CN212784891U - 一种变电站二次柜智能巡检*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变电站二次柜智能巡检***，包括中央处理器、主交换机、PLC控制器、多个子交换机和多个用于采集变电站二次柜图像的可升降的图像采集设备组；所述子交换机的数量和所述图像采集设备组的数量相同；所有所述子交换机与所有所述图像采集设备组一一对应电连接，所有所述子交换机均通过所述PLC控制器分别与所述主交换机通信连接，所述主交换机与所述中央处理器电连接。本实用新型能实现所有的二次柜图像的远程同步采集，整个同步采集过程是并行的，采集的二次柜图像之间不存在时间差，均为同一时刻的二次柜图像，巡检实时性高，有利于后续的数据分析，有效提高巡检准确度。

Description

一种变电站二次柜智能巡检***

技术领域

本实用新型涉及变电站监测技术领域，特别涉及一种变电站二次柜智能巡检***。

背景技术

变电站二次柜是对一次设备和***的运行状况进行监测和保护的设备。目前，大多数变电站的二次设备巡检依靠值班人员定期巡查所有二次设备的指示状态，综合判断变电站***的运行状况是否正常。然而，人工巡检的方式消耗大量人力，物力和时间，巡检周期长，无法及时发现设备异常。

因此，出现了无人巡检机器人代替传统的人工巡检方式，通过巡检机器人获取二次柜的外观，再通过计算机视觉技术分析二次柜中二次设备的指示状态。然而，这种方式有以下弊端：巡检机器人模拟了人工巡检的方式，整体是一个串行过程，采集的二次柜图像之间存在时间差，并不是同一时刻的状态，增大了后续分析的难度，得到的监测结果不是实时的，且准确度不够。

实用新型内容

本实用新型提供了一种变电站二次柜智能巡检***，解决了现有技术中巡检实时性差和准确度不够的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种变电站二次柜智能巡检***，包括中央处理器、主交换机、PLC控制器、多个子交换机和多个用于采集变电站二次柜图像的可升降的图像采集设备组；所述子交换机的数量和所述图像采集设备组的数量相同；

所有所述子交换机与所有所述图像采集设备组一一对应电连接，所有所述子交换机均通过所述PLC控制器分别与所述主交换机通信连接，所述主交换机与所述中央处理器电连接。

本实用新型的有益效果是：中央处理器通过主交换机向PLC控制器发送对变电站二次柜进行巡检的指令(简称巡检指令)，通过PLC控制器将该巡检指令分发给需要执行巡检的子交换机，最后通过子交换机将巡检指令传递给对应的图像采集设备组，驱动图像采集设备组对所在区域的变电站二次柜进行图像采集；图像采集设备组采集图像后，通过对应的子交换机将采集的变电站二次柜图像传输至主交换机，然后传输给中央处理器，对变电站二次柜图像进行分析、处理和识别，实现变电站二次柜的智能巡检；其中，巡检指令包括图像采集指令，中央处理器、主交换机、PLC控制器、每个子交换机和每个图像采集设备组都有各自的供电设备；

本实用新型的变电站二次柜智能巡检***，能够为每个二次柜或每个区域的二次柜分配单独的图像采集设备组，实现所有的二次柜图像的远程同步采集，整个同步采集过程是并行的，采集的二次柜图像之间不存在时间差，均为同一时刻的二次柜图像，巡检实时性高，有利于后续的数据分析，有效提高巡检准确度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还有如下改进：

进一步：所述PLC控制器包括微处理器、编程器、PLC输入电路和多个PLC输出电路；

所述编程器、所述PLC输入电路和所有所述PLC输出电路均分别与所述微处理器电连接，所述PLC输入电路与所述主交换机通信连接，所述PLC输出电路的数量与所述子交换机的数量相同，且所有所述PLC输出电路与所有所述子交换机一一对应通信连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过微处理器(即PLC控制器中的MCU)，便于执行中央处理器向主交换机发送的巡检指令并将该巡检指令分发到PLC输出电路，通过PLC输出电路发送到对应的子交换机中；通过PLC输入电路和PLC输出电路，便于指令的接收和发送；通过编程器，便于对巡检指令进行编辑、检查、修改和监视，便于实现后续对图像采集设备组的远程精细控制；通过上述PLC控制器(即可编程逻辑控制器)，对分组分区的图像采集设备组的远程控制更加精准，有效提高了变电站二次柜的巡检效率。

