基于智能可穿戴设备的变电巡检系统设计概述
变电站智能辅助巡检系统设计与实现
变电站智能辅助巡检系统设计与实现摘要：针对国内变电站的辅助监控系统的智能化问题，提出了一种变电站智能辅助巡检系统，完善变电站辅助监控系统的相应功能，实现变电站子系统的整合和联动，实现向监控中心（主站）的远传，解决了传统变电站运维工作高度依赖人工的问题，节约大量的人工成本，提高了变电站安全生产水平，具有重要社会意义。
关键词：变电站；智能辅助；巡检系统；设计实现1设计需求分析目前，在国内传统的智能变电站辅助监控的技术发展领域，主要的设计思想是通过安装传感器完成对各种设备实时状态数据的采集，然后将数据上传至系统分析台，通过人工智能算法完成对采集数据的分析，实现对智能变电站的监控和辅助运维。
针对智能变电站的设计思路，除上述方法外，还应该重点考虑以下2个方面：（1）变电站电气设备的稳定性、可靠性和智能化水平。
目前大部分变电站都已实行无人值班，电气设备一旦出现问题，巡检人员很可能无法立即达到故障现场，电气设备性能的波动会导致站内故障频发，增加巡检人员的工作量。
而目前随着设备智能化研究水平的不断提高，电气设备的远程操作控制水平和自动化也越来越高，这就能够大幅度降低电网运维巡检人员亲自到现场的次数。
（2）变电站信息数据安全传输，智能变电站虽然逐步实现了无人值班，但是变电站内的各种实时电网数据必须要及时安全传回控制的终端。
只有保证传回终端的数据完整准确，才能保证终端对站内设备运行状态进行准确的判断。
同时，考虑到变电站的数据有生产调度业务数据，管理业务数据等，还需要做好变电站各类业务的分类传送，以提高智能变电站各类数据的精准处理能力。
综上所述，变电站智能辅助生产系统的设计主要为了满足实现对变电站全站中的各个子系统的数据采集、智能分析。
系统设计的主要目的是达到智能识别故障、智能化巡视、智能预警和分析决策。
结合智能变电站辅助巡检的实际需求，采用前端展示呈现，后端对数据进行智能分析，并提高决策。
整体采用“一个平台，多项功能应用”的设计思路，为变电站巡检运维人员提供准确及时的辅助管理功能。
电力行业智能电网智能巡检方案
电力行业智能电网智能巡检方案第一章智能电网智能巡检概述 (3)1.1 项目背景 (3)1.2 项目目标 (3)第二章智能电网智能巡检技术原理 (4)2.1 巡检基本组成 (4)2.2 巡检工作原理 (4)2.3 关键技术分析 (5)第三章视觉系统 (5)3.1 视觉系统设计 (5)3.2 图像处理与识别 (5)3.3 视觉导航与定位 (6)第四章导航与路径规划 (6)4.1 导航系统设计 (6)4.1.1 导航系统构成 (6)4.1.2 导航原理 (6)4.1.3 导航系统优化 (7)4.2 路径规划算法 (7)4.2.1 路径规划算法概述 (7)4.2.2 常用路径规划算法 (7)4.2.3 改进路径规划算法 (7)4.3 运动控制 (7)4.3.1 运动控制原理 (7)4.3.2 运动控制策略 (7)4.3.3 运动控制优化 (8)第五章感知与避障 (8)5.1 感知系统设计 (8)5.1.1 概述 (8)5.1.2 系统架构 (8)5.1.3 传感器选型与应用 (8)5.2 避障算法与应用 (8)5.2.1 概述 (8)5.2.2 算法原理 (8)5.2.3 算法应用 (9)5.3 安全防护措施 (9)第六章数据采集与传输 (9)6.1 数据采集方式 (9)6.1.1 视觉数据采集 (9)6.1.2 红外数据采集 (9)6.1.3 声音数据采集 (10)6.1.4 振动数据采集 (10)6.2 数据传输技术 (10)6.2.2 有线传输技术 (10)6.2.3 自组网传输技术 (10)6.3 数据处理与分析 (10)6.3.1 数据预处理 (10)6.3.2 数据挖掘与分析 (10)6.3.3 模型训练与优化 (11)6.3.4 实时监控与预警 (11)第七章自主充电与维护 (11)7.1 自主充电技术 (11)7.1.1 技术原理 (11)7.1.2 充电方式 (11)7.1.3 充电策略 (11)7.2 维护策略与实施 (11)7.2.1 维护策略 (11)7.2.2 维护实施 (12)7.3 故障诊断与处理 (12)7.3.1 故障诊断 (12)7.3.2 故障处理 (12)第八章智能决策与优化 (12)8.1 智能决策系统 (12)8.1.1 系统概述 (12)8.1.2 系统架构 (13)8.1.3 关键技术 (13)8.2 巡检任务调度 (13)8.2.1 任务调度策略 (13)8.2.2 调度算法 (13)8.3 优化算法应用 (14)8.3.1 路径优化 (14)8.3.2 巡检策略优化 (14)8.3.3 故障诊断优化 (14)第九章智能电网智能巡检系统集成 (14)9.1 系统架构设计 (14)9.1.1 总体架构 (14)9.1.2 模块详细设计 (15)9.2 系统集成与调试 (15)9.2.1 硬件集成 (15)9.2.2 软件集成 (15)9.2.3 系统调试 (15)9.3 系统功能评估 (16)9.3.1 功能指标 (16)9.3.2 评估方法 (16)9.3.3 评估结果 (16)第十章项目实施与推广 (16)10.1.1 项目目标 (16)10.1.2 实施步骤 (16)10.1.3 资源配置 (17)10.2 推广策略与建议 (17)10.2.1 推广渠道 (17)10.2.2 推广策略 (17)10.3 项目风险分析及应对措施 (17)10.3.1 技术风险 (17)10.3.2 运营风险 (17)10.3.3 市场风险 (18)第一章智能电网智能巡检概述1.1 项目背景我国经济的快速发展，电力系统规模不断扩大，对电网的稳定运行和安全性提出了更高要求。
变电站智能巡视方案介绍
智能巡视系统方案介绍变电站设备长期处于运行状态下，为了确保电气设备的安全稳定运行，及时发现设备的缺陷或隐患，积累状态检修原始数据，往往要求现场运行人员定期或不定期对现场设备进行巡视检查或采用红处线测温手段对设备状态进行监视。
目前，系统内各变电站上述两项工作大部份由现场运行人员完成，采用人工模式，手工抄录，工作量大，且受环境因素、人员素质等各方面的影响，容易造成巡视不到位，核对不到位情况发生，巡视效率和质量往往达不到预期效果。
另外，随着电网监控中心的实施以及变电所无人值班模式推进，500kV变电站也将实现无人值班，届时从操作站派人至变电所巡查，将进一步弱化上述工作效率，同时消耗大量的人力物力。
因此，如何在智能变电站采取科学的手段，利用计算机监控技术实现变电站日常设备巡视、红外线测温、开关闸刀现场位置核对、将大大减少运行人员工作量，并产生很大的经济效益。
智能巡视的研究内容：1）通过智能视频系统，自动检查开关、闸刀现场实际位置等；2）配合变电站程序化控制，完成对开关、闸刀等设备操作前后现场设备状态核对工作；3）对电流制热型、电压制热型设备的红外线测温巡视；4）现场运行设备外观检查。
智能巡视的实施方案：1）智能巡视系统由变电站智能巡检机器人和智能巡视控制分析系统组成；2）在变电站现场安装满足变电站智能巡检机器人的巡视轨道；3）利用变电站智能巡检机器人和固定摄像头相结合的模式，将监视范围覆盖站内所有开关、闸刀等设备；4）变电站智能巡检机器人和固定摄像头将影像信息回传后台智能分析系统，系统通过图像识别等手段，确认设备状态位置以及是否运行正常；5）变电站智能巡检机器人应具有移动定位功能，利用二维坐标定位系统，通过控制软件或预先设置的设备坐标，将变电站智能巡检机器人准确定位至预定位置。
与程序化操作系统相结合，在需要操作某设备时，自动将机器人运行至现场设备附件，取代运行人员核对设备操作后状态。
