成报表并进行分析，导致了无法使用计算机处理数据，需要依靠人工进行数据的统计分析，耗时费力且效率低下。

随着对供电可靠性以及网架稳定性的要求不断提高，且部分地区的变电站出于抗风需求，从以往的户外敞开式布置，发展到目前所采用的户内GIS(Gas Insulated Substation，气体绝缘变电站)布置方式。在这种布置方式下，需要采用一套可以对户内GIS变电站进行全覆盖的自主巡检机器人系统。

目前，可利用巡检机器人对电力设备进行巡检，通过搭载二维激光无轨导航技术和数据采集传感单元设计出巡检机器人，实现户外变电站电力设备自主巡检。具体地，巡检机器人具有可见光摄像机、红外热成像仪和拾音器等检测设备，并能将所采集的视频和声音上传至监控后台。同时智能巡检机器人采用机器视觉技术机器视觉算法对图像中指定的区域进行配准与提取，通过模式识别技术对仪表进行识别与读数判别。并对异常读数提出报警。通过将巡检机器人应用于户外变电站，能够有效减轻人工运维压力，并提高巡检效率。

巡检机器人采用轮式移动底盘，可适用于室外空旷环境。然而室内环境较为狭小，且布置防鼠挡板、防火门等门禁系统，易导致巡检机器人通行不畅，且巡检机器人整体高度较低，对玻璃屏柜进行拍摄时(即采集数据时)，容易受光线等因素影响，无法准确获取数据。

为解决上述问题，可针对不同布置方式的变电站采用不同类型的巡检机器人，以实现对变电站内的设备进行巡检。如可采用轮式巡检机器人巡检户外变电站，采用轨道式巡检机器人巡检户内变电站。具体地，可在部署轮式巡检机器人巡检户外变电站的基础上，额外部署轨道式机器人巡检狭小室内环境(如部分户内变电站)。

通过利用两台轮式巡检机器人对室外环境(如户外变电站)和500kV(千伏)GIS室设备进行巡检，以及利用两台轨道式巡检机器人对室内220kVGIS室和继保室设备进行巡检，可有效解决门禁系统对巡检机器人通行的限制。其中，巡检机器人主要可识别高压开关柜温度、指针型仪表数据、数字式仪表数据、颜色类仪表数据、指示灯状态和/或开关分合状态等，以及可监控户内变电站其余设备运行状态，监测户内变电站的环境温度以及环境湿度。

通过上述方式进行巡检，可提高巡检效率，并及时发现设备异常，避免运行风险。在发生故障时，能够实现快速预警，并提供初步参考信息，从而有效保障设备运行的安全性和可靠性，进而能够节省量固定式在线监测设备的投资与后期维护工作，降低成本。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种变电站巡检机器人控制系统，包括变电站运维系统110、本地监控系统120以及网管设备130；

变电站运维系统110包括第一安全区系统112以及第二安全区系统114；

第一安全区系统112连接第二安全区系统114；第二安全区系统114连接网管设备130；网管设备130连接本地监控系统120；

本地监控系统120设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

具体地，通过变电站运维后台，可将巡检任务与巡检机器人进行关联，并进行巡检机器人区域化任务划分。确定巡检任务与参与巡检的巡检机器人后，变电站运维系统根据巡检机器人的信息以及总巡检任务的内容，对总巡检任务进行划分，规划每个巡检机器人所对应的巡检任务，并可得到每个巡检机器人对应的巡检任务，将巡检任务向对应的巡检机器人下达。每个巡检机器人的巡检任务可包括对应的巡检路径、目的设备以及所要获取的参数，从而能够通过路径规划，保证各巡检机器人的巡视路径不重叠，避免了巡检机器人发生碰撞的潜在隐患，并使变电站内的设备发生损失，进而提高了巡检的安全性。

