一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，涉及自动化生产技术领域。该基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，包括巡视工作站、用电设备、巡视线路和机器人，所述巡视工作站内设置有无线控制机构和电源控制开关，所述无线控制机构通过无线信号与机器人电性连接，所述电源控制开关与主电源的电能输出端电性连接。该基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，利用移动终端识别电子标签实现对设备的巡检管理，对设备巡检率，漏检率，人员到位率，设备异常等信息的统计分析，并监督和检查巡视员的工作，使得巡检记录更加规范，降低人工成本的同时很好的保障了巡视的效果。视的效果。视的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统


[0001]本专利技术涉及自动化生产
，具体为一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统。

技术介绍

[0002]电力巡视作为维护电力系统安全运行的基础工作，电力巡视可以有效地保障设备安全，减少设备故障率。
[0003]现行输配电线路巡视和变电站巡视多由人工完成，这种工作方式需要在现场进行手工输入，工作量较大，而且巡视出错几率较高。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，解决了现行输配电线路巡视和变电站巡视多由人工完成，这种工作方式需要在现场进行手工输入，工作量较大，而且巡视出错几率较高的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，包括巡视工作站、用电设备、巡视线路和机器人；
[0008]所述巡视工作站内设置有无线控制机构和电源控制开关，所述无线控制机构通过无线信号与机器人电性连接，所述电源控制开关与主电源的电能输出端电性连接，所述电源控制开关与用电设备的电源输入端电性连接；
[0009]所述机器人包括机器本体，所述机器本体上分别设置有驱动机构、无线信号收发器、ARM控制器、射频识别单元和移动电源，所述无线信号收发器与无线控制机构电性连接，所述ARM控制器为S3C2416处理器；
[0010]所述用电设备上设置有可被射频识别单元识别的电子标签，电子标签内记录着当前用电设备的编号、工作状态和巡视记录。
[0011]优选的，所述ARM控制器内设置有SD卡存储功能、RS232接口、复位功能、RTC时钟电源和稳压功能。
[0012]一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据处理方式，包括物理生产线、服务系统和孪生生产线，具体方式如下：
[0013]物理生产线检测并处理数据从而生成实时数据，物理生产线将实时数据产出，同时将实时数据发送至孪生生产线和服务系统，实施数据在孪生生产线内进行实时映射后通过分析结果反馈至服务系统，服务系统接收生产任务并实时管控物理生产线。
[0014]一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视路线规划方式，具体操作如下：
[0015]以建立的数字孪生全息电力设备工作模型为基础，采用单源最短路径算法不间断规划和控制巡视线路，对最优子结构的性质进行了描述：
[0016]P(m,n)＝{V
m
...V
i
...V
j
...V
n
}
ꢀꢀꢀ
(1)；
[0017]其中表达式1代表m到顶点n的最短路径，而i和j则代表该路径上的中点；
[0018]按照最优子结构思想，设G为有权重的有向图，具体可表示为：
[0019]G＝(V,E)
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0020]其中表达式2所代表的有向图权值都大于0，对未确定最短路径顶点的集合，按最短路径长度的递增顺序，添加到当前路线中，经过更新迭代得出巡视路径的最终规划结果；
[0021]巡视路线控制程序要求按直线行驶，用P1、P2两点间连线作为机器人直线参考轨迹，即期望路径，移动控制算法是指根据机器人当前的位置和航向信息，对机器人进行实时调整，实现机器人在预定路线上的直线运动轨迹跟踪控制机器人的当前位置与期望运动轨迹偏离距离S和机器人行驶方向与期望运动轨迹方向的航向偏差θ可通过如下公式得出：
[0022][0023]定义被控对象为机器人左右两轮的轮速差ΔV，因为巡视机器人采用差速驱动，所以在理想情况下可以忽略车轮的侧滑和车轮与转轴的摩擦，通过速度差来确定左右轮的轮速，假定速度差ΔV、ΔS和Δθ均为线性关系，且线性系数分别为K
ΔS
、K
Δθ
，当机器人以v0速度运行时，控制器的控制量的输出ΔV为：
[0024]ΔV＝K
Δs
*ΔS+K
Δθ
*Δθ
ꢀꢀꢀ
(4)；
[0025]结合控制器增益自调节特性，对巡视设备左右两轮速度差ΔV进行控制模型为：
[0026]ΔV＝k0r+k1ΔS+k2Δθ
ꢀꢀꢀ
(5)；
[0027]其中表达式5中k
i
为非负的自适应参数，ΔS和Δθ分别为巡视机器人与期望路径之间的偏离距离和角度。
[0028]一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据采集方法，包括上述所述的基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，具体操作如下：
