本發(fā)明涉及變電站巡檢領(lǐng)域，具體涉及一種變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

變電站的設(shè)備需要日常的巡檢與維護(hù)，相關(guān)技術(shù)中通過巡檢機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的變電站巡檢，但是上述方式存在不足，巡檢機(jī)器人的活動(dòng)范圍有限，只能巡檢一個(gè)地區(qū)的變電站，造成機(jī)器人資源的不充分利用或者說是浪費(fèi)，相應(yīng)的監(jiān)控模式也只限于一對(duì)一的監(jiān)控，一個(gè)監(jiān)控后臺(tái)一般用來通過在設(shè)定范圍內(nèi)活動(dòng)的巡檢機(jī)器人來監(jiān)控一個(gè)變電站現(xiàn)場，通常沒有對(duì)于這些監(jiān)控現(xiàn)場的集中管控后臺(tái)，因若集中管控后臺(tái)向監(jiān)控后臺(tái)開設(shè)的網(wǎng)口越多，傳輸數(shù)據(jù)的對(duì)象越多，網(wǎng)絡(luò)安全越無法保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)，包括巡檢機(jī)器人、設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車、后臺(tái)監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程集控后臺(tái)，所述后臺(tái)監(jiān)控中心設(shè)置在設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車上，該巡檢機(jī)器人可通過設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車在變電站之間轉(zhuǎn)運(yùn)，所述巡檢機(jī)器人和負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)的后臺(tái)監(jiān)控中心之間通過無線局域網(wǎng)進(jìn)行信息交互，所述后臺(tái)監(jiān)控中心和所述遠(yuǎn)程集控后臺(tái)之間通過專網(wǎng)進(jìn)行信息交互。

本發(fā)明的有益效果為：巡檢機(jī)器人和后臺(tái)監(jiān)控中心通過無線局域網(wǎng)連接起來，巡檢調(diào)配車監(jiān)控后臺(tái)可實(shí)時(shí)接收巡檢數(shù)據(jù)以監(jiān)控變電站的即時(shí)狀態(tài)，且該無線局域網(wǎng)可隨設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車的轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，因而可使用于多個(gè)變電站中，無需在各變電站內(nèi)重新建網(wǎng)，局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較小，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站，而后臺(tái)監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程集控后臺(tái)之間則通過專網(wǎng)連接起來，總體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更為安全，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站的集中管控，且一機(jī)多站式巡檢提高了資源利用率。

附圖說明

利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是故障檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記：

巡檢機(jī)器人1、設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車2、后臺(tái)監(jiān)控中心3、遠(yuǎn)程集控后臺(tái)4、故障檢測裝置5、歷史數(shù)據(jù)采集模塊11、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊12、特征提取模塊13、實(shí)時(shí)故障診斷特征向量采集模塊14、故障診斷模型建立模塊15、故障診斷識(shí)別模塊16。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見圖1，本實(shí)施例提供了一種變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)，包括巡檢機(jī)器人1、設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車2、后臺(tái)監(jiān)控中心3和遠(yuǎn)程集控后臺(tái)4，所述后臺(tái)監(jiān)控中心3設(shè)置在設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車2上，該巡檢機(jī)器人1可通過設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車2在變電站之間轉(zhuǎn)運(yùn)，所述巡檢機(jī)器人1和負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)的后臺(tái)監(jiān)控中心3之間通過無線局域網(wǎng)進(jìn)行信息交互，所述后臺(tái)監(jiān)控中心3和所述遠(yuǎn)程集控后臺(tái)4之間通過專網(wǎng)進(jìn)行信息交互。

優(yōu)選地，所述巡檢機(jī)器人1上設(shè)置有標(biāo)識(shí)唯一的二維碼，在變電站的檢測點(diǎn)處均設(shè)置有用于識(shí)別二維碼的設(shè)備，每個(gè)用于識(shí)別二維碼的設(shè)備識(shí)別巡檢機(jī)器人1上的二維碼后，將標(biāo)識(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至所述后臺(tái)監(jiān)控中心3，從而后臺(tái)監(jiān)控中心3根據(jù)接收到的標(biāo)識(shí)監(jiān)控所述巡檢機(jī)器人1的動(dòng)作。