其中，每个巡检机器人对应的巡检任务的内容可包括总巡检任务的全部内容；巡检机器人的信息可以包括巡检机器人的类型和/或巡检机器人的位置。例如，总巡检任务的内容为需要获取设于A地的设备1的参数和设于B地的设备2的参数，同时，参与巡检的巡检机器人有当前位于C地的巡检机器人1以及位于D地的巡检机器人2。变电站运维后台自动根据获取到的总巡检任务以及参与巡检的巡检机器人的信息，对总巡检任务进行划分。假设A地和B地均在户外，巡检机器人1和巡检机器人2均为轮式巡检机器人，C地距离A地较近，D地距离B地较近，则可将总巡检任务划分为巡检任务1和巡检任务2。巡检任务1为从C地到A地的路径、设备1的标识参数以及需要获取的目的参数；巡检任务2为从D地到A地的路径、设备2的标识参数以及需要获取的目的参数。同时，从C地到A地的路径以及从D地到A地的路径不重叠。将巡检任务1通过本地监控系统下发给巡检机器人1，将巡检任务2通过本地监控系统下发给巡检机器人2。巡检机器人1和巡检机器人2根据各自接收到的巡检任务进行工作。

当参与巡检的巡检机器人数量较多时，可通过上述过程，利用变电站运维系统实现多机可调配管理控制，从而能够最大程度上提高巡检机器人的巡检效率。

上述变电站巡检机器人控制系统中，通过将本地监控系统设于变电站内，并用于与巡检机器人进行交互，从而能够利用本地监控系统向巡检机器人传输控制指令，并接收巡检机器人的反馈信息；通过将本地监控系统连接网管设备，将网管设备连接变电站运维系统的第二安全区系统，将变电站运维系统的第二安全区系统连接变电站运维系统的第一安全区系统，从而能够利用变电站运维系统将巡检任务与巡检机器人进行关联，以及对巡检任务进行划分。同时，变电站运维系统能将划分后的各巡检任务自动分配给对应的巡检机器人，从而实现远程统一控制、管理巡检机器人，进而提高管理效率。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种变电站巡检机器人控制系统，包括变电站运维系统110、本地监控系统120以及网管设备130；

变电站运维系统110包括第一安全区系统112以及第二安全区系统114；

第一安全区系统112连接第二安全区系统114；第二安全区系统114连接网管设备130；网管设备130连接本地监控系统120；

本地监控系统120设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

其中，网管设备130包括中调MSTP设备132以及局端MSTP设备134；

中调MSTP设备132分别连接第二安全区系统114、局端MSTP设备134；局端MSTP设备134连接本地监控系统120。

具体地，MSTP(Multi-Service Transfer Platform，基于SDH的多业务传送平台)设备可以基于SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)平台同时实现TDM(Time-Division Multiplexing，时分复用模式)、ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传送模式)、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。通过将中调MSTP设备分别连接变电站运维系统以及局端MSTP设备，且局端MSTP设备连接本地监控系统，从而实现本地监控系统与变电站运维系统进行通信，例如，本地监控系统可接收变电站运维系统下发的巡检任务，并将巡检任务分配给对应的巡检机器人；和/或将接收到的、巡检机器人获取的目的参数，上传给变电站运维系统，以便变电站运维系统能对电力设备进行监控。

其中，局端MSTP设备的数量可以为多个，或可以根据实际情况以及设计需求，调整连接中调MSTP设备的局端MSTP设备的数量；本地监控系统的数量也可以为多个，本地监控系统的数量可以与局端MSTP设备的数量相同。

当具有多个局端MSTP设备以及多个本地监控系统的数量时，各局端MSTP设备可以一一对应连接各本地监控系统。例如具有两个局端MSTP设备，分别为第一局端MSTP设备以及第二MSTP设备，两个本地监控系统，分别为第一本地监控系统以及第二本地监控系统，第一局端MSTP设备分别连接中调MSTP设备、第一本地监控系统；第二MSTP设备分别连接中调MSTP设备、第二本地监控系统。

