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一种小型 水电站全感知交互系统及方法

阅读：991发布：2021-06-16

专利汇可以提供一种小型水电站全感知交互系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种小型水电站全感知交互系统及方法，通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况信号传递给计算机监控子系统进行综合处理，充分利用计算机监控子系统的处理能力构建了一套立体完整的传感网络和具有即时处理能力的感知系统；由趋势分析子系统对数据进行进一步的分析和关联处理，报警模块、视频子系统和综合展示子系统，进行声光报警、工业电视模块的画面播放，以及声音、弹窗的多种方式提醒人员提前发现设备异常，有效解决了现有的小型水电站感知设备可感知周边运行环境的种类存在不足，以及对于已采集的感知信号利用程度不高的问题。，下面是一种小型水电站全感知交互系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种小型水电站全感知交互系统，其特征在于，包括：传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块；
所述传感子系统与计算机监控子系统通信连接，用于全面采集水电站各房各室的噪声、光线强度、气体浓度、温度、湿度及人员移动的情况信号；
所述计算机监控子系统与趋势分析子系统通信连接，用于处理传感子系统采集的信号，判断水电站状态；
所述趋势分析子系统分别与报警模块、视频子系统及综合展示子系统通信连接，用于进一步处理计算机监控子系统传递而来的初步处理的传感子系统采集的信号，并做出请求报警或请求视频监控的指令处理；
所述报警模块用于按照趋势分析子系统的报警指令进行声光报警；
所述综合展示子系统用于按照趋势分析子系统的事件指令，以声音、界面弹窗的方式提醒运行人员发现设备及周边环境异常。
2.根据权利要求1所述的小型水电站全感知交互系统，其特征在于，所述视频子系统包括工业电视模块和摄像头模块，用于按照趋势分析子系统的视频监控指令进行视频智能监控；所述工业电视模块与摄像头模块通信连接，用于进行监控画面的播放；所述摄像头模块用于拍摄监控区域。
3.根据权利要求1所述的小型水电站全感知交互系统，其特征在于，所述传感子系统包括：噪声传感器、气体浓度传感器、水油浸传感器、光格栅传感器、PM2.5/PM10传感器和温湿度传感器；
所述噪声传感器用于监测水车室的机组甩负荷，以及监测水泵房和气机室的水泵是否出现异响；
所述气体浓度传感器用于监测发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽和气机室处是否出现泄露；
所述水油浸传感器用于监测水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房；
所述光格栅传感器用于监测水车室和电脑机房是否有人闯入；
所述PM2.5/PM10传感器用于监测发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒；
所述温湿度传感器用于监测机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度。
4.根据权利要求3所述的小型水电站全感知交互系统，其特征在于，所述噪声传感器包括：采集模块、前置放大器、信号调理模块和变送模块；
所述采集模块的输出端与前置放大器的输入端通信连接，用于采集噪声信号；
所述前置放大器的输出端与信号调理模块的输入端通信连接，用于放大噪声信号；
所述信号调理模块的输出端与变送模块的输入端通信连接，用于调理噪声信号；
所述变送模块用于将噪声信息传递给计算机监控子系统。
5.一种小型水电站全感知交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、初始化传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块，并设定趋势分析子系统中越限报警的阈值；
S2、通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况信号传递给计算机监控子系统；
S3、通过计算机监控子系统对监测情况信号进行分析处理，提取水电站环境变量集，并将水电站环境变量集发送给趋势分析子系统；
S4、通过趋势分析子系统对水电站环境变量集进行状态分析得到水电站风险趋势，并根据风险趋势向视频子系统、综合展示子系统和报警模块发出指令；
S5、根据趋势分析子系统的报警指令，通过报警模块进行声光越限报警；
S6、根据趋势分析子系统的视频监控指令，通过视频子系统的摄像头模块拍摄已做出报警动作的监控区域视频，并采用视频子系统的工业电视模块进行画面播放；
S7、根据趋势分析子系统的综合展示指令，通过综合展示子系统以声音和界面弹窗的方式提醒运行人员传感子系统发现的设备及周边环境的异常。
6.根据权利要求5所述的小型水电站全感知交互方法，其特征在于，所述步骤S2的监测情况包括：噪声传感器监测的水车室的机组甩负荷，以及水泵房和气机室的水泵是否出现异响的情况；气体浓度传感器监测的发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽和气机室处是否出现泄露的情况；水油浸传感器监测的水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房的情况；光格栅传感器监测的水车室和电脑机房是否有人闯入的情况；PM2.5/PM10传感器监测的发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒情况；以及温湿度传感器监测的机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度值。

