一种电网智能视频监控分析控制管理系统

摘要

本发明公开了一种电网智能视频监控分析控制管理系统，包括前端监控处理系统，部署在管辖区域的各变电站内，用于对变电站内的图像视频信息、环境量信息、报警信息进行采集、编码、存储和上传；电力综合数据网络，用于前端监控处理系统与后端监控中心之间的通信；后端监控中心，部署在变电站所在区域的地市调控中心，用于接收由前端上传的各类数据信息，对管辖区域内的所有变电站的遥视、遥测、遥信、遥控数据进行管理、监控和运维。本发明结合变电站的实际需求及系统架构规划，以前端感知设备为基础，为多个“信息孤岛”提供协同合作的统一平台，达到辅助变电站自身智能化管理的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及变电站监测技术，具体地讲，是涉及一种电网智能视频监控分析控制管理系统。

背景技术

电力行业的安防监控产品一直在伴随着电力行业本身在不断的发展，像目前比较成熟的综合自动化系统也是在多年的经验积累下推出且还在不断完善的系统，但其过于专注于电力系统专用设备的管理，对电力系统中存在的消防、防盗、动态数据采集及后期处理分析能力略显不足，现有的视频监控报警等设备和系统的科技利用程度亦落后于安防监控市场主流。并且随着变电站现场综合自动化水平的不断进步以及无人值守变电站数量的不断增加，巡检人员对受控站进行的视频巡检工作将面临着相当的挑战，其有效审视各受控站视频图像的能力和相关巡检工作质量会由于信息过载而有所下降。

发明内容

针对上述现有技术中的上述问题，本发明提供一种辅助巡检人员全面掌控受控站的电网智能视频监控分析控制管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电网智能视频监控分析控制管理系统，包括

前端监控处理系统，部署在管辖区域的各变电站内，用于对变电站内的图像视频信息、环境量信息、报警信息进行采集、编码、存储和上传；

电力综合数据网络，用于前端监控处理系统与后端监控中心之间的通信；

后端监控中心，部署在变电站所在区域的地市调控中心，用于接收由前端上传的各类数据信息，对管辖区域内的所有变电站的遥视、遥测、遥信、遥控数据进行管理、监控和运维；

其中，所述前端监控处理系统包括安防周界防范子系统、进出门禁管理子系统、现场安全帽检测子系统、现场人员异常倒地检测子系统、值班人员在离岗检测子系统、站内环境监测子系统、站内排水监测子系统；

所述安防周界防范子系统用于对变电站周界围墙、站内设定警戒区域进行目标越界侦测和区域入侵检测，并在异常时进行报警和目标跟踪；

所述进出门禁管理子系统用于通过传统身份核验与生物特征识别相结合的身份核验方式对站内不同区域进行进出权限管理和人员管控，并在异常时进行报警；

所述现场安全帽检测子系统用于在施工现场通过视频图像对施工人员是否正确佩戴安全帽进行检测，并在异常时进行报警；

所述现场人员异常倒地检测子系统用于在站内巡检区域、作业区域通过视频图像进行人员异常倒地检测，并在异常时进行报警；

所述值班人员在离岗检测子系统用于在站内值班区域通过视频图像进行人员在离岗检测，并在异常时进行报警；

所述站内环境监测子系统用于对站内设备区域通过各类传感器进行环境状态检测和消防检测，并在出现异常时自动控制辅助设备处理异常和报警；

所述站内排水监测子系统用于在站内电缆沟区域检测温湿度、水浸和雨量情况，并在出现异常时自动控制辅助设备处理异常和报警。

具体地，所述安防周界防范子系统包括设置于变电站周界围墙上的电子围栏，沿变电站周界围墙间隔布置的周界雷达，沿变电站周界围墙与周界雷达匹配设置和对站内设定警戒区域进行图像拍摄的热成像摄像机，通过站内网络与电子围栏、周界雷达和热成像摄像机通讯的用于存储、处理和传输数据的安防行为分析主机，与安防行为分析主机连接的安防报警模块，

