系统架构

智慧场站建设范围包括升压站智能巡检、室内外轨道机器人巡检、升压站实景三维、无线覆盖、辅助控制系统以及风机测温与监视等，该系统软硬件部署在场站端的三区，支持系统间联动。本系统支持和生产管理平台集成，在生产管理系统中即可完成对全场智能应用的全面掌握，整体系统架构图如下：

系统应用特点

边缘感知

本方案以视频智能物联网技术为基础，通过智能机器人、可见光视频、红外热成像、门禁、消防网关等，汇聚采集风电场内的人员行为、设备温度及工况、环境状态，在线监测场站内的人、机、物、环，实现泛在物联。

视频设备具有区域入侵、越界侦测、安全帽检测、人员倒地、单人无监护作业、动火作业、跑冒滴漏、表计识别等分析能力，可通过内置声光报警或外界音柱报警，应用于场站安全防范、设备巡检、作业监管；红外热成像设备具有周界防范、设备精准测温、吸烟检测、等分析能力；

系统方案价值

系统方案价值可概括为以下四个方面：

• 拉近管理距离：通过综合数据看板、AR实景一张图等可视化形式，集中展示风电场生产运行数据，提升集控管理效率，帮助管理者更好地掌控全局管理视角，拉进管理者的管理距离。
• 提升业务效率：基于音视频、传感器等智能物联感知技术，助力风电场全面感知，逐步实现升压站、风机、输电线路等场景远程智能巡检，提升运检效率。
• 规范作业行为：与两票系统对接，获取作业任务相关信息，并结合风电场高风险作业场景，制定合适的前端布控方案，结合智能移动终端，对常见的违章作业行为进行主动识别分析，实现作业安全智能管控，进一步规范作业人员行为，提高安全生产意识，加强安全管理水平。
• 防范安全隐患：通过AI加持，对风电场的不安全因素进行有效的监测预警，并进行风险防范与应急处置，减少和控制事故与危害，尽量避免生产过程中由于外部入侵破坏、内部生产事故造成的人身伤害、设备资产损失以及其他重大损失。

智慧场站建设

智慧场站通过分布式部署灵敏度高的传感器，实现对各类设备得智能在线监测，并将信息上送智慧运营平台，通过平台故障预警与诊断以及健康评估等功能，及时发现隐患，在故障早期就能查找出导致问题出现的原因，以便采取相应措施加以预防和解决问题，避免恶性事故的发生，保障设备的安全运行，降低维修成本。具备对设备当前运行状态的健康评估，当设备处于异常状态时，系统发出警告或报警，实现系统联动，并可对报警部位进行进一步的故障分析和处理。通过平台对设备进行统一编码，建立各部件相应台账，实现对其全生命周期管理功能。

升压站智能巡检

远程智能巡视系统建成后将实现对升压站巡视信息的集中管控，系统包括了信息总览、实时视频、智能巡视、巡视报告等模块，在此基础上开展了场站设备区域图形化监控、设备一次接线图监控、设备单点识别等特色功能建。

信息总览

信息总览展示的是智能巡检的重要信息统计、分类及分析，集中展示巡视类型统计、任务状态统计、告警等级统计、摄像机统计、告警类型统计、摄像机状态统计、识别类型统计、缺陷等级统计并采用图形、图表等多种展现方式，不同维度对统计结果的数据进行可视化展示。

实时监控

实时监控分为：视频监控、红外监控、巡视点位监控等。

1. 视频监控可以实时调阅室内外监控，查看设备情况以及人员流动情况。

• 红外监控可对接头等温度敏感点位进行红外测温，目前系统支持框选测温和点测温。

• 巡视点位监控可对重点部件的重点点位进行单点巡视，检查设备状态。

智能巡视

1. 任务管理

智能巡视系统可远程进行任务管理功能，巡视任务内容应包括巡视点位信息以及月、周、日、小时等不同时间维度的巡视周期，巡视类型应包括例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视、专项巡视、自定义巡视等，其中，恶劣天气特巡包括大风、雷暴、雾霾（含毛毛雨、大雾等）、雨后、下雪、气温骤变（含低温天气）、高温、冰雹、覆冰、沙尘暴等 ；专项巡视包括设备红外测温、油位油温表抄录、避雷器表计抄录、SF6 压力表抄录、液压表抄录、位置状态识别抄录等。具体功能如下：

1. 巡视任务新增后可以进行修改、查询和其他管理功能；巡视任务启动后可暂停、终止，在巡视过程中可以查阅已巡视点位详情， 每个巡视点应包含本次巡视任务的全部采集信息；
2. 任务管理模块具备月历与日历相结合的展示功能，月历应展示每日计划执行的主要任务名称及个数；日历展示当日任务的信息列表，包括任务名称、执行时间、任务状态等；不同任务状态应以不同颜色加以区分。可按时间段、任务名称、任务状态等组合条件，查询任务列表功能。
3. 所有点位均确认后，可直接生成标准巡视报告。