6）变电站智能巡检机器人安装视频摄像头，用于基于图像的视频监视，安装红外摄像头，用于温度的监视；7）变电站智能巡检机器人应具有红外成像功能，并具有图像无线远传技术，具有一定的防电磁干扰功能。
电力智能巡检系统方案
附件一：《方案书》一．项目的意义石家庄广盛龙发科技有限公司，自本着客户至上的原则，为客户建立起一套科学的，行之有效的电力智能巡检体系，对于保证机房动力设备稳定可靠运行发挥重要的作用。
电力智能巡检系统是一种对设备巡检，设备运行状态，人员的规范化管理的全新技术，根据客户实际需求，设计了本方案。
二、电力智能巡检系统基于云服务器平台上，通过使用全球定位系统(GPS/BDS)人员现场巡检线路查询，变更设计，录入竣工资料，使巡视检修人员在现场进行工作计划查询、设备信息和地理信息的查询，记录缺陷情况，记录巡视到位情况的系统。
三、电力智能巡检系统意义———输配电线路非常重要架空输配电线路分布广，长期暴露在大自然中运行，不仅要经受正常机械载荷和电力负荷的作用，而且还受到各方面外来因素的干扰和大自然千变万化的影响。
这些因素将会促使线路上各元件老化、疲劳、氧化和腐蚀，如不及时发现和削除，就会由量变到质变，发展成为各种故障。
大自然中的大气污秽、雷击、强风、洪水冲刷、滑坡沉陷、地震、鸟害和外力等对输配电线路的破坏，如不及早预防和采取措施，亦会造成各种线路故障。
———传统巡检线路是薄弱环节的薄弱点➢缺员由于线路巡检非常艰苦，往往缺员严重➢漏检旧有的巡检体系很难保证检查质量，无从考查工作人员是否对每根杆塔，每个设备，每个项目进行检查➢记录不规范由于巡检项目内容繁杂，且巡检人员各自知识经验积累程度不同，所以填写内容或简单或复杂，或抓得住重点，或抓不到实质➢费时繁琐每个问题项目，都要通过笔记录到纸上，必要时还需辅以作图，10kv以上线路，每个电杆项目需一一记录，量多费时。
➢后期处理难对每次巡检的大量数据进行收集，处理，分析，工作量大，由于资料量大，遗失严重。
➢评估难很难对工作人员的工作定性定量进行评估。
➢参考价值单一巡检数据局限于线管运用，相对独立于电力整个系统与电力系统高度集成化相背所以说传统巡检线路系统存在诸多隐患。
三,方案设计原则易管理高效标准化电力网络系统紧密相接依据： DL/T 741：架空送电线路运行规程DL/T601-1996：架空绝缘配电线路设计技术规程SDJ3-87：电力安全工作规程（电力线路部分）SDJ206-37：架空送电配电线路设计技术规程GTB856：软件工程国家标准《中华人民共和国电力法》《电力设施保护条例》四,结构描述（一）总体结构巡检系统软件、手持智能终端、PC端和服务器四部分组成操作流程如下：1．管理员在PC端发布巡检任务2．巡检员手持端受领任务，上传巡检记录3．巡检员逐一巡检一条线路的每根电杆。
智能变电站巡检机器人研制及应用
智能变电站巡检机器人研制及应用智能变电站巡检机器人是一种利用人工智能和机器人技术，对变电站进行巡检和维护的设备。
它具备自主导航、环境感知、故障检测等功能，能够减轻人力负担、提高巡检效率，并有效保障变电站运行的安全和稳定性。
智能变电站巡检机器人的研制与应用具有重要意义。
一方面，变电站作为电力系统的重要组成部分，起着输电、变压、开关等关键功能，对电力供应具有重要影响。
保障变电站的正常运行对电力系统的稳定和可靠运行至关重要。
而传统的巡检方式主要依靠人工进行，存在巡检周期长、效率低下、难以保障巡检质量等问题。
引入智能巡检机器人可以完全解决这些问题，大大提高巡检效率和准确性。
随着电力系统规模的扩大和复杂性的增加，变电站设备的数量也在大幅增加。
传统的巡检方式已经无法满足快速发展的需求，使得人员和设备的安全难以得到保障。
智能巡检机器人的应用可以有效降低人为巡检的风险，提升巡检的安全性，为变电站人员提供更好的工作环境。
智能变电站巡检机器人的研制主要包括以下几个方面的技术：首先是自主导航技术。
机器人需要具备自主识别和导航的能力，能够根据预设的路径和目标进行移动，并根据环境的变化及时调整路线。