優(yōu)選地，所述變電站巡檢機(jī)器人1集群管控系統(tǒng)還包括用于對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障檢測的故障檢測裝置5。

本發(fā)明上述實(shí)施例中，巡檢機(jī)器人1和后臺(tái)監(jiān)控中心3通過無線局域網(wǎng)連接起來，巡檢調(diào)配車監(jiān)控后臺(tái)可實(shí)時(shí)接收巡檢數(shù)據(jù)以監(jiān)控變電站的即時(shí)狀態(tài)，且該無線局域網(wǎng)可隨設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)車2的轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，因而可使用于多個(gè)變電站中，無需在各變電站內(nèi)重新建網(wǎng)，局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較小，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站，而后臺(tái)監(jiān)控中心3和遠(yuǎn)程集控后臺(tái)4之間則通過專網(wǎng)連接起來，總體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更為安全，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站的集中管控，且一機(jī)多站式巡檢提高了資源利用率。

優(yōu)選地，所述故障檢測裝置5包括依次連接的歷史數(shù)據(jù)采集模塊11、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊12、特征提取模塊13、實(shí)時(shí)故障診斷特征向量采集模塊14、故障診斷模型建立模塊15和故障診斷識(shí)別模塊16。

優(yōu)選地，所述歷史數(shù)據(jù)采集模塊11用于通過傳感器采集巡檢機(jī)器人1在正常狀態(tài)下及各種故障狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)多個(gè)測點(diǎn)的歷史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊12用于對(duì)采集到的原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；所述特征提取模塊13用于從過濾后的歷史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)中提取小波包奇異值特征，并將提取的小波包奇異值特征作為故障診斷特征向量樣本；所述實(shí)時(shí)故障診斷特征向量采集模塊14用于獲取巡檢機(jī)器人1的實(shí)時(shí)故障診斷特征向量；所述故障診斷模型建立模塊15用于建立基于改進(jìn)的支持向量機(jī)的故障診斷模型，并使用故障診斷特征向量樣本對(duì)故障診斷模型進(jìn)行訓(xùn)練，計(jì)算出故障診斷模型參數(shù)的最優(yōu)解，得到訓(xùn)練完成的故障診斷模型；所述故障診斷識(shí)別模塊16用于將該巡檢機(jī)器人1的實(shí)時(shí)故障診斷特征向量輸入到訓(xùn)練完成的故障診斷模型中，完成巡檢機(jī)器人1故障的診斷識(shí)別。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊12對(duì)采集到的原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括利用數(shù)字濾波器按下式濾除采集到的原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的帶外分量：

其中，Ψ為濾波后得到的歷史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，Ψ′為采集到的原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，W為測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，χ＝1，2，3…W-1；τ為由數(shù)字濾波器自身特性決定的常數(shù)，為所用傳感器的固有采集頻率。

本優(yōu)選實(shí)施例對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)一方面能夠自適應(yīng)不同的振動(dòng)信號(hào)，另一方面能消除原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)中的時(shí)域波形畸變，因此，本優(yōu)選實(shí)施例具有較高的對(duì)采集到的原始?xì)v史振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的精度，從而能夠保障對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障識(shí)別的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選地，所述特征提取模塊13具體按照下述方式提取小波包奇異值特征：

(1)設(shè)巡檢機(jī)器人1處于狀態(tài)M時(shí)從測點(diǎn)Φ測量到的一個(gè)時(shí)刻的歷史振動(dòng)信號(hào)為M_Φ(Ψ)，Φ＝1,…,W，W為測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，對(duì)M_Φ(Ψ)進(jìn)行η層離散小波包分解，提取第η層中的2^η個(gè)分解系數(shù)，對(duì)所有的分解系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，以X_j(j＝0,1,…,2^η-1)表示第η層各節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)信號(hào)，構(gòu)建特征矩陣其中η的值根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況結(jié)合確定，對(duì)特征矩陣T[M_Φ(Ψ)]進(jìn)行奇異值分解，獲得該特征矩陣T[M_Φ(Ψ)]的特征向量：

