一種變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明一種變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，屬于變電站預(yù)警監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)，隨著“三集五大”體系建設(shè)的深入，市級(jí)供電公司運(yùn)維檢修管理模式發(fā)生相應(yīng)的變更和優(yōu)化，伴隨著綜合大檢修和狀態(tài)檢修的不斷深入，原先臨停、臨檢所做的班前會(huì)已經(jīng)滿足不了多班組、多專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作的要求；同時(shí)，檢修過(guò)程中工作時(shí)間緊、任務(wù)重，遇到緊急問(wèn)題若不能及時(shí)反饋解決，將直接影響檢修進(jìn)度；此外，檢修期間涉及工作人員上百人，在變電站設(shè)備密集、危險(xiǎn)點(diǎn)繁多、工作區(qū)域錯(cuò)綜復(fù)雜的情況下，人員位置不當(dāng)很可能引發(fā)安全事故，出現(xiàn)人身生命危險(xiǎn)。

因此，一種能夠在檢修前將人員分工、區(qū)域劃分、任務(wù)安排、定置管理、危險(xiǎn)點(diǎn)告知、重點(diǎn)工作區(qū)域強(qiáng)調(diào)等布控要素直觀簡(jiǎn)潔地展現(xiàn)出來(lái)；并能夠?qū)ψ冸姍z修現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)情況視頻傳回指揮中心，且能對(duì)作業(yè)人員位置進(jìn)行定位，當(dāng)位置不當(dāng)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警的變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種能夠?qū)ψ冸姍z修現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)情況視頻傳回指揮中心，且能對(duì)作業(yè)人員位置進(jìn)行定位，當(dāng)位置不當(dāng)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警的變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括：現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備，設(shè)置在變電站內(nèi)部，用于搶修時(shí)采集變電站內(nèi)部的音視頻信息以及作業(yè)人員的位置信息，并將上述音視頻信息和位置信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器；遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器，設(shè)置在遠(yuǎn)程指揮中心，其輸入端通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備的輸出端相連，用于將作業(yè)人員采集的位置信息在內(nèi)置的三維場(chǎng)景中展示，當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，通過(guò)內(nèi)置預(yù)警庫(kù)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備包括：安全頭盔，包括攝像裝置、語(yǔ)音裝置和通訊接頭，所述的攝像裝置和語(yǔ)音裝置用于采集變電站內(nèi)部的音視頻信息并通過(guò)通訊接頭將所述的音視頻信息傳輸給無(wú)線通訊終端；無(wú)線通訊終端，包括音視頻信號(hào)處理器、CPU主控芯片、定位標(biāo)簽和無(wú)線傳輸模塊；所述音視頻信號(hào)處理器的輸入端與所述通訊接頭的輸出端相連，用于將接收到的音視頻信息進(jìn)行壓縮后傳輸給CPU主控芯片；所述CPU主控芯片的輸入端分別與所述音視頻信號(hào)處理器的輸出端、定位標(biāo)簽的輸出端相連，用于對(duì)壓縮后的音視頻信息，以及定位標(biāo)簽采集的作業(yè)人員的位置信息進(jìn)行編碼后通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸給定位基站；定位基站包括射頻接收模塊、數(shù)據(jù)控制模塊和通訊接口模塊；所述射頻接收模塊的輸入端與所述無(wú)線傳輸模塊的輸出端相連，用于將基帶信號(hào)從無(wú)線通訊終端傳來(lái)的UWB信號(hào)中解調(diào)出來(lái)；所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸入端與所述射頻接收模塊的輸出端相連，用于將射頻接收模塊輸出的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸；所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端通過(guò)通訊接口模塊與遠(yuǎn)程的輸入端與遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器的輸入端相連，用于將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器。