[0029]机器人到达待检用电设备后，利用射频识别单元对电力设备的电子标签进行自动识别，获取电子标签所包含的信息，不间断采集的运行数据包括电力设备编号和参数，对连续采集的电力设备运行数据进行分组整理，利用GPRS无线通信网络在硬件系统中实现数据传输，移动终端上无中断的电力设备巡视数据产生的PDU包数据经处理后通过空中接口和在GSM网络中的SGSN传输到GGSN，GGSN先解装接收到的消息，然后转换成可用的格式，以便公共数据网传送。
[0030]一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，包括上述所述的基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置、上述所述的基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据处理方式、上述所述的基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视路线规划方式和上述所述的基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据采集方法，具体操作如下：
[0031]S1、根据基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，以用电设备为基础搭设巡视工作站、巡视线路，并增设机器人，并设置电性连接；
[0032]S2、根据基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视路线规划方式规划巡视路线；
[0033]S3、机器人工作时，通过基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据采集方法获取相应数据；
[0034]S4、根据基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据处理方式对步骤S3中获得的数据进行处理。
[0035](三)有益效果
[0036]本专利技术提供了一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统。具备以下有益效果：
[0037](1)该基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，利用移动终端识别电子标签实现对设备的巡检管理，对设备巡检率，漏检率，人员到位率，设备异常等信息的统计分析，并监督和检查巡视员的工作，使得巡检记录更加规范，降低人工成本的同时很好的保障了巡视的效果。
[0038](2)该基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视系统，充分利用物理模型、传感器更新等数据，结合仿真过程在虚拟空间中完成映射，反映相应物理设备的整个生命周期过程，将数字孪生技术应用于电力设备连续巡视系统的设计工作中，使电力设备巡视范围扩大，并最大限度地保证巡视精度。
附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，其特征在于：包括巡视工作站、用电设备、巡视线路和机器人；所述巡视工作站内设置有无线控制机构和电源控制开关，所述无线控制机构通过无线信号与机器人电性连接，所述电源控制开关与主电源的电能输出端电性连接，所述电源控制开关与用电设备的电源输入端电性连接；所述机器人包括机器本体，所述机器本体上分别设置有驱动机构、无线信号收发器、ARM控制器、射频识别单元和移动电源，所述无线信号收发器与无线控制机构电性连接，所述ARM控制器为S3C2416处理器；所述用电设备上设置有可被射频识别单元识别的电子标签，电子标签内记录着当前用电设备的编号、工作状态和巡视记录。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视装置，其特征在于：所述ARM控制器内设置有SD卡存储功能、RS232接口、复位功能、RTC时钟电源和稳压功能。3.一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视数据处理方式，其特征在于：包括物理生产线、服务系统和孪生生产线，具体方式如下：物理生产线检测并处理数据从而生成实时数据，物理生产线将实时数据产出，同时将实时数据发送至孪生生产线和服务系统，实施数据在孪生生产线内进行实时映射后通过分析结果反馈至服务系统，服务系统接收生产任务并实时管控物理生产线。4.一种基于数字孪生技术的电力设备不间断巡视路线规划方式，其特征在于：具体操作如下：以建立的数字孪生全息电力设备工作模型为基础，采用单源最短路径算法不间断规划和控制巡视线路，对最优子结构的性质进行了描述：P(m,n)＝{V
m
...V
i
...V
j
...V
n
}
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(1)；其中表达式1代表m到顶点n的最短路径，而i和j则代表该路径上的中点；按照最优子结构思想，设G为有权重的有向图，具体可表示为：G＝(V,E)
ꢀꢀꢀ
(2)；其中表达式2所代表的有向图权值都大于0，对未确定最短路径顶点的集合，按最短路径长度的递增顺序，添加到当前路线中，经过更新迭代得出巡视路径的最终规划结果；巡视路线控制程序要求按直线行驶，用P1、P2两点间连线作为机器人直线参考轨迹，即期望路径，移动控制算法是指根据机器人当前的位置和航向信息，对机器人进行实时调整，实现机器人在预定路线上的直线运动轨迹跟踪控制机器人的当前位置与期望运动轨迹偏离距离S和机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，张玉军，李云伟，黄宝莹，张迎迎，任重，徐海龙，徐丽，翟宇婧，卢伟，苏光，杨庆陶，张凝芳，
申请(专利权)人：国核电力规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：