其中Q₁,Q₂,…,Q_v為由特征矩陣T[M_Φ(Ψ)]分解的奇異值，v為由特征矩陣T[M_Φ(Ψ)]分解的奇異值的個(gè)數(shù)；

(2)設(shè)表示特征向量中的最大奇異值，表示特征向量中的最小奇異值，定義M_Φ(Ψ)對(duì)應(yīng)的故障診斷特征向量為：

(3)對(duì)計(jì)算得到的故障診斷特征向量進(jìn)行篩選，排除不合格的故障診斷特征向量，則該巡檢機(jī)器人1處于狀態(tài)M時(shí)在該固定時(shí)刻的故障診斷特征向量樣本為：

式中，W′為排除的不合格的故障診斷特征向量的數(shù)量。

本優(yōu)選實(shí)施例中，提取小波包奇異值特征作為故障診斷特征向量，具有準(zhǔn)確率高且計(jì)算時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，能夠有效降低數(shù)據(jù)噪音的影響，從而能夠提高對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行診斷的容錯(cuò)性。

優(yōu)選地，采用下述方式對(duì)計(jì)算得到的故障診斷特征向量進(jìn)行篩選：

將巡檢機(jī)器人1處于狀態(tài)M時(shí)在該時(shí)刻的所有計(jì)算得到的故障診斷特征向量作為該時(shí)刻的特征向量篩選樣本集，計(jì)算該特征向量篩選樣本集的標(biāo)準(zhǔn)差σ_M和期望值μ_M，若計(jì)算得到的故障診斷特征向量不滿足下列公式，則剔除該故障診斷特征向量：

式中，為期望值μ_M的最大似然估計(jì)，為標(biāo)準(zhǔn)差σ_M的最大似然估計(jì)

本優(yōu)選實(shí)施例對(duì)計(jì)算得到的故障診斷特征向量進(jìn)行篩選，從而排除不合格的故障診斷特征向量，客觀科學(xué)，提高了對(duì)變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)中的各個(gè)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障診斷的精確度。

優(yōu)選地，所述特征提取模塊13還將剔除的不合格的故障診斷特征向量儲(chǔ)存到一個(gè)臨時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中，并對(duì)特征提取模塊13中的η值進(jìn)行進(jìn)一步修正，具體如下：

(1)若滿足下式，則η的值在根據(jù)原有歷史經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況結(jié)合確定的基礎(chǔ)上修改為η+1：

(2)若滿足下式，則η的值在根據(jù)原有歷史經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況結(jié)合確定的基礎(chǔ)上修改為η+2：

其中，W為測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，W′為不合格的故障診斷特征向量的數(shù)量，Δ為人為設(shè)定的整數(shù)閥值。

本優(yōu)選實(shí)施例根據(jù)不合格的故障診斷特征向量占測點(diǎn)個(gè)數(shù)的比例，自動(dòng)調(diào)節(jié)η值，進(jìn)一步降低了不合格的故障診斷特征向量對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障診斷的影響，提高了故障診斷的精確度，從而能夠及時(shí)精確地識(shí)別出變電站巡檢機(jī)器人集群管控系統(tǒng)中發(fā)生故障的設(shè)備，使得工作人員能夠?qū)ψ冸娬狙矙z機(jī)器人集群管控系統(tǒng)中發(fā)生故障的巡檢機(jī)器人進(jìn)行及時(shí)維修。

優(yōu)選地，故障診斷模型建立模塊15采用下述方式建立基于改進(jìn)的支持向量機(jī)的故障診斷模型：

(1)采用徑向基函數(shù)作為核函數(shù)，利用該核函數(shù)將該故障診斷特征向量樣本從原空間映射到高維空間，在高維空間構(gòu)造最優(yōu)決策函數(shù)實(shí)現(xiàn)故障診斷特征向量樣本分類，構(gòu)造最優(yōu)決策函數(shù)為：

