CN107947361A - 一种配电室智能值班机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了配电室智能值班机器人，包括值班单元，以及与值班单元连接的报警单元、数据处理单元、通讯管理机、历史数据库和触摸机；通讯管理机连接有采集模组；值班单元设置有实时数据库；数据处理单元通过值班单元接收的实时数据的变位情况判断是否为事件数据，按事件数据产生的原因和特征进行分类，发送至报警单元，同时存储至历史数据库；历史数据库连接有报表模块，对事件数据记录分析，进行异常预警。本发明利用互联网技术与智能电网技术，结合智能通讯技术和传感技术对配电室的供电***进行监控服务，改变配电室传统落后的运维模式，实现配电室无人值守的目的，在保障配电室运维安全的同时大幅降低配电室运维成本。
Description
技术领域
本发明涉及供电***配电室智能监控技术领域，尤其是涉及一种配电室智能值班机器人。
背景技术
配电室作为供电***中的基本环节,对于企业的高效稳定安全运行有着重要的意义。目前配电室环境靠值班人员手动控制，随着用电负荷的逐渐增大，复杂性的提高，配电室规模的扩大，线路设备时常出现故障，直接影响供电，设备损坏率高，供电可靠性低，传统的值班人员定期巡检模式已经不能满足现有的运行安全需要。因此，必须要利用现代化技术手段对配电室供电***进行实时的监控。
因此，如何提供一种保障配电室运维安全的无人值守配电室智能值班机器人是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种配电室智能值班机器人，利用互联网技术与智能电网技术，结合智能通讯技术和传感技术对配电室的供电***进行监控服务，改变配电室传统落后的运维模式，实现配电室无人值守的目的，在保障配电室运维安全的同时大幅降低配电室运维成本。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种配电室智能值班机器人，包括值班单元，以及与所述值班单元连接的报警单元、数据处理单元、通讯管理机、历史数据库和触摸机；
其中所述通讯管理机通过485通讯线连接有采集模组；
所述值班单元设置有实时数据库，所述采集模组将采集的实时数据通过通讯管理机发送至所述实时数据库；
需要说明的是，所述通讯管理机具有单块或多块通讯管理板，可根据实际情况可以采用单块或多块通讯管理板的形式来适应工业现场的设备多样性和差异化。
所述数据处理单元通过所述值班单元接收的所述实时数据的变位情况判断是否为事件数据，若是，则按所述事件数据产生的原因和特征进行分类，发送至报警单元，同时存储至所述历史数据库，从而实现了事件顺序记录功能；
所述历史数据库连接有报表模块，自动生成运行日志报表，并对所述事件数据记录分析，进行异常预警。
所述报表模块还具有报警管理、打印输出、能耗记录分析、电源运行实时诊断功能，预警可能发生的问题，实现配电室设备的提前维护。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述值班单元还连接有 GPRS通讯模块，以实现配电室智能值班机器人的GPRS通信功能。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述采集模组包括ARM 控制器，以及与所述ARM控制器连接的电能采集单元、开关量采集单元、环境采集单元、视频采集单元。所述采集模组设置有485通信模块，所述ARM 控制器将所述电能采集单元、所述环境采集单元采集的实时数据通过485通信模块传送至配电室智能值班机器人内部的通讯管理机后，进入实时数据库。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述电能采集单元包括交流监控模块和直流采集模块；
所述交流监控模块对配电电压、电流及开关状态进行采集，并计算生成电能统计数据；
需要说明的是，所述交流监控模块采用高性能的12位AD接口，1Mbps 运算速度，通过一个周波的1024个采样点对10KV配电和400V配电的电压、电流以及开关状态等数据进行采集，计算分析统计生成电压、电流、有功、无功、功率因数、相位、有功电量累计、无功电量累计以及2-32次谐波数据。根据电量计算方法，实现电压、电流的采集，具有精度高、运算速度快、抗干扰性强的特点。