说明书全文

一种小型水电站全感知交互系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水电站监控领域，具体涉及一种小型水电站全感知交互系统及方法。

背景技术

[0002] 水电站计算机监控子系统采集的信息大都为以现场设备为主，注重设备内部运行变化，缺少设备外部环境监测，对于电厂运行的全貌，需运行人员巡视现场、“感知”后才能做出分析判断。在“无人值守”运行方式下，对于远方运行人员而言，迫切需要感知电厂运行环境参数的各种变化，使之如临其境，置身于电厂真实的环境中，如机组各种工况运行的声音大小、强度、频率的变化、油雾浓度的变化以及厂房温度、湿度与外界的差异、关键设备周边物体位移等。因此需要感知电站关键位置的运行环境，不同于常规压力、流量、位置、液位、电气量等传感器。

[0003] 目前现有的小型水电站感知设备可感知周边运行环境的种类存在不足，仅包括水位、压力及温度，现有设备采用的感知元件类型也存在不足，仅有水位变送器、流量变送器及闸门开度编码器，不能系统地反映出运行环境的整体情况；同时，现有设备或对于已采集的感知信号利用程度不高，一般只限于显示及简单报警。而且，国内尚未见关于水电站运行环境感知交互的研究及应用相关报道及成果。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种小型水电站全感知交互系统及方法解决了现有的小型水电站感知设备可感知周边运行环境的种类存在不足，以及对于已采集的感知信号利用程度不高的问题。

[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种小型水电站全感知交互系统，包括：传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块；

[0006] 所述传感子系统与计算机监控子系统通信连接，用于全面采集水电站各房各室的噪声、光线强度、气体浓度、温度、湿度及人员移动的情况信号；

[0007] 所述计算机监控子系统与趋势分析子系统通信连接，用于处理传感子系统采集的信号，判断水电站状态；

[0008] 所述趋势分析子系统分别与报警模块、视频子系统及综合展示子系统通信连接，用于进一步处理计算机监控子系统传递而来的初步处理的传感子系统采集的信号，并做出请求报警或请求视频监控的指令处理；

[0009] 所述报警模块用于按照趋势分析子系统的报警指令进行声光报警；

[0010] 所述综合展示子系统用于按照趋势分析子系统的事件指令，以声音、界面弹窗的方式提醒运行人员发现设备及周边环境异常。

[0011] 进一步地：视频子系统包括工业电视模块和摄像头模块，用于按照趋势分析子系统的视频监控指令进行视频智能监控；所述工业电视模块与摄像头模块通信连接，用于进行监控画面的播放；所述摄像头模块用于拍摄监控区域。

[0012] 进一步地：传感子系统包括：噪声传感器、气体浓度传感器、水油浸传感器、光格栅传感器、PM2.5/PM10传感器和温湿度传感器；

[0013] 所述噪声传感器用于监测水车室的机组甩负荷，以及监测水泵房和气机室的水泵是否出现异响；

[0014] 所述气体浓度传感器用于监测发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽和气机室处是否出现泄露；

[0015] 所述水油浸传感器用于监测水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房；

[0016] 所述光格栅传感器用于监测水车室和电脑机房是否有人闯入；

[0017] 所述PM2.5/PM10传感器用于监测发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒；