进一步：每个所述图像采集设备组均包括至少一个升降摄像头组件，所述升降摄像头组件包括摄像头、摄像头底座和自动升降装置和升降装置顶座；

在每个所述升降摄像头组件中，所述摄像头通过所述摄像头底座固定在所述自动升降装置的下端，并可随着所述自动升降装置在竖直方向上自动升降；所述升降装置顶座设定在所述自动升降装置的上端，且所述自动升降装置通过所述升降装置顶座与变电站二次柜所在厂房的天花板连接；所述摄像头和所述自动升降装置均分别与对应的所述子交换机电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：通过至少一个升降摄像头组件所形成的图像采集设备组，便于对每个二次柜或每个区域的二次柜进行分组分区域的图像采集，达到分区域的并行巡检的目的；升降摄像头组件可以实现升降功能，可以在每次对该组件对应区域的二次柜进行图像采集时，改变拍摄位置，保证能得到更加完整、质量高的二次柜图像，进而便于提高后续图像分析的准确率，进一步提高巡检准确度；其中，摄像头通过摄像头底座固定在自动升降装置的下端，便于摄像头能随着自动升降装置的自动伸缩在竖直方向上自动升降；而自动升降装置的上端通过升降装置顶座与厂房的天花板连接，可以使得整个升降摄像头组件是固定在天花板上，一方面便于在实际升降过程中，是在天花板下方自动升降对对应区域的二次柜进行拍摄图像，另一方面便于在停止工作时，可以使得整个升降摄像头组件回升至天花板位置，保证整个变电站厂房的室内美观；对应的，巡检指令还可以包括摄像头升降指令；每个图像采集设备组中所包含的升降摄像头组件的数量，可以根据厂房内实际划分的区域来选择和调整。

进一步：所述升降摄像头组件还包括补光灯；

在每个所述升降摄像头组件中，所述补光灯通过所述摄像头底座固定在所述自动升降装置的下端，所述补光灯与对应的所述子交换机电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：在升降摄像头组件对二次柜进行图像采集时，可能出现光线不佳的情况，通过开启补光灯可以便于图像采集，有效提高采集的二次柜图像的质量；补光灯随着摄像头一起固定在摄像头底座上，可以保证在摄像头处于任何位置时，都对其进行补光；对应的，巡检指令还可以包括补光指令。

进一步：变电站二次柜所在厂房的天花板上铺设有水平方向的导轨，所述升降摄像头组件还包括滑块和电机；

在每个所述升降摄像头组件中，所述电机固定设置在所述升降装置顶座的一侧，所述滑块设置在所述升降装置顶座的上端，所述电机的输出轴与所述滑块传动连接，且所述自动升降装置和所述升降装置顶座通过所述滑块在所述导轨上水平滑动；所述电机与对应的所述子交换机电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：由于一个升降摄像头组件所负责拍摄图像的区域可能包含多个二次柜，而二次柜均具有一定大小的体积，升降摄像头组件在拍摄时，可能出现二次柜的有些角度拍摄不到的情况，通过在天花板上铺设水平方向的导轨，并在升降摄像头组件中的升降装置顶座上设置的滑块和电机，通过电机驱动滑块，可以使得整个升降摄像头组件在导轨上的滑动，实现升降摄像头在拍摄二次柜图像时水平方向的移动，进一步便于二次柜图像的采集，提高图像质量，进而提高巡检准确度；对应的，巡检指令还可以包括滑动指令。

进一步：还包括显示器和报警器；

所述显示器和所述报警器均分别与所述中央处理器电连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：图像采集设备组采集二次柜图像后，利用子交换机和主交换机将采集的图像传输给中央处理器进行分析、处理和识别，得到巡检结果，通过显示器可以显示该巡检结果，以便于巡检人员实时地、直观地掌握巡检结果；而当巡检结果出现异常时，可以通过报警器进行报警，以及时通知巡检人员进行处理，提高智能巡检效果。

进一步：还包括第一光电转换器和第二光电转换器；

所述第一光电转换器与所有所述子交换机的公共连接端电连接，所述第二光电转换器与所述主交换机电连接，所有所述子交换机均依次通过所述第一光电转换器和所述第二光电转换器分别与所述主交换机直接通信连接。