所述直流采集模块对直流屏数据和蓄电池电压进行采集。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述开关量采集单元包括开关位置采集模块和脱扣位置采集模块；所述开关位置采集模块和所述脱扣位置采集模块均通过光耦隔离的方式将开关量采集数据发送至所述ARM 控制器。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述环境采集模块对配电室内的温度、湿度、烟感和水浸状态数据进行采集监控。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述视频采集单元与配电室内安装的若干个摄像头相连接，并将所述摄像头拍摄的视频数据发送至所述值班单元。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述采集模组还包括遥控开出模块，所述遥控开出模块通过光耦隔离的方式将遥信采集数据发送至所述ARM控制器。
2路开关量采集(开关位置采集模块和脱扣位置采集模块)、1路遥控开出模块采用光耦隔离的数据传输方式提高了***稳定性。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述实时数据包括所述配电室设备状态、运行调度员的操作、通信通道状态变化、终端设备运行状态变化。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述报警单元按照所述事件数据的分类类型匹配不同的语音播报和报警灯光，进行异常报警。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述实时数据的变位情况包括变位值和变位类型，所述数据处理单元依据所述实时数据的变位值判断是否为事件数据，依据所述实时数据的变位类型判断所述事件数据产生的原因和特征，并进行分类，从而实现了事件顺序记录功能。
优选的，在上述一种配电室智能值班机器人中，所述触摸机具有显示界面和触摸屏，所述显示界面显示主控窗口信息、设备窗口信息和用户窗口信息；所述主控窗口用于***自定义参数，实现了自定义控件设计；所述设备窗口用于显示所监测的配电室设备，具体包括综合保护柜、电力仪表、多功能电力监测仪、无功补偿仪、直流监控仪、漏水检测器、温湿度检测器、烟感监测器和摄像头等；所述用户窗口包括用户操作图形界面，结合触摸屏实现了用户与配电室智能值班机器人的人机交互功能。
其中所述事件数据由所述数据处理单元及时推送到显示界面并进行分类声光报警提示。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种配电室智能值班机器人。本发明的有益效果为：1、通过通讯管理机的设置，可根据实际情况来适应工业现场的设备多样性和差异化，并且可进行自定义控件设计；2、通过对事件数据的分类存储及报警，实现了事件顺序记录功能和分类声光报警功能；3、结合对历史数据库内的事件数据的分析，实现配电室设备的异常预警和提前维护；4、支持有线或GPRS通信；改变配电室传统落后的运维模式，实现配电室无人值守的目的，在保障配电室运维安全的同时大幅降低配电室运维成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种配电室智能值班机器人的结构原理图；
图2为本发明值班单元的结构框架图；
图3为本发明采集模组的结构原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种配电室智能值班机器人，利用互联网技术与智能电网技术，结合智能通讯技术和传感技术对配电室的供电***进行监控服务，改变配电室传统落后的运维模式，实现配电室无人值守的目的，在保障配电室运维安全的同时大幅降低配电室运维成本。
本发明提供了一种配电室智能值班机器人，参见本发明附图1公开的一种配电室智能值班机器人的结构原理图，包括值班单元1，以及与值班单元1 连接的报警单元2、数据处理单元3、通讯管理机4、历史数据库5和触摸机 6；其中通讯管理机4连接有采集模组7；值班单元1设置有实时数据库14，采集模组将采集的实时数据通过通讯管理机4发送至实时数据库14；实时数据包括配电室设备状态、运行调度员的操作、通信通道状态变化、终端设备运行状态变化数据。数据处理单元3通过值班单元1接收的实时数据的变位情况判断是否为事件数据，若是，则按事件数据发生顺序、产生的原因和特征进行分类，及时推送到显示界面61，并发送至报警单元2进行声光报警提示，同时存储至历史数据库5；历史数据库5连接有报表模块8，自动生成运行日志报表，并对事件数据记录分析，进行异常预警。
参考附图2，值班单元1采用MCGS软件开发环境***，其结构由主控窗口11、设备窗口12、用户窗口13、实时数据库14和运行策略集15五个部分构成。主控窗口11用于***自定义参数，实现了自定义控件设计；设备窗口 12用于显示所监测的配电室设备，具体包括综合保护柜、电力仪表、多功能电力监测仪、无功补偿仪、直流监控仪、漏水检测器、温湿度检测器、烟感监测器和摄像头等；用户窗口13包括用户操作图形界面，结合触摸屏实现了用户与配电室智能值班机器人的人机交互功能。