[0018] 所述温湿度传感器用于监测机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度。

[0019] 进一步地：噪声传感器包括：采集模块、前置放大器、信号调理模块和变送模块；

[0020] 所述采集模块的输出端与前置放大器的输入端通信连接，用于采集噪声信号；

[0021] 所述前置放大器的输出端与信号调理模块的输入端通信连接，用于放大噪声信号；

[0022] 所述信号调理模块的输出端与变送模块的输入端通信连接，用于调理噪声信号；

[0023] 所述变送模块用于将噪声信息传递给计算机监控子系统。

[0024] 一种小型水电站全感知交互方法，包括以下步骤：

[0025] S1、初始化传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块，并设定趋势分析子系统中越限报警的阈值；

[0026] S2、通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况信号传递给计算机监控子系统；

[0027] S3、通过计算机监控子系统对监测情况信号进行分析处理，提取水电站环境变量集，并将水电站环境变量集发送给趋势分析子系统；

[0028] S4、通过趋势分析子系统对水电站环境变量集进行状态分析得到水电站风险趋势，并根据风险趋势向视频子系统、综合展示子系统和报警模块发出指令；

[0029] S5、根据趋势分析子系统的报警指令，通过报警模块进行声光越限报警；

[0030] S6、根据趋势分析子系统的视频监控指令，通过视频子系统的摄像头模块拍摄已做出报警动作的监控区域视频，并采用视频子系统的工业电视模块进行画面播放；

[0031] S7、根据趋势分析子系统的综合展示指令，通过综合展示子系统以声音和界面弹窗的方式提醒运行人员传感子系统发现的设备及周边环境的异常。

[0032] 进一步地：步骤S2的监测情况包括：噪声传感器监测的水车室的机组甩负荷，以及水泵房和气机室的水泵是否出现异响的情况；气体浓度传感器监测的发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽和气机室处是否出现泄露的情况；水油浸传感器监测的水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房的情况；光格栅传感器监测的水车室和电脑机房是否有人闯入的情况；PM2.5/PM10传感器监测的发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒情况；以及温湿度传感器监测的机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度值。

[0033] 本发明的有益效果为：通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况传递给计算机监控子系统进行综合处理，充分利用计算机监控子系统的处理能力构建了一套立体完整的传感网络和具有即时处理能力的感知系统；由趋势分析子系统对数据进行进一步的分析和关联处理，报警模块、视频子系统和综合展示子系统，进行声光报警、工业电视模块的画面播放，以及声音、弹窗的多种方式提醒人员提前发现设备异常，有效解决了现有的小型水电站感知设备可感知周边运行环境的种类存在不足，以及对于已采集的感知信号利用程度不高的问题。附图说明

[0034] 图1为一种小型水电站全感知交互系统框图；

[0035] 图2为一种小型水电站全感知交互方法流程示意图。

具体实施方式

[0036] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0037] 在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种小型水电站全感知交互系统，包括：传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块；

[0038] 所述传感子系统与计算机监控子系统通信连接，用于全面采集水电站各房各室的噪声、光线强度、气体浓度、温度、湿度及人员移动的情况信号；

[0039] 所述计算机监控子系统与趋势分析子系统通信连接，用于处理传感子系统采集的信号，判断水电站状态；

[0040] 所述趋势分析子系统分别与报警模块、视频子系统及综合展示子系统通信连接，用于进一步处理计算机监控子系统传递而来的初步处理的传感子系统采集的信号，并做出请求报警或请求视频监控的指令处理；

[0041] 所述报警模块用于按照趋势分析子系统的报警指令进行声光报警；

[0042] 所述综合展示子系统用于按照趋势分析子系统的事件指令，以声音、界面弹窗的方式提醒运行人员发现设备及周边环境异常。

[0043] 视频子系统包括工业电视模块和摄像头模块，用于按照趋势分析子系统的视频监控指令进行视频智能监控；所述工业电视模块与摄像头模块通信连接，用于进行监控画面的播放；所述摄像头模块用于拍摄监控区域。