所述安防行为分析主机通过以下过程进行安防数据处理：

根据热成像摄像机拍摄的图像基于周界围墙和警戒区域预设图像警戒区域，基于周界围墙和警戒区域预设周界雷达的雷达探测区域；

当图像警戒区域或雷达探测区域范围内出现有人或物体进入而产生的触发信号后，抓取并保存该触发信号产生前后一段指定时间内的图像数据和雷达数据；

从抓取的图像数据和雷达数据中提取并判断产生的触发信号的持续时间是否达到设定阈值，若是，则确定为有目标越界或入侵，触发安防报警模块进行报警；

该安防行为分析主机所存储和处理的数据和该安防报警模块产生的报警信号数据均通过电力综合数据网络传输至后端监控中心。

具体地，所述进出门禁管理子系统包括配置于站内各区域进出口的门禁控制模块，与门禁控制模块连接的人脸识别模块、指纹识别模块、读卡模块、门禁信息存储模块、人员登记模块和门禁报警模块，所述人员登记模块用于录入人员身份和权限信息，所述门禁控制模块通过电力综合数据网络与后端监控中心进行门禁信息通讯，所述门禁信息存储模块内存储有根据人员身份和权限配置的当前变电站允许通行的人员信息，当人脸识别模块、指纹识别模块或读卡模块采集到待进出人员信息时，由门禁控制模块判断该人员的身份和权限，满足条件则放行并记录通行信息，否则拒绝通行；当门禁控制模块接收到门禁异常的情况时，由门禁报警模块进行报警；当门禁控制模块接收到消防险情信号时，控制所有门禁以便人员逃生。

具体地，所述现场安全帽检测子系统包括设置于站内施工现场的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的安全帽检测主机，与安全帽检测主机连接的安全帽报警模块，

所述安全帽检测主机通过以下过程进行安全帽检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体，若是，则对人体头部进行分析；

根据获取的图像数据中人体头部位置的形态光学数据，与数据库内预存的各种安全帽信息进行对比，判断人体头部位置是否存在安全帽，若不存在安全帽，则由安全帽报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人管教，若存在安全帽，则判断安全帽是否正确佩戴；

获取图像数据中安全帽位置与人体肩膀位置的高度差，若高度差不满足设定阈值，则判断为未正确佩戴安全帽，同样由安全帽报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人管教。

具体地，所述现场人员异常倒地检测子系统包括设置于站内巡检区域和作业区域内的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的异常倒地检测主机，与异常倒地检测主机连接的异常倒地报警模块，

所述异常倒地检测主机通过以下过程进行异常倒地检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体，若是，则对人体状态进行分析；

根据获取的图像数据中人体形态数据，判断当前人体是否处于爬、躺、坐的姿势状态，若是，则计算当前人体姿势状态的持续时间，若持续时间超过设定阈值，则判断为异常倒地，由异常倒地报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人救护。

具体地，所述值班人员在离岗检测子系统包括设置于站内值班区域内的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的在离岗检测主机，与在离岗检测主机连接的在离岗报警模块，

所述在离岗检测主机通过以下过程进行在离岗检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体目标，若是，则对人体目标数量进行分析，若否，则确定为无人在岗，保存当前图像并由在离岗报警模块发出报警，提醒管理人员通知检查；

判断人体目标数量是否满足预设的值班人员数量，若不满足，则记录人员不在岗的持续时间，若该不在岗持续时间超出设定阈值，则确定为人员离岗时间过长，保存当前图像并由在离岗报警模块发出报警，提醒管理人员通知检查。

具体地，所述站内环境监测子系统包括用于对变电站周边气象环境监测的小型气象监测站，用于监测变电站内设备温度状态的热成像摄像机和烟雾传感器，设置于高压室内的六氟化硫传感器、温湿度传感器、氧气传感器、空调和排风机，设置于室外端子箱内的温湿度传感器、加热模块和风机，设置于电缆沟内的温湿度传感器和电动沟盖板，通过站内网络与各类传感器和辅助设备通讯的用于存储、处理和传输数据的环境监控模块，与环境监控模块连接的环境监控报警模块，

当高压室内环境异常时，由环境监控模块控制高压室内的空调或/和排风机运行，以排除异常，若超过设定时间后还存在异常状态，则由环境监控报警模块发出报警，提醒管理人员处理；

当室外端子箱内环境异常时，由环境监控模块控制室外端子箱内的加热模块或/和风机运行，以排除异常，若超过设定时间后还存在异常状态，则由环境监控报警模块发出报警，提醒管理人员处理；

