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一种设备远程指挥维修系统

阅读：850发布：2023-03-14

专利汇可以提供一种设备远程指挥维修系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种设备远程指挥维修系统，包括无线传感器网络、维修终端和远程指挥维修中心，所述的无线传感器网络、维修终端皆与远程指挥维修中心无线连接；所述无线传感器网络用于采集设备现场传感数据，设备现场传感数据包括需要监测的设备所在的环境参数、设备运行参数，所述的维修终端用于供维修队上传其位置信息、维修进度、现场/音视频信息；所述的远程指挥维修中心用于建立故障设备三维全景模型，在所述的三维全景模型中确定模拟故障设备位置，根据模拟故障设备位置和维修终端上传的维修队的位置信息在所述的三维全景模型中显示维修路径，并基于维修路径、维修终端发送的信息以及故障设备的设备现场传感数据进行远程指挥调度。，下面是一种设备远程指挥维修系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种设备远程指挥维修系统，其特征是，包括无线传感器网络、维修终端和远程指挥维修中心，所述的无线传感器网络、维修终端皆与远程指挥维修中心无线连接；所述无线传感器网络用于采集设备现场传感数据，设备现场传感数据包括需要监测的设备所在的环境参数、设备运行参数，所述的维修终端用于供维修队上传其位置信息、维修进度、现场音/视频信息；所述的远程指挥维修中心用于建立故障设备三维全景模型，在所述的三维全景模型中确定模拟故障设备位置，根据模拟故障设备位置和维修终端上传的维修队的位置信息在所述的三维全景模型中显示维修路径，并基于维修路径、维修终端发送的信息以及故障设备的设备现场传感数据进行远程指挥调度；所述的无线传感器网络包括设定于设备现场监测区域外的基站以及部署于设定的设备现场监测区域内的多个传感器节点，基站与远程指挥维修中心通信连接，传感器节点以设定的密度λ泊松分布于设备现场监测区域内，网络初始化时，将设备现场监测区域沿纵向划分为M个大小相等的虚拟的条形设备现场监测区域，每个条形设备现场监测区域沿纵向平均划分多个矩形监测子区域，每个矩形监测子区域中的传感器节点通过选举确定一个处理节点和一个转发节点，剩余的传感器节点作为成员监测节点，其中处理节点用于接收并处理所在矩形监测子区域内各成员监测节点采集的设备现场传感数据，所述的转发节点用于由处理节点处理后的设备现场传感数据与自身采集的设备现场传感数据进行聚合，并传输到下一跳节点或基站；对于各个条形设备现场监测区域，按照距离基站由近到远的距离依次设为Φ1,Φ2,...,ΦM，其中前一个条形设备现场监测区域划分的矩形监测子区域的数量比下一个条形设备现场监测区域划分的矩形监测子区域的数量多1个，设划分的矩形监测子区域的数量分别为N,N-1,N-2,...,N-(M-1)，按照下列公式确定N的具体数值：
式中，εfs为传感器节点的通信模型采用自由空间模型时的功率放大损耗，εmp为传感器节点的通信模型采用多路径衰减模型时的功率放大损耗，S为医疗监测区域的面积，Rmax为传感器节点中的最大通信半径，int[·]表示取整运算。
2.根据权利要求1所述的一种设备远程指挥维修系统，其特征是，所述的三维全景模型包括故障设备的三维模型以及故障设备卫星影像和数字高程信息。
3.根据权利要求2所述的一种设备远程指挥维修系统，其特征是，还包括远程咨询终端，远程咨询终端通过互联网与远程指挥维修中心连接，远程咨询终端与远程指挥维修中心共享数据并为远程指挥维修中心提供技术顾问信息。
4.根据权利要求1所述的一种设备远程指挥维修系统，其特征是，所述环境参数包括温度信息、湿度信息、气压、风向以及风速信息。

说明书全文

一种设备远程指挥维修系统

技术领域

[0001] 本发明涉及设备维修技术领域，具体涉及一种设备远程指挥维修系统。

背景技术

[0002] 相关技术中，电力设备的故障维修主要通过人工实现。许多拥有大量现场维护经验和理论知识的高端专业技术人员由于时间紧张、年龄偏大、身体素质相对较差等因素很难进行电力设备的现场维护作业；而进行现场维护维修工作人员由于相对年轻，维护维修经验相对薄弱，维护维修效率相对较低。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明提供一种设备远程指挥维修系统。