• 任务记录

任务记录主要是历史执行记录的查询及数据展示，包含巡视任务、任务进度、已巡视点位信息、告警点位信息，巡视失败点位信息等。

巡视监控

巡检监控展示了站端的巡检任务列表，并可进行任务的新增和执行，可查看巡检任务单详情及执行的任务进度，并实时关联视频。同时展示了站端环境信息及设备运行状态，以及巡检的实时信息及报警信息。具体功能如下：

1. 以列表形式展示巡视点位信息，用户根据巡视结果信息，可以点击查看详情，核实巡视结果，识别错误可直接确认消缺；
2. 支持巡视视频同步；
3. 通过树形导航调阅高清视频和机器人画面；
4. 可多画面轮巡及画面显示；

巡视报告

系统可根据巡视记录的数据自动生成巡视报告，巡视报告具备查询、浏览、导出功能，具体功能如下：

1. 系统在巡视任务审核完成后能自动生成巡视报告；
2. 可通过设备区域、间隔名称、设备类型、检测类型、巡视时间段等组合条件， 查询历史巡视报告功能；
3. 巡视报告可以查询、重置、导出、查看等功能。

智能联动

当巡检过程中识别到有告警时，系统能在第一时间触发智能联动功能，智能联动主要功能有：

• 告警联动应用场景包括充油充气设备油面温度与绕组温度异常、轻瓦斯动作、SF6压力低、油位异常、消防告警、乙炔突增告警、压力释放动作告警、开关变位；
• 系统实现的告警联动动作包括服务端自动抓拍图像、指定用户或客户端IP自动弹出视频画面、指定用户或客户端IP启动声音提示等；
• 系统告警界面最多仅弹出一个视频告警浮动窗口，视频窗口中叠加对应的告警信息，当告警需要弹出画面、且画面正在显示其他告警信息时，仅在告警列表中显示对应告警；
• 告警视频弹窗具备视频窗口双击放大功能、视频缩放及云台控制功能；
• 告警声音从获取告警信息开始，直至告警确认停止声音提示；
• 在系统屏幕右侧有告警信息集中展示列表，所有告警信息可以逐条显示，可以切换告警视频弹窗所显示的视频，当告警信息存在多个视频画面时，系统可以相应提示，由操作人员选择显示具体视频画面信息；
• 系统的告警信息确认功能在确认后相同的告警信息不再进行任何联动动作；
• 系统可以自动合并多条重复告警信息功能，重复告警仅执行一次告警联动动作；
• 系统可以联动查看报警设备历史告警信息以及相应历史数据。
• 可以在系统内根据集控站监控系统的告警信号配置联动策略，联动策略配置可以选择一个或多个视频设备。

运行分析

运行分析可对单点或者多点的历史数据进行调阅及数据分析。

台账管理

• 系统从升压站远程智能巡视系统获取机器人、视频设备信息，并与升压站远程智能巡视系统保持台账信息的一致性；
• 系统内可以进行机器人、视频设备台帐信息的查询，并按照生产厂家、设备类型、设备型号、设备来源、使用类型、运行状态等维度进行数据检索。

配置管理

配置管理界面可实现巡视报告配置、视频监控配置、联动信号配置以及消息权限配置。

1. 巡视报告配置主要是对报告的格式进行配置，可生成标准报告和标准作业指导卡。
2. 视频监控配置系统可以按1/4/9/16/全屏多种分屏模式配置轮巡方案、画面切换的时间间隔、画面调用的摄像机等。
3. 联动信号配置主要是针对事件化联动进行配置相关抓图联动、视频联动、巡检联动的配置。
4. 消息权限配置管理可以配置账号权限、身份鉴别与访问控制等。

特色功能

• 区域图形化监控

区域图形化监控可以通过站内平面图，快速调阅巡视点位附近的摄像机对点位进行视频监视。

• 一次接线图监控

一次接线图监控可以通过主接线图，调阅间隔附近摄像机对间隔内问题点位快速定位并进行视频巡视。

• 单点识别

单点识别是一种实现快速巡视某一个设备部件的巡视方法。当临时需要查看某个设备部件的状态时，可以通过单点识别模块查到到相应的点位，然后执行即时识别、分析，无需建立巡视任务，从而实现快速巡视的目的。

机器人巡检

机器人系统整体介绍

智能巡检机器人系统主要针对室内外电力场景的内部设备及其周边环境实现自主化无人巡检；由电路板、升降机构、行走机构、高清摄像头、红外热像仪、局放传感器等核心设备和其他辅助设备组成。

机器人运行采用吊轨式以及轮式行走，确保检测精度、采用多节升降模块确保对竖直检测面的覆盖；采用三轴分立式云台结构，实现传感器模块在竖直轴和水平轴的转动自由度，保证设备检测位置最优化选取。