[0044] 所述传感子系统包括：噪声传感器、气体浓度传感器、水油浸传感器、光格栅传感器、PM2.5/PM10传感器和温湿度传感器；

[0045] 所述噪声传感器用于监测水车室的机组甩负荷，以及监测水泵房和气机室的水泵是否出现异响；

[0046] 所述气体浓度传感器用于监测发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽、气机室处是否出现泄露；

[0047] 所述水油浸传感器为XW-DC-01型点式漏液传感器，用于监测水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房的情况；

[0048] 所述光格栅传感器为DLM-40-8-J型传感器，用于监测水车室和电脑机房是否有人闯入；

[0049] 所述PM2.5/PM10传感器用于监测发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒；

[0050] 所述温湿度传感器为APEG-WS-K型传感器，用于监测机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度。

[0051] 所述噪声传感器包括：采集模块、前置放大器、信号调理模块和变送模块；所述采集模块为JHM-NS02型高灵敏度噪声采集模块，其输出端与前置放大器的输入端通信连接，用于采集噪声信号；

[0052] 所述前置放大器的输出端与信号调理模块的输入端通信连接，用于放大噪声信号；所述信号调理模块的输出端与变送模块的输入端通信连接，用于调理噪声信号；

[0053] 所述变送模块为JHM-M420型模块，用于将噪声信息传递给计算机监控子系统。

[0054] 如图2所示，一种小型水电站全感知交互方法，包括以下步骤：

[0055] S1、初始化传感子系统、计算机监控子系统、趋势分析子系统、视频子系统、综合展示子系统和报警模块，并设定趋势分析子系统中越限报警的阈值；

[0056] S2、通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况信号传递给计算机监控子系统；

[0057] S3、通过计算机监控子系统对监测情况信号进行分析处理，提取水电站环境变量集，并将水电站环境变量集发送给趋势分析子系统；

[0058] S4、通过趋势分析子系统对水电站环境变量集进行状态分析得到水电站风险趋势，并根据风险趋势向视频子系统、综合展示子系统和报警模块发出指令；

[0059] S5、根据趋势分析子系统的报警指令，通过报警模块进行声光越限报警；

[0060] S6、根据趋势分析子系统的视频监控指令，通过视频子系统的摄像头模块拍摄已做出报警动作的监控区域视频，并采用视频子系统的工业电视模块进行画面播放；

[0061] S7、根据趋势分析子系统的综合展示指令，通过综合展示子系统以声音和界面弹窗的方式提醒运行人员传感子系统发现的设备及周边环境的异常。

[0062] 所述步骤S2的监测情况包括：噪声传感器监测的水车室的机组甩负荷，以及水泵房和气机室的水泵是否出现异响的情况；气体浓度传感器监测的发电机层及水轮机层的调速器油罐、油库、气槽、气机室处是否出现泄露的情况；水油浸传感器监测的水泵房、渗漏集水井和电脑机房是否出现漏水、漏油或水淹厂房的情况；光格栅传感器监测的水车室和电脑机房是否有人闯入的情况；PM2.5/PM10传感器监测的发电机层和水轮机层的空气PM2.5颗粒及PM10颗粒情况；以及温湿度传感器监测的机组风洞以及水电站各封闭机房的温湿度值。

[0063] 本发明通过传感子系统全面采集水电站各房各室的监测情况，并将监测情况信号传递给计算机监控子系统进行综合处理，充分利用计算机监控子系统的处理能力构建了一套立体完整的传感网络和具有即时处理能力的感知系统；由趋势分析子系统对数据进行进一步的分析和关联处理，报警模块、视频子系统和综合展示子系统，进行声光报警、工业电视模块的画面播放，以及声音、弹窗的多种方式提醒人员提前发现设备异常，有效解决了现有的小型水电站感知设备可感知周边运行环境的种类存在不足，以及对于已采集的感知信号利用程度不高的问题。

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