基于视觉物联网的船用岸电安全系统技术方案

本实用涉及船舶电力系统的控制系统，具体是一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统。其系统中还包括有对所述船用岸电箱、变压器和功率补偿模块进行监测的多组多波段视觉传感模块，每一组多波段视觉传感模块包括依次排列的紫外线阵列传感器、可见光图像传感器和红外热电堆传感器三个独立的传感器，能够监测被测位置的红外线、可见光和紫外线辐射的变化。本实用新型专利技术能够应用于现有船舶高、低压岸电装置中的集成化程度高、电能利用率高、监测优化、可扩展性强、安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶电力系统的控制系统，具体是一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统。
技术介绍
船舶岸电是指船舶在靠泊期间停止使用船上的发电机，船上通风、照明、制冷等其他设施运转都改由码头供电，从而减少船舶废气排放的供电方式。岸电系统主要由港区变电所、岸上电源装置、岸电接收装置和电缆连接设备等组成。船舶岸上电源根据电压不同，可分为高压岸电系统和低压岸电系统。高压岸电系统主要是指岸电电源的输出为6.6kV/11kV或者以上的岸电电源系统，对于大型船舶来说，船上各种电气设备负荷很大，往往采用中高压供电。低压岸电系统主要是指岸电电源的输出为440V/400V的岸电电源系统，通常为用电负荷较小的船舶所采用。由于船用设备一般是电感类设备，具有较低的功率因数和较多的谐波干扰，因此在使用岸电的过程中，需使用功率补偿模块和谐波抑制模块进行系统级的有功功率提升，提高电能的利用率。现有岸电系统存在的主要缺陷有：1、安全监控中，通常采用常规传感装置对船用岸电箱、变压器、功率补偿模块进行温度监控，传感监测点固定、传感方式方式单一、监测的发热范围小，难以兼顾对设备发热、接头打火、火灾等多种设备安全隐患的监测；2、功率补偿策略由位于船上的船用岸电系统根据船用设备的工作状态和参数信息直接生成，无法兼顾岸上电网系统的运行状态信息，因此难以获得最佳的功率补偿策略，不利于整个系统的可靠运行。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种能够应用于现有船舶高、低压岸电装置中的集成化程度高、电能利用率高、监测优化、可扩展性强、安全可靠的基于视觉物联网的船用岸电安全系统。本技术的基于视觉物联网的船用岸电安全系统，包括有：位于港口岸上的与智能电网连接的岸基变电站；位于船上的船用岸电箱，用来连接岸基变电站，其输出端经过变压器和自动并车装置连接船用供电网络；功率补偿模块，连接船用供电网络，对船用供电网络进行功率补偿；位于船上的船用岸电控制模块，用来控制岸电和船用发电机的切换以及功率补偿模块的补偿策略；其特征是：系统中还包括有对所述船用岸电箱、变压器和功率补偿模块进行监测的多组多波段视觉传感模块，每一组多波段视觉传感模块包括依次排列的紫外线阵列传感器、可见光图像传感器和红外热电堆传感器三个独立的传感器，能够监测被测位置的红外线、可见光和紫外线辐射的变化。所述多波段视觉传感模块中的各独立传感器的探测头均安装在竖直的转轴上，并可绕转轴在±30º范围内转动，以跟踪和定位故障点。本技术的基于视觉物联网的船用岸电安全系统还包括有位于岸上的港口岸电云平台，用来对岸上电网信息进行处理；港口岸电云平台连接有一个存储不同功率补偿策略数据的功率补偿策略数据库；港口岸电云平台还与智能电网的数据部分通讯连接，用来获取岸上电网状态信息，作为生成功率补偿策略的依据之一；港口岸电云平台通过无线通讯方式与所述船用岸电控制模块连接并交换信息。所述港口岸电云平台通过IEC61850网关与智能电网的数据部分通讯；港口岸电云平台与船用岸电控制模块之间的通讯，以及船用岸电控制模块与各组多波段视觉传感模块的通讯均采用IEC61850通讯协议。本设计将视觉物联网与船舶岸电技术联合起来，实现了一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统。该系统充分考虑岸电系统中各重要设备的多波段视觉信息在岸电安全运行中的作用，同时以电网电能质量为依据，在智能电网、港口岸电云平台、船用岸电系统之间建立信息的闭环反馈，实现岸电系统的功率平衡。此外，本系统监控集中、操作方便、可靠性高、可扩展性强，充分满足IEC/ISO/IEEE80005-1的各项功能和要求，适用现有的各大港口、各类岸电系统，具有广阔的经济价值和市场潜力。与现有技术相比，本技术具有如下优点：1、采用独创的多波段视觉传感模块可以评估岸电系统所有重要设备的健康状态，预测及发现各类故障，比如发热（红外热电堆）、接头打火（红外热电堆+紫外线阵列）、火灾（可见光+红外热点堆）等。通过其数据处理模块，可以实现多波段图像的校正、融合、特征提取，结合岸电系统的电压、电流、功率等信号的监测，解决了现有岸电系统的健康监测数据不充分的问题。