在一个具体的实施例中，中调MSTP设备通过电力专网连接局端MSTP设备；

局端MSTP设备通过电力专网连接本地监控系统。

具体地，利用电力专网实现中调MSTP设备与局端MSTP设备的连接，以及实现局端MSTP设备与本地监控系统的连接，能够保证变电站运维系统与本地监控系统进行通信时的通信速率，并确保了通信的安全性。

上述变电站巡检机器人控制系统，通过利用MSTP设备连接变电站运维系统和本地监控系统，以及利用电力专网进行连接，从而使得变电站运维系统能够与本地监控系统进行通信，并保证了通信的安全性。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种变电站巡检机器人控制系统，包括变电站运维系统110、本地监控系统120以及网管设备130；

变电站运维系统110包括第一安全区系统112以及第二安全区系统114；

第一安全区系统112连接第二安全区系统114；第二安全区系统114连接网管设备130；网管设备130连接本地监控系统120；

本地监控系统120设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

其中，本地监控系统120包括站端MSTP设备122以及巡检机器人通信系统124；

站端MSTP设备122分别连接网管设备130、巡检机器人通信系统124。

具体地，站端MSTP设备的作用如上一实施例所述；巡检机器人通信系统可以设于巡检机器人上，用于传输和接收信息，并可将接收到的信息传输给巡检机器人的控制模块。利用巡检机器人通信系统可接收巡检机器人对应的巡检任务，并可将巡检任务发送给控制模块，以使控制模块能够根据巡检任务的指示、控制巡检机器人。

在一个具体的实施例中，巡检机器人通信系统包括用于与巡检机器人进行交互的路由器和站内服务器；

路由器分别连接站端MSTP设备、站内服务器。

具体地，路由器与巡检机器人之间可通过无线通信进行连接；站内服务器用于对路由器与巡检机器人之间的通信进行加密认证。

上述变电站巡检机器人控制系统中，通过利用巡检机器人通信系统收发信息，从而实现变电站运维系统与巡检机器人的通信，并使得巡检机器人能根据控制指令，如巡检任务，调整工作状态。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种变电站巡检机器人控制系统，包括变电站运维系统110、本地监控系统120以及网管设备130；

变电站运维系统110包括第一安全区系统112以及第二安全区系统114；

第一安全区系统112连接第二安全区系统114；第二安全区系统114连接网管设备130；网管设备130连接本地监控系统120；

本地监控系统120设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

其中，还包括连接所述第一安全区系统112的客户端设备140。

具体地，可利用客户端设备对远端巡检机器人进行统一管理，可在客户端设备上查看巡检机器人的信息、控制巡检机器人和/或管理巡检任务等，例如可人工编制巡检机器人清单，即人工选择参与巡检任务的巡检机器人。从而实现远程管理巡检机器人，进而提高管理效率。

在一个具体的实施例中，变电站运维系统还包括第一正反向隔离设备；

第一安全区系统通过第一正反向隔离设备连接第二安全区系统。

具体地，第一安全区系统与第二安全区系统之间进行数据传输应通过两条通信链路，其中一条通信链路只能从第一安全区系统传输数据到第二安全区系统，另一条通信链路只能从第二安全区系统传输数据到第一安全区系统，以实现变电站二次安防。

在一个具体的实施例中，第一安全区系统包括第一交换机、应用服务器组以及磁盘阵列；

第二安全区系统包括第二交换机、第一前置服务器组、第二正反向隔离设备以及安全接入区；

第一交换机分别连接客户端设备、第一正反向隔离设备以及应用服务器组，应用服务器组连接磁盘阵列；

第一正反向隔离设备连接第二交换机，第二交换机分别连接第一前置服务器组以及第二正反向隔离设备，第二正反向隔离设备连接安全接入区。

具体地，第二正反向隔离设备的作用如上所述；第一交换机用于为客户端设备以及第一正反向隔离设备提供电信号通路，进一步地，第一交换机用于为客户端设备以及第二交换机提供电信号通路。类似地，第二交换机用于为第一正反向隔离设备以及安全接入区提供电信号通路。通过第一交换机以及第二交换机，能实现客户端设备与安全接入区进行通信。