自主导航技术主要包括定位、地图构建、路径规划等方面的研究。
其次是环境感知技术。
机器人需要通过各种传感器获取变电站的环境信息，如温度、湿度、电磁场等，以及设备的状态信息，如开关状态、电流电压等。
环境感知技术主要包括传感器的选择和布局、数据采集与处理等方面的研究。
再次是故障检测技术。
机器人需要具备故障检测的能力，能够及时发现变电站设备的故障，并将故障信息反馈给运维人员。
故障检测技术主要包括信号处理、模式识别、故障诊断等方面的研究。
最后是智能决策与控制技术。
机器人需要具备智能决策的能力，能够根据巡检任务的要求和变电站的状态做出相应的行动决策，并能够对设备进行控制和操作。
智能决策与控制技术主要包括多传感器融合、智能算法、自适应控制等方面的研究。
智能巡更巡检系统技术方案
智能巡更巡检管理系统技术方案目录公司简介 (3)一、系统概述 (4)1.1为什么工厂企业需要巡检管理系统 (4)1.2工厂企业应该选择什么样的设备 (4)二、工厂巡检管理系统简介与系统组成 (5)三、系统拓扑结构图 (5)拓扑图 (5)组网示意图 (6)使用示意图 (7)系统工作原理 (7)四、巡更管理系统软硬件配置 (8)1、智能巡逻管理系统软件 (8)2、TYXJ-2012S型超级坚固自动感应巡更机 (8)3、巡检点 (9)4、人员卡 (10)5、事件夹 (10)6、无线通讯座 (10)系统通讯的方式 (11)1、TYXJ-1000型通讯座数据上传方式 (11)2、TYXJ-2000型通讯座数据上传方式 (11)3、TYXJ-3000、3000M型通讯座数据上传方式 (11)4、TYXJ-4000、4000M型通讯座数据上传方式 (12)5、TYXJ-6000型通讯座数据上传方式 (12)五、软件系统介绍 (13)软件名称及版本 (13)系统简介及功能结构 (13)运行环境 (13)1、主界面 (13)2、系统设置 (14)3、巡检器通讯 (14)4、电子地图 (14)5、优化数据库 (15)6、切换数据库 (16)7、数据处理-生成报表 (16)8、原始记录 (16)9、如何查询数据结果 (17)六、传统签到方式与电子巡逻方式的比较 (19)七、安装、售后服务及技术培训 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
1、安装 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。
变电站智能巡检系统的设计与实现
变电站智能巡检系统的设计与实现随着工业化的不断发展，电力设备和系统越来越普及，而变电站作为电力系统中的重要组成部分，其中绝缘子、断路器等高压设备的运行状态至关重要。
为了维护变电站的安全运行和保障电力供应的可靠性，发展智能化变电站巡检系统是十分必要的。
因此，本文将详细探讨变电站智能巡检系统的设计和实现，并提出一些相应的解决方案。
一、智能巡检系统的设计原则1.数据采集与传输智能巡检系统必须设计成能够采集不同设备的信息，并能够及时传输到数据中心。
因此发展一种能够高效地搜集设备信息和传输的技术是必要的。
2.设备监测与数据处理智能巡检系统可以通过监控设备，将设备的信息不断地收集、汇总，并对数据进行分析处理，从而为设备的维护保养提供更为准确的数据。
3.故障诊断与预测通过设备的监控和数据的分析，智能巡检系统可以不断的优化故障诊断与判断，进而展开有效的预测和预警，再通过人工协调和维护来降低故障出现的可能性，提高设备的可靠性。
二、系统的实现措施1.数据采集与传输在数据采集和传输方面，智能巡检系统可以采用无线传输技术，例如基于ZigBee协议的数据传输技术。
这种技术可以通过无线方式将监测到的信息传输到集中的数据服务器，从而避免了传输数据的限制和操作繁琐的问题。
2.设备监测与数据处理对设备进行监测时，可以选择安装传感器来进行实时监测。