为了满足接入设备多、设备类型复杂、数据逻辑繁琐，显示内容也比较复杂的现场条件，必须进行数据处理优化：采用一种自适应通信的时间设置模式，当数据报文发送出去后，设置超时时间，若在超时间内响应，则立即发送下一条指令，若超时时间到，则判断为通信中断，此方法可缩短通信时间周期，确保最大获取数据通信；将所有数据分为2种类型，全局变量与局部变量，全局变量表示实时读取仪表或是需要定时循环计算，局部变量的数据表示则在页面显示需要时，进行读取，减少了不必要的数据处理，提升了有限的CPU利用率；数据逻辑根据实际需要，设置运行策略集15，包括启动策略、循环策略、退出策略和自定义策略，自定义2种运行策略，一是定时循环，表示一直需要数据处理，另一种是事件策略，当变位值达到条件后执行的逻辑，这样定时与触发事件相结合，保证了事件处理的合理性与及时性，到达了性能最优的组合。
关于实时数据的分类报警的基本原理如下：报警是按分类来处理的，比如一般的负荷越限告警、严重的负荷越限告警、温湿度越限告警、水浸传感器异常告警、烟感异常告警、通讯中断告警以及严重的开关变位、事故跳闸等。值班单元1接收到的所有的数据均在实时数据库14中保存，实时数据库 14不同于历史数据库5，它存在于值班单元1内部的缓存中，实时数据的变位情况包括变位值和变位类型，数据处理单元依据实时数据的变位值判断是否为事件数据，依据实时数据的变位类型判断事件数据产生的原因和特征，并进行分类。实时数据库14中的数据处于实时变化和刷新过程中，一直处于***的监控过程中，当变位值达到条件后，执行事件策略，判断为事件数据，***自动根据变位类型进行判断并传递给报警单元2进行报警。
通讯管理机4具有单块或多块通讯管理板，多块通讯管理板可以用来标准各种通讯协议，可集成任何网络、设备、协议，不同的协议采用不同的通讯管理板。
值班单元1连接有电力事故知识库10，可以根据实时数据库14和历史数据库5与电力事故知识库10对比，提出预警异常和维护建议。
值班单元1还连接有UPS供电模块9，为配电室智能值班机器人提供电源供给。
为了进一步优化上述技术方案，结合附图3公开的采集模组的结构原理图，采集模组7包括ARM控制器71，以及与ARM控制器71连接的电能采集单元72、开关量采集单元73、环境采集单元74、视频采集单元75。
电能采集单元72包括交流监控模块721和直流采集模块722；交流监控模块721对配电电压、电流进行采集，并计算生成电能统计数据；直流采集模块722对直流屏数据和蓄电池电压进行采集。
具体实现方法：应用交流监控模块721对10KV配电和400V配电的电压、电流以及开关状态等数据进行采集，计算分析统计生成电压、电流、有功、无功、功率因数、相位、有功电量累计、无功电量累计以及2-32次谐波数据。经过485通讯模块将数据传送到通讯管理机4内部的通讯管理板后，进入实时数据库14。同样，采用直流采集模块722对直流屏进行数据采集，对每块蓄电池的电压进行监测，直流采集模块722通过485通讯线将数据送入通讯管理机4内部通讯管理板，统一进入实时数据库14。环境采集采用的是专用的环境采集单元74进行环境温度、湿度和烟感、水浸状态的采集，采用485 通讯线将数据接入通讯管理机4内部通讯管理板，数据汇总后进入实时数据库14，以便进行后续的分析、报警以及统计功能。
开关量采集单元73包括开关位置采集模块731和脱扣位置采集模块732；开关位置采集模块731和脱扣位置采集模块732均通过光耦隔离的方式将开关量采集数据发送至ARM控制器71。
采集模组7采用32位Cotex-M4ARM作为控制器，可以实现高速的数据处理，带有DSP处理能力，快速实现浮点运算；电能采集单元72采用高性能的12位AD接口，1Mbps运算速度，通过一个周波的1024个采样点，根据电量计算方法，实现电压、电流的采集，具有精度高、运算速度快、抗干扰性强的特点；2路开关量采集(开关位置采集模块731和脱扣位置采集模块732)采用光耦隔离，提高***稳定性；1路遥控开出模块77通过光耦隔离的方式将遥信采集数据发送至ARM控制器71；分布于各个配电柜的采集模组7 具备遥信采集和越限识别功能，提供1路隔离485串行通信接口，采用标准 modbus协议实现遥信、遥控功能，485通信接口可使多个智能仪表或其它智能设备挂于一条总线上，具体包括综合保护柜、电力仪表、多功能电力监测仪、无功补偿仪、直流监控仪、漏水检测器、温湿度检测器、烟感监测器等，实现网络通信功能。
视频采集单元75与配电室内安装的若干个摄像头相连接，并将摄像头拍摄的视频数据发送至值班单元1。
采集模组7还内置有与ARM控制器71连接的电源管理模块70、数据存储模块78、看门狗及时钟电路79；数据存储模块78内置大容量1M的铁电 flash，用于保存定值和事件记录、电度和故障录波等数据，可以实现远程参数设定、事件召唤；看门狗及时钟电路79内置RTC时钟电路为***提供准确的时钟，并可通过通信校时实现***的时钟同步，以方便故障分析。同时集成了欠压、过压、过负荷、漏电保护功能，实时监测线路的故障状态并产生告警，可根据需要有选择性的跳闸切除故障，所有保护等参数均可经由显示界面61和触摸屏62，通过主控窗口11内的自定义控件进行修改。