当小型气象监测站检测到下雨时，控制电动沟盖板关闭，当未下雨且电缆沟内温湿度过高时，控制电动沟盖板打开；

当热成像摄像机监测到画面温度超过设定阈值或烟雾传感器监测到烟雾量超过设定阈值时，由环境监控报警模块发出消防报警。

具体地，所述站内排水监测子系统包括设置于电缆沟内的水浸传感器和抽水泵，通过站内网络与水浸传感器和抽水泵通讯的排水监控模块，与拍摄监控模块连接的排水报警模块，

当水浸传感器检测到电缆沟内存在积水时，排水监控模块控制抽水泵运行对电缆沟进行排水，若排水时间超过设定阈值，则由排水报警模块发出报警，提醒管理人员处理。

具体地，所述后端监控中心包括用于存储和处理视频图像信息并在后端进行行为分析的视频管理服务器，用于存储和处理门禁信息的门禁管理服务器，用于存储和处理监控报警信息以及远程控制辅助设备的动环监控报警服务器，用于辅助管理各种数据的运维服务器，用于展示视频图像信息的视频综合平台，以及用于通过深度学习训练智能处理各类数据并配置有开放接口的AI处理平台。

并且，所述后端监控中心还配置有图上监控子系统，通过集成的电子地图对前端监控处理系统在变电站内配置的各设备进行线上监控和状态显示。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结合变电站的实际需求及系统架构规划，以前端感知设备为基础，为多个“信息孤岛”提供协同合作的统一平台，建立了该电网智能视频监控分析控制管理系统，结合无人值班站的特点，对站内人员活动、安防、动力环境、设备状态等诸多要素进行数据采集、监测、实时分析，根据分析结果调度各子系统协同配合，必要时采取特定措施，实现对发现的变电站内异常状况实时告警，并且在无人干预的情况下自行采取有针对性的应对措施，让变电站成为有视觉、有感觉、有反应、有动作的整体，让变电站真正“活”起来，最终达到辅助变电站自身智能化管理的效果。

本发明根据电力行业的特点，通过对常规监控系统的升级改造，实现先进的电网自动化远程智能监控，并根据电网以及周边环境的特点，实现了对变电站完整、可靠的监控管理，减少了人员冗余、减轻了人员劳动强度、提高了工作效率；变电站的工作人员以及外来人员也因为有智能视频分析辅助系统而主动或被动地遵守变电站的生产秩序，从而达到了防止各种事故发生的效果。

附图说明

图1为本发明-实施例的整体结构示意图。

图2为本发明-实施例中前端监控处理系统的结构示意图。

图3为本发明-实施例中安防周界防范子系统的结构示意图。

图4为本发明-实施例中安防周界防范子系统的流程示意图。

图5为本发明-实施例中进出门禁管理子系统的结构示意图。

图6为本发明-实施例中现场安全帽检测子系统的流程示意图。

图7为本发明-实施例中现场人员异常倒地检测子系统的流程示意图。

图8为本发明-实施例中值班人员在离岗检测子系统的流程示意图。

图9为本发明-实施例中站内环境监测子系统的结构示意图。

图10为本发明-实施例中站内排水监测子系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1和图2所示，该电网智能视频监控分析控制管理系统，包括

前端监控处理系统，部署在管辖区域的各变电站内，用于对变电站内的图像视频信息、环境量信息、报警信息进行采集、编码、存储和上传；

电力综合数据网络，用于前端监控处理系统与后端监控中心之间的通信；

后端监控中心，部署在变电站所在区域的地市调控中心，用于接收由前端上传的各类数据信息，对管辖区域内的所有变电站的遥视、遥测、遥信、遥控数据进行管理、监控和运维；

其中，所述前端监控处理系统包括安防周界防范子系统、进出门禁管理子系统、现场安全帽检测子系统、现场人员异常倒地检测子系统、值班人员在离岗检测子系统、站内环境监测子系统、站内排水监测子系统；

所述安防周界防范子系统用于对变电站周界围墙、站内设定警戒区域进行目标越界侦测和区域入侵检测，并在异常时进行报警和目标跟踪；

所述进出门禁管理子系统用于通过传统身份核验与生物特征识别相结合的身份核验方式对站内不同区域进行进出权限管理和人员管控，并在异常时进行报警；

所述现场安全帽检测子系统用于在施工现场通过视频图像对施工人员是否正确佩戴安全帽进行检测，并在异常时进行报警；

所述现场人员异常倒地检测子系统用于在站内巡检区域、作业区域通过视频图像进行人员异常倒地检测，并在异常时进行报警；

所述值班人员在离岗检测子系统用于在站内值班区域通过视频图像进行人员在离岗检测，并在异常时进行报警；

所述站内环境监测子系统用于对站内设备区域通过各类传感器进行环境状态检测和消防检测，并在出现异常时自动控制辅助设备处理异常和报警；

所述站内排水监测子系统用于在站内电缆沟区域检测温湿度、水浸和雨量情况，并在出现异常时自动控制辅助设备处理异常和报警。

所述后端监控中心包括用于存储和处理视频图像信息并在后端进行行为分析的视频管理服务器，用于存储和处理门禁信息的门禁管理服务器，用于存储和处理监控报警信息以及远程控制辅助设备的动环监控报警服务器，用于辅助管理各种数据的运维服务器，用于展示视频图像信息的视频综合平台，以及用于通过深度学习训练智能处理各类数据并配置有开放接口的AI处理平台。