传感器可以采用压力传感器、温度探头等，将设备的状态实时采集到系统中。
为了确保数据处理的准确性和及时性，系统可以采用高性能计算平台，将数据处理和分析交由计算机来完成。
在数据处理和分析过程中，采用数据挖掘和机器学习技术，可以让系统自主收集维护经验，通过比较系统化的逻辑分析，提高了系统的可靠性和准确性。
3.故障诊断与预测在故障诊断与预测方面，可以从数据分析和人工维护两方面进行。
系统对设备信息的监测和分析，可以实现对故障的快速诊断和准确定位。
而在故障预测方面，可以通过引入拟合算法、时间序列等分析方法，对设备运行状态进行预测和评估。
变电站智能化巡检控制系统的设计
变电站智能化巡检控制系统的设计摘要：随着机器人制造技术的不断进步与完善，变电站智能巡检机器人在变电站日常的设备运维管理中发挥的作用越来越显著。
通过对智能巡检机器人的合理运用，其在变电站运维工作中的应用主要体现在现场设备各类型巡视、设备的红外测温及表计数据抄录、设备现存缺陷隐患的跟踪等方面。
在500kV变电站无人值守的深入推进的背景下，为更好的对事故应急状态下变电站电气设备的运行状况进行掌控，运用智能巡检机器人代替运维人员对故障设备进行先期巡检，将发挥越来越重要的作用。
关键词：变电站；ZigBee通信；巡检控制；智能监测引言变电站巡检是确保设备正常安全运行的有效措施，通过巡视检查了解设备运行状况，掌握运行异常，并及时地采取相应措施，对于降低事故的发生及控制停电范围具有重要意义。
当前电网规模快速增长，以国家电网公司为例，所辖变电站数量从2012年的3.2万余座增长到2021年的4.3万余座，涨幅达到30.5%。
而变电运检人员较2012年减少23.4%，从设备管理精益化要求来看，巡检工作量大，人员紧缺。
另外，我国电网电压等级已发展到1100kV，人工巡检存在安全禁区，如高压阀厅、雷雨天气时避雷针附近区域严禁人员靠近。
人工巡检存在视觉盲区，如大型变压器油枕部位、高压套管顶端伞裙部位等。
人工巡检存在听觉盲区，如GIS设备局部放电产生的超声波、变压器故障特征声纹被噪声淹没等情形。
从巡检工作安全和技术要求出发，高压变电设备的巡检，单纯依靠人工已无法全面完成。
1智能巡检机器人概述智能巡检机器人是以自主或遥控的方式，在无人值守的环境中，完成对设备进行红外温度监测和仪表油位的图像识别等任务，替代人工完成巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作，可用于室外、室内以及电力廊道巡检，其中以室外巡检为主。
智能巡检机器人在变电站运维管理中的广泛应用，极大的降低巡维人员工作负荷，提高设备巡检工作效率和工作质量。
2智能巡检机器人系统现状分析目前，变电站的智能巡检机器人已实现对全站电气设备的红外和可见光的覆盖，通过预设的巡视任务，对全站不同区域电气设备进行不间断的周期性的巡检，而对于新增的有特殊要求的任务，则须要通过人工进行设置。
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图2移动端功能架构图
3结束语
将智能可穿戴设备应用于变电巡检业务，可有效改善现有变电巡检方式存在的问题，提高变电站自动化水平，使电网运维更加高效、智能。
（2）智能头盔
智能头盔采用原安全帽基础上集成外挂音视频采集装置。在满足变电站现场安全着装的同时，具备可拆卸、便携、高性能等特点，实时现场音视频与数据采集，语音操控，与后台双向通信。通过配置的1500万摄像头视频分辨率1920X1080，帧速率25帧/s，采集的视频经过H.246算法进行编码，与麦克风采集的音频数据进行整合，实现音视频采集和仪表数据读取。由于变电站环境的复杂性，对音视频采集装置的物理抗震抗摔要求较高，普通磕碰不应造成设备损伤。
参考文献：
[1]范希文.电力设备智能巡检系统的设计与实现[D].大连理工大学，2016.