在一个具体的实施例中，安全接入区包括第三交换机、第二前置服务器组以及第四交换机；

第三交换机分别连接第二正反向隔离设备以及第二前置服务器组，第二前置服务器组连接第四交换机，第四交换机连接网管设备。

其中，第四交换机可用于进行加密认证，保证通信的安全。

在一个具体的实施例中，客户端设备依次通过综合业务数据网、防火墙连接第一安全区系统。

具体地，防火墙可以包括边界防火墙以及IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)防火墙。客户端设备依次通过综合业务数据网、边界防火墙、IDC防火墙连接第一安全区系统。

下面通过一个具体的例子进行说明，如图5所示，提供了一种变电站巡检机器人控制系统，包括变电站运维系统、本地监控系统以及网管设备；

变电站运维系统包括第一安全区系统以及第二安全区系统；

第一安全区系统连接第二安全区系统；第二安全区系统连接网管设备；网管设备连接本地监控系统；

本地监控系统设于变电站内，用于与巡检机器人进行交互。

其中，还包括连接第一安全区系统的客户端设备140；

变电站运维系统还包括第一正反向隔离设备212；第一安全区系统包括第一交换机214、应用服务器组216以及磁盘阵列218；第二安全区系统包括第二交换机220、第一前置服务器组222、第二正反向隔离设备224以及安全接入区；安全接入区包括第三交换机226、第二前置服务器组228以及第四交换机230；

网管设备包括中调MSTP设备132以及局端MSTP设备134；

本地监控系统包括站端MSTP设备122以及巡检机器人通信系统124；巡检机器人通信系统124包括路由器236和站内服务器238；

客户端设备140依次通过综合业务数据网、边界防火墙232、IDC防火墙234连接第一交换机214；第一交换机214分别连接第一正反向隔离设备212以及应用服务器组216；应用服务器组216连接磁盘阵列218；

第二交换机220分别连接第一正反向隔离设备212、第一前置服务器组222以及第二正反向隔离设备224；

第三交换机226分别连接第二正反向隔离、第二前置服务器组228；第二前置服务器组228连接第四交换机230；

中调MSTP设备132分别连接第四交换机230、局端MSTP设备134；

站端MSTP设备122分别连接局端MSTP设备134、路由器236；路由器236连接站内服务器238，以及用于与巡检机器人进行交互。

具体地，各设备之间的工作过程、原理如上述任一实施例所述。各客户端设备通过Web服务连接综合业务数据网，并依次通过边界防火墙、IDC防火墙连接第一交换机；中调MSTP设备通过电力专网连接局端MSTP设备；局端MSTP设备通过电力专网连接站端MSTP设备。不同与现有单机单站机器人操作后台，通过变电站运维系统连接巡检机器人，并逐一对单台机体下达巡检任务的方式。本申请的变电站巡检机器人控制系统能将任务巡检信息与巡检机器人进行关联，并进行机器人区域化任务划分。日常变电站运维中，可根据总巡检任务中的设备名称和/或巡检类型等信息进行人工编制，即人工选择进行巡检的巡检机器人，变电站运维系统及客户端设备自动根据巡检任务内设备的位置、参与巡检的巡检机器人种类以及巡检机器人当前的站内位置进行规划，得到最佳巡检计划编排，并对参与巡检的各巡检机器人下达对应的巡检任务，以保证多台巡检机器人可同步开展巡检任务且保障巡检机器人的巡视路径不重叠，避免了巡检机器人发生碰撞，并有效提高使用的便捷性。此外本地监控系统通过变电站内电力专网形式，接入变电站运维系统，可实现远端巡检机器人的统一管理，例如信息展示、巡检机器人控制、巡检任务管理等。需要说明的是，客户端设备的数量可根据设计需求以及实际情况确定，并不只限于3个；中调MSTP设备可根据设计需求以及实际情况连接多个局端MSTP设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。