上述进一步技术方案的有益效果是：由于子交换机与主交换机之间的直接通信通常采用光纤，因此，通过第一光电转换器，便于将子交换机中的电信号转换为光信号，并通过光纤传递给第二光电转换器，再通过第二光电转换器，便于将光纤中的光信号再转换为电信号，传输给主交换机，从而便于将图像采集设备组采集的二次柜图像传输给中央处理器进行分析，保证智能巡检的顺利进行。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种变电站二次柜智能巡检***的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中PLC控制器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中一种升降摄像头组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中另一种升降摄像头组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中另一种变电站二次柜智能巡检***的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中第一光电转换器和第二光电转换器的电路连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中央处理器，2、主交换机，3、PLC控制器，4、子交换机，5、图像采集设备组，6、显示器，7、报警器，8、第一光电转换器，9、第二光电转换器，31、微处理器，32、编程器，33、PLC输入电路，34、PLC输出电路，51、摄像头，52、摄像头底座，53、自动升降装置，54、升降装置顶座，55、补光灯，56、滑块，57、电机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

下面结合附图，对本实用新型进行说明。

实施例、如图1所示，一种变电站二次柜智能巡检***，包括中央处理器1、主交换机2、PLC控制器3、多个子交换机4和多个用于采集变电站二次柜图像的图像采集设备组5；所述子交换机4的数量和所述图像采集设备组5的数量相同；

所有所述子交换机4与所有所述图像采集设备组5一一对应电连接，所有所述子交换机4均通过所述PLC控制器3分别与所述主交换机2通信连接，所有所述子交换机4还均分别与所述主交换机2直接通信连接，所述主交换机2与所述中央处理器1电连接。

本实施例的变电站二次柜智能巡检***的工作原理是：

中央处理器通过主交换机向PLC控制器发送对变电站二次柜进行巡检的指令(简称巡检指令)，通过PLC控制器将该巡检指令分发给需要执行巡检的子交换机，最后通过子交换机将巡检指令传递给对应的图像采集设备组，驱动图像采集设备组对所在区域的变电站二次柜进行图像采集；图像采集设备组采集图像后，通过对应的子交换机将采集的变电站二次柜图像传输至主交换机，然后传输给中央处理器，对变电站二次柜图像进行分析、处理和识别，实现变电站二次柜的智能巡检。

本实用新型的变电站二次柜智能巡检***，能够为每个二次柜或每个区域的二次柜分配单独的图像采集设备组，实现所有的二次柜图像的远程同步采集，整个同步采集过程是并行的，采集的二次柜图像之间不存在时间差，均为同一时刻的二次柜图像，巡检实时性高，有利于后续的数据分析，有效提高巡检准确度。

具体地，本实施例中的巡检指令包括但不局限于图像采集指令；中央处理器、主交换机、PLC控制器、每个子交换机和每个图像采集设备组都有各自的供电设备；中央处理器对变电站二次柜图像进行分析、处理和识别的具体方法为现有技术，本实用新型不涉及计算机程序的改进。

优选地，如图2所示，所述PLC控制器3包括微处理器31、编程器32、PLC输入电路33和多个PLC输出电路34；

所述编程器32、所述PLC输入电路33和所有所述PLC输出电路34均分别与所述微处理器31电连接，所述PLC输入电路33与所述主交换机2通信连接，所述PLC输出电路34的数量与所述子交换机4的数量相同，且所有所述PLC输出电路34与所有所述子交换机4一一对应通信连接。

通过微处理器(即PLC控制器中的MCU)，便于执行中央处理器向主交换机发送的巡检指令并将该巡检指令分发到PLC输出电路，通过PLC输出电路发送到对应的子交换机中；通过PLC输入电路和PLC输出电路，便于指令的接收和发送；通过编程器，便于对巡检指令进行编辑、检查、修改和监视，便于实现后续对图像采集设备组的远程精细控制；通过上述PLC控制器(即可编程逻辑控制器)，对分组分区的图像采集设备组的远程控制更加精准，有效提高了变电站二次柜的巡检效率。

优选地，如图3所示，每个所述图像采集设备组5均包括至少一个升降摄像头组件，所述升降摄像头组件包括摄像头51、摄像头底座52和自动升降装置53和升降装置顶座54；

在每个所述升降摄像头组件中，所述摄像头51通过所述摄像头底座52固定在所述自动升降装置53的下端，并可随着所述自动升降装置53在竖直方向上自动升降；所述升降装置顶座54设定在所述自动升降装置53的上端，且所述自动升降装置53通过所述升降装置顶座54与变电站二次柜所在厂房的天花板连接；所述摄像头51和所述自动升降装置53均分别与对应的所述子交换机4电连接。