[0004] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：

[0005] 提供了一种设备远程指挥维修系统，包括无线传感器网络、维修终端和远程指挥维修中心，所述的无线传感器网络、维修终端皆与远程指挥维修中心无线连接；所述无线传感器网络用于采集设备现场传感数据，设备现场传感数据包括需要监测的设备所在的环境参数、设备运行参数，所述的维修终端用于供维修队上传其位置信息、维修进度、现场/音视频信息；所述的远程指挥维修中心用于建立故障设备三维全景模型，在所述的三维全景模型中确定模拟故障设备位置，根据模拟故障设备位置和维修终端上传的维修队的位置信息在所述的三维全景模型中显示维修路径，并基于维修路径、维修终端发送的信息以及故障设备的设备现场传感数据进行远程指挥调度。

[0006] 优选地，所述的三维全景模型包括设备的三维模型以及设备卫星影像和数字高程信息。

[0007] 进一步地，还包括远程咨询终端，远程咨询终端通过互联网与远程指挥维修中心连接，远程咨询终端与远程指挥维修中心共享数据并为远程指挥维修中心提供技术顾问信息。

[0008] 优选地，所述环境参数包括温度信息、湿度信息、气压、风向以及风速信息。

[0009] 优选地，所述的无线传感器网络包括无线传感器网络，无线传感器网络由单个汇聚节点和多个传感器节点构成，传感器节点通过分簇划分为簇头节点和普通节点，普通节点用于设备现场传感数据的采集，簇头节点用于汇聚簇内普通节点的设备现场传感数据并进行转发，汇聚节点用于收集以及处理簇头节点汇聚的设备现场传感数据，并将处理后的设备现场传感数据上传至远程指挥维修中心。

[0010] 本发明的有益效果为：打破了时空对电力设备维修人员的限制，实现了对电力故障设备维修的远程指挥调度，提高了电力设备的维修效率。附图说明

[0011] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

[0012] 图1本发明一个实施例的结构连接框图；

[0013] 图2是本发明一个实施例的远程指挥维修中心的结构连接框图。

[0014] 附图标记：

[0015] 无线传感器网络1、维修终端2、远程指挥维修中心3、三维全景模型建立模块10、维修路径显示模块20、信息处理模块30、通信模块40。

具体实施方式

[0016] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。

[0017] 参见图1，本实施例提供了一种设备远程指挥维修系统，包括无线传感器网络1、维修终端2和远程指挥维修中心3，所述的无线传感器网络1、维修终端2皆与远程指挥维修中心3无线连接；所述无线传感器网络1用于采集设备现场传感数据，设备现场传感数据包括需要监测的设备所在的环境参数、设备运行参数，所述的维修终端2用于供维修队上传其位置信息、维修进度、现场/音视频信息；所述的远程指挥维修中心3用于建立故障设备三维全景模型，在所述的三维全景模型中确定模拟故障设备位置，根据模拟故障设备位置和维修终端2上传的维修队的位置信息在所述的三维全景模型中显示维修路径，并基于维修路径、维修终端2发送的信息以及故障设备的设备现场传感数据进行远程指挥调度。

[0018] 其中，如图2所示，所述的远程指挥维修中心3包括三维全景模型建立模块10、维修路径显示模块20、信息处理模块30、通信模块40。

[0019] 在一个实施例中，所述的三维全景模型包括设备的三维模型以及设备卫星影像和数字高程信息。

[0020] 在另一个实施例中，基于上述实施例的基础上，本实施例还包括远程咨询终端，远程咨询终端通过互联网与远程指挥维修中心3连接，远程咨询终端与远程指挥维修中心3共享数据并为远程指挥维修中心3提供技术顾问信息。

[0021] 其中，所述环境参数包括温度信息、湿度信息、气压、风向以及风速信息。

[0022] 本发明上述实施例打破了时空对电力设备维修人员的限制，实现了对电力故障设备维修的远程指挥调度，提高了电力设备的维修效率。

[0023] 在一个实施例中，所述的无线传感器网络1包括设定于设备现场监测区域外的基站以及部署于设定的设备现场监测区域内的多个传感器节点，基站与远程指挥维修中心3通信连接，传感器节点以设定的密度λ泊松分布于设备现场监测区域内，网络初始化时，将设备现场监测区域沿纵向划分为M个大小相等的虚拟的条形设备现场监测区域，每个条形设备现场监测区域沿纵向平均划分多个矩形监测子区域，每个矩形监测子区域中的传感器节点通过选举确定一个处理节点和一个转发节点，剩余的传感器节点作为成员监测节点，其中处理节点用于接收并处理所在矩形监测子区域内各成员监测节点采集的设备现场传感数据，所述的转发节点用于由处理节点处理后的设备现场传感数据与自身采集的设备现场传感数据进行聚合，并传输到下一跳节点或基站。

[0024] 在一个实施例中，对于各个条形设备现场监测区域，按照距离基站由近到远的距离依次设为Φ1,Φ2,…,ΦM，其中前一个条形设备现场监测区域划分的矩形监测子区域的数量比下一个条形设备现场监测区域划分的矩形监测子区域的数量多1个，设划分的矩形监测子区域的数量分别为N,N-1,N-2,…,N-(M-1)，按照下列公式确定N的具体数值：