并且，所述后端监控中心还配置有图上监控子系统，通过集成的电子地图对前端监控处理系统在变电站内配置的各设备进行线上监控和状态显示。

如图3和图4所示，所述安防周界防范子系统包括设置于变电站周界围墙上的电子围栏，沿变电站周界围墙间隔布置的周界雷达，沿变电站周界围墙与周界雷达匹配设置和对站内设定警戒区域进行图像拍摄的热成像摄像机，通过站内网络与电子围栏、周界雷达和热成像摄像机通讯的用于存储、处理和传输数据的安防行为分析主机，与安防行为分析主机连接的安防报警模块，

所述安防行为分析主机通过以下过程进行安防数据处理：

根据热成像摄像机拍摄的图像基于周界围墙和警戒区域预设图像警戒区域，基于周界围墙和警戒区域预设周界雷达的雷达探测区域；

当图像警戒区域或雷达探测区域范围内出现有人或物体进入而产生的触发信号后，抓取并保存该触发信号产生前后一段指定时间内的图像数据和雷达数据；

从抓取的图像数据和雷达数据中提取并判断产生的触发信号的持续时间是否达到设定阈值，若是，则确定为有目标越界或入侵，触发安防报警模块进行报警；

该安防行为分析主机所存储和处理的数据和该安防报警模块产生的报警信号数据均通过电力综合数据网络传输至后端监控中心。

基于目标图像数据的抓取，可有效对人和车辆的形态检测，实现不同目标的入侵检测报警，并可基于摄像机配置的云台系统对报警目标进行图像跟踪和图像复核。对于周界周边的晃动树木和低矮灌木以及飞鸟等小动物可能引起的误报，可利用雷达检测和图像识别技术进行目标滤除，从而提高安防目标检测的准确性。

如图5所示，所述进出门禁管理子系统包括配置于站内各区域进出口的门禁控制模块，与门禁控制模块连接的人脸识别模块、指纹识别模块、读卡模块、门禁信息存储模块、人员登记模块和门禁报警模块，所述人员登记模块用于录入人员身份和权限信息，所述门禁控制模块通过电力综合数据网络与后端监控中心进行门禁信息通讯，所述门禁信息存储模块内存储有根据人员身份和权限配置的当前变电站允许通行的人员信息，当人脸识别模块、指纹识别模块或读卡模块采集到待进出人员信息时，由门禁控制模块判断该人员的身份和权限，满足条件则放行并记录通行信息，否则拒绝通行；当门禁控制模块接收到门禁异常的情况时，由门禁报警模块进行报警；当门禁控制模块接收到消防险情信号时，控制所有门禁以便人员逃生。该子系统利用人员身份可有效地对变电站的各通道的进出权限和进出时段进行管理，并记录所有的进出信息和状态信息，实现便捷的人员管理功能。

如图6所示，所述现场安全帽检测子系统包括设置于站内施工现场的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的安全帽检测主机，与安全帽检测主机连接的安全帽报警模块，

所述安全帽检测主机通过以下过程进行安全帽检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体，若是，则对人体头部进行分析；

根据获取的图像数据中人体头部位置的形态光学数据，与数据库内预存的各种安全帽信息进行对比，判断人体头部位置是否存在安全帽，若不存在安全帽，则由安全帽报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人管教，若存在安全帽，则判断安全帽是否正确佩戴；

获取图像数据中安全帽位置与人体肩膀位置的高度差，若高度差不满足设定阈值，则判断为未正确佩戴安全帽，同样由安全帽报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人管教。

如图7所示，所述现场人员异常倒地检测子系统包括设置于站内巡检区域和作业区域内的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的异常倒地检测主机，与异常倒地检测主机连接的异常倒地报警模块，

所述异常倒地检测主机通过以下过程进行异常倒地检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体，若是，则对人体状态进行分析；

根据获取的图像数据中人体形态数据，判断当前人体是否处于爬、躺、坐的姿势状态，若是，则计算当前人体姿势状态的持续时间，若持续时间超过设定阈值，则判断为异常倒地，由异常倒地报警模块发出报警，提醒相关区域的安全负责人救护。