優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器包括：三維展示單元，用于對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備及管線設(shè)施進(jìn)行三維建模，并將設(shè)備及管線設(shè)施的模型參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元中；布控模擬單元，用于在三維展示單元中設(shè)定不同作業(yè)種類(lèi)的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)，同時(shí)根據(jù)變電站電壓等級(jí)不同設(shè)置安全距離，并將圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元中，將不同作業(yè)種類(lèi)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)點(diǎn)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)預(yù)警單元中；數(shù)據(jù)庫(kù)單元，其輸入端與所述三維展示單元、布控模擬單元的輸出端相連，用于存儲(chǔ)變電站內(nèi)的各設(shè)備的模型名稱(chēng)、空間坐標(biāo)，各模型間的帶電邏輯關(guān)系，以及圍欄坐標(biāo)和危險(xiǎn)點(diǎn)坐標(biāo)，并將各模型的空間坐標(biāo)、以及作業(yè)區(qū)域的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)傳輸給空間坐標(biāo)庫(kù)單元；空間坐標(biāo)庫(kù)單元，其輸入端與所述數(shù)據(jù)庫(kù)單元的輸出端相連，用于存儲(chǔ)各模型的空間坐標(biāo)、以及作業(yè)區(qū)域的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)，并將上述坐標(biāo)信息傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)警單元；無(wú)線定位單元，其輸入端與所述定位基站的輸出端相連，用于對(duì)定位基站傳來(lái)的作業(yè)人員位置信息進(jìn)行解析，并將作業(yè)人員的坐標(biāo)傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)警單元，同時(shí)將作業(yè)人員的坐標(biāo)在三維展示單元中展示；數(shù)據(jù)預(yù)警單元，其輸入端與所述無(wú)線定位單元的輸出端、空間坐標(biāo)庫(kù)單元的輸出端均相連，用于當(dāng)作業(yè)人員坐標(biāo)碰觸到圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)時(shí)，發(fā)出預(yù)警信息至流媒體處理單元；流媒體處理單元，其輸入端與所述數(shù)據(jù)預(yù)警單元的輸出端相連，用于將預(yù)警信息的文字轉(zhuǎn)化為音頻信息，并將該音頻信息發(fā)送無(wú)線通訊終端，使無(wú)線通訊終端通過(guò)安全頭盔的語(yǔ)音裝置進(jìn)行播放。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

本專(zhuān)利一種變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備與遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器的連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)作業(yè)人員在變電站檢修時(shí)的音視頻信息和位置信息的采集，并能夠當(dāng)作業(yè)人員碰觸到危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，實(shí)用性極強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中安全頭盔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3位本發(fā)明中無(wú)線通訊終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中定位基站的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：101為現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備，102為遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器，301為安全頭盔，3011為攝像裝置，3012為語(yǔ)音裝置，3013為通訊接頭，302為無(wú)線通訊終端，3021為音視頻信號(hào)處理器，3022為CPU主控芯片，3023為定位標(biāo)簽，3024為無(wú)線傳輸模塊，303為定位基站，401為三維展示單元，402為布控模擬單元，403為數(shù)據(jù)庫(kù)單元，404為空間坐標(biāo)庫(kù)單元，405為無(wú)線定位單元，406為數(shù)據(jù)預(yù)警單元，407為流媒體處理單元。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖4所示，一種變電站檢修監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括：現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備101，設(shè)置在變電站內(nèi)部，用于搶修時(shí)采集變電站內(nèi)部的音視頻信息以及作業(yè)人員的位置信息，并將上述音視頻信息和位置信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)103傳送給遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102；遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102，設(shè)置在遠(yuǎn)程指揮中心，其輸入端通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)103與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備101的輸出端相連，用于將作業(yè)人員采集的位置信息在內(nèi)置的三維場(chǎng)景中展示，當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，通過(guò)內(nèi)置預(yù)警庫(kù)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

本發(fā)明通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備101與遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102的連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)作業(yè)人員在變電站檢修時(shí)的音視頻信息和位置信息的采集，并能夠當(dāng)作業(yè)人員碰觸到危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

具體地，所述現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備101包括：安全頭盔301，包括攝像裝置3011、語(yǔ)音裝置3012和通訊接頭3013，所述的攝像裝置3011和語(yǔ)音裝置3012用于采集變電站內(nèi)部的音視頻信息，并通過(guò)通訊接頭3013將所述的音視頻信息傳輸給無(wú)線通訊終端302；無(wú)線通訊終端302，包括音視頻信號(hào)處理器3021、CPU主控芯片3022、定位標(biāo)簽3023和無(wú)線傳輸模塊3024；所述音視頻信號(hào)處理器3021的輸入端與所述通訊接頭3013的輸出端相連，用于將接收到的音視頻信息進(jìn)行壓縮后傳輸給CPU主控芯片3022；所述CPU主控芯片3022的輸入端分別與所述音視頻信號(hào)處理器3021的輸出端、定位標(biāo)簽3031的輸出端相連，用于對(duì)壓縮后的音視頻信息，以及定位標(biāo)簽3023采集的作業(yè)人員的位置信息進(jìn)行編碼后通過(guò)無(wú)線傳輸模塊3024傳輸給定位基站303；定位基站303，包括射頻接收模塊3031、數(shù)據(jù)控制模塊3032和通訊接口模塊3033；所述射頻接收模塊3031的輸入端與所述無(wú)線傳輸模塊3024的輸出端相連，用于將基帶信號(hào)從無(wú)線通訊終端302傳來(lái)的UWB信號(hào)中解調(diào)出來(lái)；所述數(shù)據(jù)控制模塊3032的輸入端與所述射頻接收模塊3031的輸出端相連，用于將射頻接收模塊3031輸出的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸；所述數(shù)據(jù)控制模塊3032的輸出端通過(guò)通訊接口模塊3033與遠(yuǎn)程的輸入端與遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102的輸入端相連，用于將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102。