[0025]

[0026] 式中，εfs为传感器节点的通信模型采用自由空间模型时的功率放大损耗，εmp为传感器节点的通信模型采用多路径衰减模型时的功率放大损耗，S为医疗监测区域的面积，Rmax为传感器节点中的最大通信半径，int[·]表示取整运算。

[0027] 本实施例根据与基站之间的距离、设备现场监测区域的面积、传感器节点的通信范围以及能量损耗的实际情况控制条形设备现场监测区域划分的规模，使得距离基站更远的矩形监测子区域的面积更大，包含更多的传感器节点来分担能耗负载，整体上实现了对处理节点和转发节点的数目的优化控制，有利于较大程度地实现无线传感器网络1传感器节点的能耗平衡，提高设备远程指挥维修系统的稳定性。

[0028] 在一个实施例中，每个矩形监测子区域中的传感器节点通过选举确定一个处理节点和一个转发节点，具体包括：

[0029] (1)传感器节点在其通信范围内向其他传感器节点广播自身的剩余能量以及位置信息，所有收到该信息的传感器节点被视为该传感器节点的邻居节点，且在收到该信息后更新自身的邻居信息列表；

[0030] (2)设定能量阈值ET，矩形监测子区域内所有剩余能量大于能量阈值ET的传感器节点选举成为候选节点，每个候选节点按照下列公式计算自身的处理节点竞争能力值和转发节点竞争能力值：

[0031]

[0032]

[0033] 式中，分别表示第j个转发节点的处理节点竞争能力值、转发节点竞争能力值，Ej表示第j个转发节点的当前剩余能量，Ejk表示第j个转发节点的第k个邻居节点的当前剩余能量，mj表示第j个转发节点的邻居节点数目，djk表示第j个转发节点与其第k个邻居节点之间的距离，Rj表示第j个转发节点的当前通信半径，djo表示第j个转发节点与基站之间的距离，μ1、μ2为设定的权重系数；

[0034] (3)处理节点竞争能力值最大的候选节点竞选成为处理节点，转发节点竞争能力值最大的候选节点竞选成为转发节点。

[0035] 在一个实施例中，若同时出现两个相等的处理节点竞争能力值或者转发节点竞争能力值的最高值，选择具有较大剩余能量的候选节点；若存在一个候选节点同时具有处理节点竞争能力值和转发节点竞争能力值的最高值，该候选节点竞选成为转发节点，同时选择具有次高处理节点竞争能力值的候选节点为处理节点。

[0036] 本实施例中，采用处理节点和转发节点来替代现有技术中常用的单个簇头节点，有利于均衡矩形监测子区域内传感器节点的能耗，减少处理节点和转发节点的竞选轮次，其中基于剩余能量和距离的综合考虑，提出了转发节点和处理节点的路由竞选机制，该机制使得选举出的处理节点在满足能量要求的同时能够与成员监测节点之间的距离较近，有利于降低传感器节点间的通信能耗，且使得选举出的转发节点在保证能量要求的前提下尽量靠近基站，有利于降低设备现场传感数据的转发通信成本，从而能够在整体上节省无线传感器网络1的通信成本，延长无线传感器网络1的生命周期，进一步节省设备远程指挥维修系统的运营成本。

[0037] 在一个实施例中，设转发节点的最大通信半径为Rh-max，与基站的距离为dho，若0.8Rh-max≥dho，则该转发节点与基站直接通信，若0.8Rh-max

[0038] 设转发节点为γ，γ在条形设备现场监测区域ΦξC1中的处理节点中选择距离该转发节点最近的两个处理节点，设为α、β，若满足下列条件，γ选择α作为下一跳节点，否则选择β作为下一跳节点：

[0039] Eα-Eβ＞εfs×Zγ×(dαγ2-dαβ2)

[0040] 式中，Eα为处理节点α的当前剩余能量，Eβ为处理节点β的当前剩余能量，εfs为传感器节点的通信模型采用自由空间模型时的功率放大损耗，Zγ为转发节点γ需向下一跳节点传输的设备现场传感数据量，dαγ为处理节点α与转发节点γ的距离，dαβ为处理节点β与转发节点γ的距离。

[0041] 本实施例设置了转发节点的中继路由策略，该策略考虑了转发节点与基站的距离、处理节点的剩余能量和转发节点的能耗，能够极大提高传感器节点能量的利用率，均衡无线传感器网络1的总能耗，有利于节省设备远程指挥维修系统的运营成本，确保能够为远程指挥维修中心3长期有效地提供设备现场传感数据。

[0042] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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