采集到的变位信息、保护动作、越限信息、通讯异常等信息均统一由数据处理单元3的综合处理，根据事件数据的分类类型匹配不同的语音播报和报警灯光，进行异常报警。自动生成运行日志报表、报警管理、打印输出、能耗记录分析，电源运行实时诊断功能，生成异常预警。
为了进一步优化上述技术方案，实时数据包括配电室设备状态、运行调度员的操作、通信通道状态变化、终端设备运行状态变化。
为了进一步优化上述技术方案，报警单元2按照事件数据的分类类型陪配不同的语音播报和报警灯光，进行异常报警。
为了进一步优化上述技术方案，触摸机6具有显示界面61和触摸屏62，显示界面61显示主控窗口11信息、设备窗口12信息和用户窗口13信息。采用22寸电容触摸屏，自定义控件，统一设计风格。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种配电室智能值班机器人，其特征在于，包括值班单元(1)，以及与所述值班单元(1)连接的报警单元(2)、数据处理单元(3)、通讯管理机(4)、历史数据库(5)和触摸机(6)；
其中所述通讯管理机(4)连接有采集模组(7)；
所述值班单元(1)设置有实时数据库(14)，所述采集模组将采集的实时数据通过所述通讯管理机(4)发送至所述实时数据库(14)；
所述数据处理单元(3)通过所述值班单元(1)接收的所述实时数据的变位情况判断是否为事件数据，若是，则按所述事件数据产生的原因和特征进行分类，发送至所述报警单元(2)，同时存储至所述历史数据库(5)；
所述历史数据库(5)连接有报表模块(8)，自动生成运行日志报表，并对所述事件数据记录分析，进行异常预警。
2.根据权利要求1所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述采集模组(7)包括ARM控制器(71)，以及与所述ARM控制器(71)连接的电能采集单元(72)、开关量采集单元(73)、环境采集单元(74)、视频采集单元(75)。
3.根据权利要求2所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述电能采集单元(72)包括交流监控模块(721)和直流采集模块(722)；
所述交流监控模块(721)对配电电压、电流进行采集，并计算生成电能统计数据；
所述直流采集模块(722)对直流屏数据和蓄电池电压进行采集。
4.根据权利要求2所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述开关量采集单元(73)包括开关位置采集模块(731)和脱扣位置采集模块(732)；所述开关位置采集模块(731)和所述脱扣位置采集模块(732)均通过光耦隔离的方式将开关量采集数据发送至所述ARM控制器(71)。
5.根据权利要求2所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述环境采集模块(74)对配电室内的温度、湿度、烟感和水浸状态数据进行采集监控。
6.根据权利要求2所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述视频采集单元(75)与配电室内安装的若干个摄像头相连接，并将所述摄像头拍摄的视频数据发送至所述值班单元(1)。
7.根据权利要求2所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述采集模组(7)还包括遥控开出模块(77)，所述遥控开出模块(77)通过光耦隔离的方式将遥信采集数据发送至所述ARM控制器(71)。
8.根据权利要求1所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述实时数据包括所述配电室设备状态、运行调度员的操作、通信通道状态变化、终端设备运行状态变化。
9.根据权利要求1所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述报警单元(2)按照所述事件数据的分类类型陪配不同的语音播报和报警灯光，进行异常报警。
10.根据权利要求1所述的一种配电室智能值班机器人，其特征在于，所述实时数据的变位情况包括变位值和变位类型，所述数据处理单元依据所述实时数据的变位值判断是否为事件数据，依据所述实时数据的变位类型判断所述事件数据产生的原因和特征，并进行分类。
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