進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102包括：三維展示單元401，用于對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備及管線設(shè)施進(jìn)行三維建模，并將設(shè)備及管線設(shè)施的模型參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元403中；布控模擬單元402，用于在三維展示單元401中設(shè)定不同作業(yè)種類(lèi)的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)，同時(shí)根據(jù)變電站電壓等級(jí)不同設(shè)置安全距離，并將圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元403中，將不同作業(yè)種類(lèi)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)點(diǎn)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)預(yù)警單元406中；數(shù)據(jù)庫(kù)單元403，其輸入端與所述三維展示單元401、布控模擬單元402的輸出端相連，用于存儲(chǔ)變電站內(nèi)的各設(shè)備的模型名稱(chēng)、空間坐標(biāo)，各模型間的帶電邏輯關(guān)系，以及圍欄坐標(biāo)和危險(xiǎn)點(diǎn)坐標(biāo)，并將各模型的空間坐標(biāo)、以及作業(yè)區(qū)域的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)傳輸給空間坐標(biāo)庫(kù)單元404；空間坐標(biāo)庫(kù)單元404，其輸入端與所述數(shù)據(jù)庫(kù)單元403的輸出端相連，用于存儲(chǔ)各模型的空間坐標(biāo)、以及作業(yè)區(qū)域的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)，并將上述坐標(biāo)信息傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)警單元406；無(wú)線定位單元405，其輸入端與所述定位基站303的輸出端相連，用于對(duì)定位基站303傳來(lái)的作業(yè)人員位置信息進(jìn)行解析，并將作業(yè)人員的坐標(biāo)傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)警單元406，同時(shí)將作業(yè)人員的坐標(biāo)在三維展示單元401中展示；數(shù)據(jù)預(yù)警單元406，其輸入端與所述無(wú)線定位單元405的輸出端、空間坐標(biāo)庫(kù)單元404的輸出端均相連，用于當(dāng)作業(yè)人員坐標(biāo)碰觸到圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)時(shí)，發(fā)出預(yù)警信息至流媒體處理單元407；流媒體處理單元407，其輸入端與所述數(shù)據(jù)預(yù)警單元406的輸出端相連，用于將預(yù)警信息的文字轉(zhuǎn)化為音頻信息，并將該音頻信息發(fā)送無(wú)線通訊終端302，使無(wú)線通訊終端302通過(guò)安全頭盔301的語(yǔ)音裝置3012進(jìn)行播放。

本實(shí)施例中的三維展示單元401是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所述的布控模擬單元402依托三維場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，所述的無(wú)線定位單元405與三維展示單元401場(chǎng)景中的坐標(biāo)均一一匹配，具體地，所述的三維展示單元401模型的建立，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片采集、空間測(cè)量和變電站的平面布置圖，本系統(tǒng)采用3Dmax進(jìn)行高精度建模，其中的模型名參照電網(wǎng)調(diào)度號(hào)進(jìn)行命名，并將模型名存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元403中，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定模型間帶電的邏輯關(guān)系。

所述的布控模擬單元402，在三維展示單元401中繪制圍欄，設(shè)定工作區(qū)域，設(shè)定危險(xiǎn)點(diǎn)位置，同時(shí)，根據(jù)變電站電壓等級(jí)不同設(shè)置安全距離。所述的圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置均存放在數(shù)據(jù)庫(kù)單元403中，安全距離存儲(chǔ)在配置表中，在對(duì)定位基站303安放時(shí)，以變電站中設(shè)備模型的坐標(biāo)為參考系，根據(jù)實(shí)際測(cè)量距離確定無(wú)線定位基站坐標(biāo)。