2、采用IEC61850通讯协议，将智能电网、港口岸电云平台、船用岸电控制模块连接起来。以智能电网的电能质量为评价标准，依托大数据平台向各类船舶提供最优的、可实时调节的功率平衡策略，解决了现有岸电系统功率分配与电网电能信息的信息交互、协同调节问题。附图说明图1是本技术实施例的系统原理图；图2是本技术实施例的多波段视觉传感模块的排列结构示意图；图3是本技术实施例的多波段视觉传感模块中一个独立传感器的结构示意图。具体实施方式本技术实施例的多波段视觉感知模块结构如图2所示：紫外线阵列传感器1、可见光图像触感器2、红外热电堆传感器3依次从上至下放置，且传感器之间有黑色ABS间隔层4。三种传感器的型号依次为：GT-ABC-L、PIXIS科学级CCD探测器、HMSJ11F5.5。如图3所示，每个传感器都单独连接一个竖直的转轴5，因此每个传感器都可单独转动，并所在波段的光强自动将视场中心对准目标，平面转动范围为±30º。数据后处理模块采用ARM+DSP双核结构(ARM型号：STM32F4XXX，DSP型号：DM6XXX)。ARM内核负载模块的初始化自检、数据采集、IEC61850规约转换、数据上传、横向转动轴控制。DSP负责三个传感器数据的校正、特征提取。整个模块包含了包含了I2C、USB、Camera、TCP/IP、光纤接口，配备了SANDISK大容量固态硬盘和4G内存。此外，模块采用直流24V供电。多波段视觉传感模块的工作过程，详细说明如下：上电自检。ARM向三个传感器的内存区写入其自带的自检指令，若返回值与预先校验值一致，则说明三个传感器状态完好；同时运行自检程序，检测ARM各接口的完好状态。船用岸电控制模块根据被测目标的安装位置、环境，设置紫外、红外、可见光波段的光强及其变化率阈值。阈值的初始值一般设置为所属波段环境光强的1.5倍。同时，将三个传感器的横向移动轴位置设置在0º。3、协议转化、应答。ARM完整IEC61850的规约映射、并与船用岸电控制模块进行预通讯，确认通信链路状态完好。4、正常工作。当被测目标在某个波段出现光强瞬时增加或光强变化率过快时，ARM内核通过计算光强异常的方位设定移动的角度，其他两个传感器均按照该角度进行移动。若出现2个及以上传感器感应到光强异常，则根据各自的计算结果设定角度。DSP内核负责对三个传感器获得信息进行图像校正、特征提取（频谱峰值、小波谱峰值）、图像融合。ARM内核最终将图像融合(JPG)，特征提取)结果传输至船用岸电控制模块用于设备工作状态判断。数据传输格式为[*JPG，紫外波段频谱峰值，可见光频谱峰值，红外波段频谱峰值，紫外波段小波谱峰值，可见光小波谱峰值，红外波段小波谱峰值]。多组多波段视觉传感模块C分别位于船用岸电箱、变压器和功率补偿模块处（如图1），对这些位置进行监测。下面根据图1具体描述“一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统的工作方法”：如图1所示：船舶靠港使用岸电分为两部分：岸上部分和船上部分。岸上部分包括智能电网（国家）、岸基输变站（高压变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统，包括有：位于港口岸上的与智能电网连接的岸基变电站；位于船上的船用岸电箱，用来连接岸基变电站，其输出端经过变压器和自动并车装置连接船用供电网络；功率补偿模块，连接船用供电网络，对船用供电网络进行功率补偿；位于船上的船用岸电控制模块，用来控制岸电和船用发电机的切换以及功率补偿模块的补偿策略；其特征是：系统中还包括有对所述船用岸电箱、变压器和功率补偿模块进行监测的多组多波段视觉传感模块，每一组多波段视觉传感模块包括依次排列的紫外线阵列传感器、可见光图像传感器和红外热电堆传感器三个独立的传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉物联网的船用岸电安全系统，包括有：位于港口岸上的与智能电网连接的岸基变电站；位于船上的船用岸电箱，用来连接岸基变电站，其输出端经过变压器和自动并车装置连接船用供电网络；功率补偿模块，连接船用供电网络，对船用供电网络进行功率补偿；位于船上的船用岸电控制模块，用来控制岸电和船用发电机的切换以及功率补偿模块的补偿策略；其特征是：系统中还包括有对所述船用岸电箱、变压器和功率补偿模块进行监测的多组多波段视觉传感模块，每一组多波段视觉传感模块包括依次排列的紫外线阵列传感器、可见光图像传感器和红外热电堆传感器三个独立的传感器。2.根据权利要求1所述的基于视觉物联网的船用岸电安全系统，其特征是：所述多波段视觉传感模块中的各独立传感器的探测头均安...

【专利技术属性】
技术研发人员：李垣江，陈梦，王利鹃，
申请(专利权)人：江苏奥畋工程科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32