式中，x為輸入的故障診斷特征向量樣本，ρ(x)為輸入的故障診斷特征向量樣本對(duì)應(yīng)的輸出，J(x)表示徑向基函數(shù)，Ω為權(quán)重向量，p為偏差；此外，為引入的優(yōu)化因子，其中W為測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，W′為不合格的故障診斷特征向量的數(shù)量；

(2)定義支持向量機(jī)的目標(biāo)函數(shù)為：

支持向量機(jī)的約束條件為：

y_i(Ωx_i+p)≥1-ε_i,ε_i≥0,i＝1,…,M

式中，minX(Ω,p,η_i)為支持向量機(jī)的目標(biāo)函數(shù)，為優(yōu)化后的懲罰因子，ε_i為引入的誤差變量；M為故障診斷特征向量樣本的數(shù)量；x_i為輸入的第i個(gè)故障診斷特征向量樣本，y_i(Ωx_i+p)為輸入的第i個(gè)故障診斷特征向量樣本對(duì)應(yīng)的輸出，Ω為權(quán)重向量，p為偏差；

其中，懲罰因子和所述核函數(shù)的半徑參數(shù)的值的優(yōu)化方式為：將所有故障診斷特征向量樣本平均分成互不包含的子集，設(shè)定懲罰因子和所述核函數(shù)的半徑參數(shù)的值的取值范圍，對(duì)每個(gè)粒子的位置向量進(jìn)行二維編碼，產(chǎn)生初始粒子群；對(duì)各粒子對(duì)應(yīng)的參數(shù)選定訓(xùn)練集進(jìn)行交叉驗(yàn)證，得到的預(yù)測模型分類準(zhǔn)確率作為粒子對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，對(duì)粒子群中的粒子進(jìn)行迭代；用目標(biāo)函數(shù)值評(píng)價(jià)所有粒子，當(dāng)某個(gè)粒子的當(dāng)前評(píng)價(jià)值優(yōu)于其歷史評(píng)價(jià)值時(shí)，將其作為該粒子的最優(yōu)歷史評(píng)價(jià)，記錄當(dāng)前粒子最優(yōu)位置向量；尋找全局最優(yōu)解，如果其值優(yōu)于當(dāng)前歷史最優(yōu)解，則更新，達(dá)到設(shè)定的終止準(zhǔn)則時(shí)，則停止搜索，輸出最優(yōu)的懲罰因子和所述核函數(shù)的半徑參數(shù)的值，否則返回去重新搜索。

(3)求解該支持向量機(jī)的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算出權(quán)重向量和偏差；

(4)將計(jì)算得到的權(quán)重向量和偏差代入最優(yōu)決策函數(shù)即為所建立的故障診斷模型。

本優(yōu)選實(shí)施例通過引入優(yōu)化因子，減小了不合格的故障診斷特征向量對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障診斷的影響，進(jìn)一步提高了該最優(yōu)決策函數(shù)的實(shí)際精確度，為故障診斷模型的建立提供良好的函數(shù)基礎(chǔ)，從而構(gòu)建更為精確的故障診斷模型，提高對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障診斷的精度，此外，本實(shí)施例采用上述方式對(duì)懲罰因子和所述核函數(shù)的半徑參數(shù)的值進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化時(shí)間相對(duì)較短，優(yōu)化效果好，從而能夠得到性能較好的支持向量機(jī)，進(jìn)一步提高對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障診斷的精度。

根據(jù)上述實(shí)施例，發(fā)明人進(jìn)行了一系列測試，以下是進(jìn)行測試得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明能夠高效地完成變電站的巡檢，且能夠節(jié)省資源，在對(duì)巡檢機(jī)器人1進(jìn)行故障檢測時(shí)，檢測精度高，因此，本發(fā)明變電站巡檢機(jī)器人1集群管控系統(tǒng)在應(yīng)用于變電站巡檢方面產(chǎn)生了非常顯著的有益效果：

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。