所述的無(wú)線定位單元405與設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的定位基站303、無(wú)線通訊終端302、定位標(biāo)簽3023組成無(wú)線定位系統(tǒng)，在無(wú)線定位系統(tǒng)中，定位標(biāo)簽3023為了便于攜帶，集成到無(wú)線通訊終端302中，并利用UWB脈沖信號(hào)發(fā)射出位置信息給定位基站303，所述的定位基站303采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，最終通過(guò)有線以太網(wǎng)傳輸?shù)綗o(wú)線定位單元405，本實(shí)施例中的無(wú)線定位單元405可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫蜂窩連接，將定位空間無(wú)限擴(kuò)展，定位標(biāo)簽3023可以在各個(gè)定位基站303覆蓋范圍內(nèi)自由行走，通過(guò)無(wú)線定位單元405，將作業(yè)人員的坐標(biāo)在三維空間中展示，實(shí)現(xiàn)真實(shí)人員異動(dòng)，虛擬仿真環(huán)境中任務(wù)模型實(shí)時(shí)移動(dòng)的效果；其中，UWB帶寬大于1.5GHz，定位通過(guò)極窄的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，定位誤差能夠控制在0.1米。

所述的數(shù)據(jù)預(yù)警單元406用于當(dāng)作業(yè)人員坐標(biāo)碰觸到圍欄區(qū)域坐標(biāo)、危險(xiǎn)點(diǎn)位置坐標(biāo)時(shí)，發(fā)出預(yù)警信息至流媒體處理單元407，具體地，當(dāng)作業(yè)人員位置移動(dòng)時(shí)，在三維展示單元401中自動(dòng)根據(jù)變電站的安全距離，給人體模型增加相應(yīng)半徑的碰撞體，當(dāng)人體模型在三維場(chǎng)景中移動(dòng)時(shí)，碰撞體相應(yīng)移動(dòng)，當(dāng)碰撞體撞到物體，且物體屬性為圍欄或危險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)，則發(fā)出預(yù)警信息；

所述的布控模擬單元402在布控模擬時(shí)，根據(jù)作業(yè)種類(lèi)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)點(diǎn)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)預(yù)警單元406中，當(dāng)虛擬環(huán)境下人體模型的碰撞體接觸危險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警事件，預(yù)警事件查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)警信息，并通過(guò)離線語(yǔ)音合成技術(shù)，將文字信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流的音頻信息，所述的音頻信息傳輸?shù)搅髅襟w服務(wù)器，流媒體服務(wù)器通過(guò)4G無(wú)線信號(hào)將預(yù)警信息傳輸?shù)綗o(wú)線通訊終端302，傳輸至安全頭盔301的語(yǔ)音裝置3012的耳機(jī)進(jìn)行播放，使得即將進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的作業(yè)人員能夠第一時(shí)間接收到預(yù)警信息。

此外，本發(fā)明中的安全頭盔301還可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息進(jìn)行采集和傳輸，本實(shí)施例中的安全頭盔301集成了高清攝像頭、激光定位燈、定位燈開(kāi)關(guān)、麥克風(fēng)和無(wú)線通訊終端302等部件；其中，安全頭盔301的前部為高清攝像頭，且安全頭盔301與高清攝像頭的外輪廓為同一材質(zhì)，一次模型制作而成，在高清攝像頭的上部為激光定位燈，激光定位燈的頂部為定位燈開(kāi)關(guān)，方便夜間照明使用；在安全頭盔301右側(cè)底部為耳機(jī)插孔，安全頭盔301左側(cè)底部為USB視頻信號(hào)輸出接口，便于將視頻導(dǎo)出；在安全頭盔301正前方帽檐下方內(nèi)嵌麥克風(fēng)，在安全頭盔301正后方底端為通訊接頭3013，所述的通訊接頭3013用于連接無(wú)線通訊終端302。

本發(fā)明集成了虛擬現(xiàn)實(shí)布控模擬平臺(tái)、視頻語(yǔ)音安全帽、UWB高精度定位基站，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)布控模擬，通過(guò)遠(yuǎn)程視頻采集和高精度無(wú)線定位，傳輸現(xiàn)場(chǎng)視頻、人員位置信息至遠(yuǎn)程預(yù)警服務(wù)器102，通過(guò)離線語(yǔ)音合成進(jìn)行語(yǔ)音預(yù)警；本發(fā)明可直接應(yīng)用于變電檢修前三維布控模擬、電力設(shè)備拆解運(yùn)行仿真，變電檢修、變電運(yùn)行中的視頻監(jiān)控、人員定位、危險(xiǎn)預(yù)警。

綜上，本發(fā)明具有很強(qiáng)的實(shí)用性；上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。