通过至少一个升降摄像头组件所形成的图像采集设备组，便于对每个二次柜或每个区域的二次柜进行分组分区域的图像采集，达到分区域的并行巡检的目的；升降摄像头组件可以实现升降功能，可以在每次对该组件对应区域的二次柜进行图像采集时，改变拍摄位置，保证能得到更加完整、质量高的二次柜图像，进而便于提高后续图像分析的准确率，进一步提高巡检准确度；其中，摄像头通过摄像头底座固定在自动升降装置的下端，便于摄像头能随着自动升降装置的自动伸缩在竖直方向上自动升降；而自动升降装置的上端通过升降装置顶座与厂房的天花板连接，可以使得整个升降摄像头组件是固定在天花板上，一方面便于在实际升降过程中，是在天花板下方自动升降对对应区域的二次柜进行拍摄图像，另一方面便于在停止工作时，可以使得整个升降摄像头组件回升至天花板位置，保证整个变电站厂房的室内美观。

具体地，本实施例中的巡检指令还可以包括摄像头升降指令；每个图像采集设备组中所包含的升降摄像头组件的数量，可以根据厂房内实际划分的区域来选择和调整，升降摄像头组件中自动升降装置为可以根据升降指令进行自动伸缩的升降杆。

优选地，如图4所示，所述升降摄像头组件还包括补光灯55；

在每个所述升降摄像头组件中，所述补光灯55通过所述摄像头底座52固定在所述自动升降装置53的下端，所述补光灯55与对应的所述子交换机4电连接。

在升降摄像头组件对二次柜进行图像采集时，可能出现光线不佳的情况，通过开启补光灯可以便于图像采集，有效提高采集的二次柜图像的质量；补光灯随着摄像头一起固定在摄像头底座上，可以保证在摄像头处于任何位置时，都对其进行补光。

具体地，本实施例中巡检指令还包括补光指令。

优选地，如图4所示，变电站二次柜所在厂房的天花板上铺设有水平方向的导轨，所述升降摄像头组件还包括滑块56和电机57；

在每个所述升降摄像头组件中，所述电机57固定设置在所述升降装置顶座54的一侧，所述滑块56设置在所述升降装置顶座54的上端，所述电机57的输出轴与所述滑块56传动连接，且所述自动升降装置53和所述升降装置顶座54通过所述滑块56在所述导轨上水平滑动；所述电机57与对应的所述子交换机4电连接。

由于一个升降摄像头组件所负责拍摄图像的区域可能包含多个二次柜，而二次柜均具有一定大小的体积，升降摄像头组件在拍摄时，可能出现二次柜的有些角度拍摄不到的情况，通过在天花板上铺设水平方向的导轨，并在升降摄像头组件中的升降装置顶座上设置的滑块和电机，通过电机驱动滑块，可以使得整个升降摄像头组件在导轨上的滑动，实现升降摄像头在拍摄二次柜图像时水平方向的移动，进一步便于二次柜图像的采集，提高图像质量，进而提高巡检准确度。

具体地，本实施例中的巡检指令还可以包括滑动指令。

优选地，如图5所示，还包括显示器6和报警器7；

所述显示器6和所述报警器7均分别与所述中央处理器1电连接。

图像采集设备组采集二次柜图像后，利用子交换机和主交换机将采集的图像传输给中央处理器进行分析、处理和识别，得到巡检结果，通过显示器可以显示该巡检结果，以便于巡检人员实时地、直观地掌握巡检结果；而当巡检结果出现异常时，可以通过报警器进行报警，以及时通知巡检人员进行处理，提高智能巡检效果。

优选地，如图6所示，还包括第一光电转换器8和第二光电转换器9；

所述第一光电转换器8与所有所述子交换机4的公共连接端电连接，所述第二光电转换器9与所述主交换机2电连接，所有所述子交换机4均依次通过所述第一光电转换器8和所述第二光电转换器9分别与所述主交换机2直接通信连接。

由于子交换机与主交换机之间的直接通信通常采用光纤，因此，通过第一光电转换器，便于将子交换机中的电信号转换为光信号，并通过光纤传递给第二光电转换器，再通过第二光电转换器，便于将光纤中的光信号再转换为电信号，传输给主交换机，从而便于将图像采集设备组采集的二次柜图像传输给中央处理器进行分析，保证智能巡检的顺利进行。