[2]刘鲁京，李艾宸.智能可穿戴设备在发电厂现场作业的应用[J].电子技术与软件工程，2019，148（02）：250-251.
基于智能可穿戴设备的变电巡检系统设计概述
摘要：随着“大云物移智链”等新兴技术的融合式发展，可实现实时信息互联、语音视频交互、地理定位等功能的便携式智能可穿戴设备得到了广泛应用。就电力系统而言，及时对变电设备有效开展巡检工作是保障电网安全的基础，而目前的传统巡检方式存在现场设备感知度低、运检各专业间信息交互效率低、单兵装备实用性差等问题，因此本文设计了一种基于智能可穿戴设备的变电巡检系统，对于提升巡检质量、保障电网稳定运行具有重要意义。
（3）智能眼镜
智能眼镜采用定制安卓系统，硬件具备强大存储运算分析能力、信息交互功能、数据加密。与主机一样支持WiFi、蓝牙等通讯，依据北斗GPS或AGPS双模精确定位，实现照相、摄像、导航、语音对讲及录音取证等功能，同时眼镜用户之间也可进行视频通话。眼镜采用手势操控，人机交互方便。CPU采用联发科MT6592八核处理器，频率2GHz。RAM容量1GB，ROM容量8GB。GPS芯片采用SiRF公司第三代芯片SiRF starIII，可同时追踪20个卫星通道，定位精度3m~10m，锂电池容量为1000mAh，充电接口采用TypeC接口保障续航能力。
（1）智能主机
智能主机配置八核1.5GHz海思麒麟CPU，安卓8.0系统，可接入USB/RJ45/RS232/RS485等外设。高清Retina显示大屏支持手套及雨水操作模式，强光下可视，实现数据一键上传UHF超高频RFID与远距离二维码识别，ITC麦克风用来实现PTT对讲功能，报警求救以及隐蔽录音取证等功能。支持WiFi、蓝牙及USB多种通讯方式，同时也支持4G LTE专网及4G公网全网通双通讯模块，北斗、GPS双模亚米级精确定位导航。WiFi模块采用驱动芯片为BCM4325的无线网卡，传输速率最高可达11Mbps/s，工作频段2.4GHz，支持协议IEEE802.11b。蓝牙模块采用TI公司CC2550芯片，支持蓝牙4.0协议，传输速率最高可达24Mb/s。
2变电巡检系统设计
本文设计了一种基于智能可穿戴设备的变电站巡检系统，智能可穿戴设备除具备常规移动互联装备的GPS定位、录音、录像等功能外，还可通过蓝牙、USB等连接方式集成外围设备，提供红外检测、紫外检测、超声检测、放电检测等其他检测数据接入能力，为变电站巡检提供多种检测方式支持。
2.1智能可穿戴设备硬件设计
由于变电站电磁环境复杂，对于信号传输干扰较强，为了准确定位人员位置，本文中的智能穿戴设备利用基于信号接收强度的二次定位的方法，即通过变电站设置的WiFi接入点和穿戴设备内置的WiFi模块实现精度为2m左右的定位，以满足人员在电力设备巡检中的路径监测和位置定位。
2.3智能可穿戴设备软件功能设计
（1）主站端功能设计
2.2智能可穿戴设备通信方案
智能主机与智能头盔、智能眼镜采用蓝牙4.0技术进行通信，可以调整LED灯的开关及亮度、生命特征监控器、照相、摄像、语音通话等数据交互。
在整个变电站的四周布置多个WiFi接入点，三种智能穿戴设备通过WiFi连接到接入点，接入点与后台服务器则通过有频录像、图片、健康状况、危险预警，设备状况等信号即可进行实时交互。
关键词：智能可穿戴设备；变电巡检系统；巡检质量
1前言
传统的变电站巡检作业高度依赖现场巡检人员，由于存在巡检人员工作经验差异、人机交互方式单一等局限性，变电站巡检工作仍有较大提升空间[1]。因此，以智能可穿戴设备[2]为载体，应用物联网技术、人工智能技术等高新技术开展变电设备巡检，可有效提升巡检业务管理水平，提高供电可靠性，为电力系统安全稳定运行提供保障。