如图8所示，所述值班人员在离岗检测子系统包括设置于站内值班区域内的监控摄像头，通过站内网络与监控摄像头通讯的用于存储、处理和传输数据的在离岗检测主机，与在离岗检测主机连接的在离岗报警模块，

所述在离岗检测主机通过以下过程进行在离岗检测数据处理：

通过监控摄像头拍摄的视频图像捕捉场景内的移动物体；

判断该移动物体是否为人体目标，若是，则对人体目标数量进行分析，若否，则确定为无人在岗，保存当前图像并由在离岗报警模块发出报警，提醒管理人员通知检查；

判断人体目标数量是否满足预设的值班人员数量，若不满足，则记录人员不在岗的持续时间，若该不在岗持续时间超出设定阈值，则确定为人员离岗时间过长，保存当前图像并由在离岗报警模块发出报警，提醒管理人员通知检查。

如图9所示，所述站内环境监测子系统包括用于对变电站周边气象环境监测的小型气象监测站，用于监测变电站内设备温度状态的热成像摄像机和烟雾传感器，设置于高压室内的六氟化硫传感器、温湿度传感器、氧气传感器、空调和排风机，设置于室外端子箱内的温湿度传感器、加热模块和风机，设置于电缆沟内的温湿度传感器和电动沟盖板，通过站内网络与各类传感器和辅助设备通讯的用于存储、处理和传输数据的环境监控模块，与环境监控模块连接的环境监控报警模块，

当高压室内环境异常时，由环境监控模块控制高压室内的空调或/和排风机运行，以排除异常，若超过设定时间后还存在异常状态，则由环境监控报警模块发出报警，提醒管理人员处理；

当室外端子箱内环境异常时，由环境监控模块控制室外端子箱内的加热模块或/和风机运行，以排除异常，若超过设定时间后还存在异常状态，则由环境监控报警模块发出报警，提醒管理人员处理；

当小型气象监测站检测到下雨时，控制电动沟盖板关闭，当未下雨且电缆沟内温湿度过高时，控制电动沟盖板打开；

当热成像摄像机监测到画面温度超过设定阈值或烟雾传感器监测到烟雾量超过设定阈值时，由环境监控报警模块发出消防报警。

如图10所示，所述站内排水监测子系统包括设置于电缆沟内的水浸传感器和抽水泵，通过站内网络与水浸传感器和抽水泵通讯的排水监控模块，与拍摄监控模块连接的排水报警模块，

当水浸传感器检测到电缆沟内存在积水时，排水监控模块控制抽水泵运行对电缆沟进行排水，若排水时间超过设定阈值，则由排水报警模块发出报警，提醒管理人员处理。

通过上述系统和实现过程，本发明为智能电网的信息化、自动化、互动化提供了技术基础，并通过有效的数据整合收集体系，将数据上传至统计分析系统，为运行管理工作提供技术支持和决策依据。采用本发明可及时发现异常，减少事故发生，对环境与安防综合监控技术的改善，可掌握变电站动态的环境与安防数据，可及时发现变电站环境异常并及时处理，减少了因变电站环境造成的停电事故的发生。基于红外热成像摄像机的设备及线缆测温技术的改善，解决不需要接触母线就能测出母线温度的问题，通过无线通讯技术实现电缆温度的检测，实时掌握母线和电缆温度，起到了设备及线缆故障预警的作用；对腐蚀电缆的臭氧O3气体检测，预防电缆被腐蚀；对高压室SF6和O2检测，实时检测泄漏情况，保证人员安全；电缆沟内H2S气体检测，实时掌握电缆沟内有毒气体H2S的浓度，保障电缆沟施工人员生命安全。无人泵机启停，降低人工巡视频率，对地下漏水检测以及水泵联动技术的改善，可实现无人泵机启停，降低了人工巡视的频率。并利用主动视频监控，及时处理入侵破坏行为对主动视频分析技术的应用，可实现对变电站内外环境的主动视频监控，及时处理对变电站的入侵、破坏行为。本发明通过动态视频系统、各类数据采集系统及相应的响应控制处置系统，实现变电站自主分析、自主应对的工作状态，常态时实时监测、分析，监测到异常，在人为干预无法及时到位的情况下进行处置，达到自主消除异常或最大限度减少损失的目的，让变电站不再只是麻木的“看”，而是让变电站活起来，赋予它一定的思考和处置能力，实现“感觉”、“看见”-->“思考”-->“处置”的良性循环。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。