具体地，本实施例中的中央处理器为一个计算机，该计算机的CPU为Xeon银牌4110，还包括DDR416G的内存、600G的硬盘和千兆网卡；主交换机和子交换机均为千兆交换机，包括48个千兆端口、双电源和双风扇；PLC控制器具体为S7-400系列的PLC控制器；共包括86个高清摄像头，根据二次柜的分区域或分组等实际情况将该86个高清摄像头分组，分成多个图像采集设备组；补光灯、电机和报警器均可以根据实际情况在市场上选择合适的信号，此处不再列举；显示器为一个70英寸的大屏显示设备具体为红外10点触控的触摸屏，内置有内存为4G、固态硬盘为120G的PC，包括至少2路USB接口、至少1路HDMI接口、至少一路VGA接口和至少7路快捷按钮；第一光电转换器和第二光电转换器为一对千兆光电转换器，可以选用市场上通用的千兆光电转换器，例如TP-LINK的TL-FC311A/B-3。

需要说明的是，本实用新型中所采用的通信协议和软件程序均为现有技术中常用的协议和计算机程序，本实用新型不涉及对计算机程序的改进，基于本实施例中的中央处理器和PLC控制器，结合现有技术中的通信协议和软件程序，可以实现并行的二次柜图像的同步采集，有效提高巡检实时性和巡检准确度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，包括中央处理器(1)、主交换机(2)、PLC控制器(3)、多个子交换机(4)和多个用于采集变电站二次柜图像的图像采集设备组(5)；所述子交换机(4)的数量和所述图像采集设备组(5)的数量相同；

所有所述子交换机(4)与所有所述图像采集设备组(5)一一对应电连接，所有所述子交换机(4)均通过所述PLC控制器(3)分别与所述主交换机(2)通信连接，所有所述子交换机(4)还均分别与所述主交换机(2)直接通信连接，所述主交换机(2)与所述中央处理器(1)电连接。

2.根据权利要求1所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，所述PLC控制器(3)包括微处理器(31)、编程器(32)、PLC输入电路(33)和多个PLC输出电路(34)；

所述编程器(32)、所述PLC输入电路(33)和所有所述PLC输出电路(34)均分别与所述微处理器(31)电连接，所述PLC输入电路(33)与所述主交换机(2)通信连接，所述PLC输出电路(34)的数量与所述子交换机(4)的数量相同，且所有所述PLC输出电路(34)与所有所述子交换机(4)一一对应通信连接。

3.根据权利要求1所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，每个所述图像采集设备组(5)均包括至少一个升降摄像头组件，所述升降摄像头组件包括摄像头(51)、摄像头底座(52)和自动升降装置(53)和升降装置顶座(54)；

在每个所述升降摄像头组件中，所述摄像头(51)通过所述摄像头底座(52)固定在所述自动升降装置(53)的下端，并可随着所述自动升降装置(53)在竖直方向上自动升降；所述升降装置顶座(54)设定在所述自动升降装置(53)的上端，且所述自动升降装置(53)通过所述升降装置顶座(54)与变电站二次柜所在厂房的天花板连接；所述摄像头(51)和所述自动升降装置(53)均分别与对应的所述子交换机(4)电连接。

4.根据权利要求3所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，所述升降摄像头组件还包括补光灯(55)；

在每个所述升降摄像头组件中，所述补光灯(55)通过所述摄像头底座(52)固定在所述自动升降装置(53)的下端，所述补光灯(55)与对应的所述子交换机(4)电连接。

5.根据权利要求3所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，变电站二次柜所在厂房的天花板上铺设有水平方向的导轨，所述升降摄像头组件还包括滑块(56)和电机(57)；

在每个所述升降摄像头组件中，所述电机(57)固定设置在所述升降装置顶座(54)的一侧，所述滑块(56)设置在所述升降装置顶座(54)的上端，所述电机(57)的输出轴与所述滑块(56)传动连接，且所述自动升降装置(53)和所述升降装置顶座(54)通过所述滑块(56)在所述导轨上水平滑动；所述电机(57)与对应的所述子交换机(4)电连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，还包括显示器(6)和报警器(7)；

所述显示器(6)和所述报警器(7)均分别与所述中央处理器(1)电连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的变电站二次柜智能巡检***，其特征在于，还包括第一光电转换器(8)和第二光电转换器(9)；

所述第一光电转换器(8)与所有所述子交换机(4)的公共连接端电连接，所述第二光电转换器(9)与所述主交换机(2)电连接，所有所述子交换机(4)均依次通过所述第一光电转换器(8)和所述第二光电转换器(9)分别与所述主交换机(2)直接通信连接。

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