为确保机器人在运行过程中的安全性，智能巡检机器人搭载了激光避障模块，通过激光传感器实时探测其水平、垂直方向上的障碍物，一旦检测到障碍物，立刻停止运行，待障碍物移走后继续执行巡检任务。智能巡检机器人结构如下图所示。其智能检测模块由人机交互模块、局放传感器、红外热像仪、可见光相机等组成，实现机器人仪表图像识别、红外测温、局放检测等功能；检测模块采用三轴分立式设计，可在垂直、水平方向上自由旋转，实现传感器检测位置的最优化选择，杜绝检测盲区；红外热像仪和可见光相机采用共体双向结构，能够对两侧的设备进行同时检测，极大的提高了巡检效率。

电力智能巡检机器人

全覆盖自主巡检实现方式

电力场景大多巡检空间较小，尤其内部待检测设备分布高差大，且部分设备安装位置偏僻，不易观察，巡检覆盖范围狭窄、信息提取困难，准确性不高，在巡检时存在误测、漏测等情况，降低巡检数据可靠性。为解决这些问题，创新研发了一种机器化巡检复杂空间精确定位技术。首先基于配电网环境状况和设备分布状况，将巡检空间分解为沿三个直角坐标轴方向的移动自由度，以及两个绕轴旋转的转动自由度。

图3.5 巡检空间的五自由度分解

进一步的，利用行走完成机器人在x轴上的水平移动，实现对巡检平面的遍历；利用多节升降机构，完成对垂直检测面的覆盖，并结合绕x轴、z轴的两个转动自由度，实现对设备检测的最优化点位标定；最后，利用伸缩式检测臂，完成在y轴上的移动自由度，实现与设备的接触式检测。

精确定位方面，轨道上采用基于多传感器融合的轨道定位技术，利用站点定位片将长距离轨道分割为等间隔定位区间，消除定位累积误差；各部件运行定位方面，采用绝对值编码器配合电机双闭环控制算法，确保运行可靠性和定位准确性。基于精确定位手段，机器人根据预先标定的检测设备位置，结合视觉伺服技术，实现按预设巡检策略的自主、精确巡检。

指针类仪表设备识别实现方式

采用基于Hough直线检测和对称性检测算法，完成指针边缘的精确提取，根据指针偏转角度计算获取仪表读数。首先基于Canny边缘检测算法提取图像边缘，获取表计图像梯度，对梯度进行非极大值抑制，采用双阈值算法初步滤除伪边缘。随后，基于指针的对称性特征，提取图像中的对称边缘点对，并采用Ransac共线性检测去除伪指针边缘像素对，最后对边缘点对进行聚类合并，获取指针对称轴，从而准确识别指针位置，滤除传统指针识别算法中的环境干扰，并提升指针识别的位置精度，提高识别准确率，识别精度可达小数点后3位。如图3.6所示。

图3.6 基于对称特性的指针识别

数字类仪表设备识别实现方式

采用基于AlexNet卷积神经网络完成字符识别、基于Cascade Classifica-tion目标检测完成小数点定位。Alexnet卷积神经网络共有卷积层5个，池化层 3个，全连接层3个（其中包含输出层），摈弃了传统神经网络中需要人为指定图像特征的缺点，利用卷积神经网络中的卷积层自动完成特征提取工作，并用多层小卷积叠加来替换单个的大卷积，提升卷积层的厚度和宽度，优化卷积层表达能力；并使用重叠的最大池化，避免平均池化的模糊化效果。识别的准确性和快速性得到了显著提升，对字符的适应性更强。

图3.7 AlexNet卷积神经网络

电气指示类设备识别实现方式

基于指示灯和背景区域的亮度，采用自适应二值化、阈值化方法进行指示灯亮灭、指示灯颜色的自主识别与检测。传统的二值化方法通常采用全局阈值法，即将图像中低于某个阈值的像素设置为黑色，而其他的设置为白色。在实际工程应用中，室内空间的各类设备可能会受到吊灯、窗户、移动的影子、自身颜色等影响，人类的视觉系统能自动补偿这些，但是机器没有考虑到这些因素，因此导致识别效果较差。为此，采用一种阈值自适应的二值化算法，根据每个像素的背景亮度来改变阈值，这种基于局部特征的二值化方法，对各类环境和设备类型具备更好的适应能力，如图3.8所示。

图3.8 自适应二值化方法效果

机械状态指示类设备识别实现方式

电力设备机械指示种类繁多，根据机械状态的类别不同，采用基于直线检测的偏转角度计算、基于AlexNet网络的状态分类方法、模板匹配、颜色检测方法等多种检测算法，有针对性的完成对不同种类机械状态指示的准确识别。

局部放电检测实现方式

机器人采用地电波（接触式）和超声波手段，获得设备局放情况，能够将放电信息实时地传递到远程数据中心，当检测到开关柜设备内局部放电处于异常状态时，立即进行报警，提示管理人员到现场维护。通过局放检测设备，实现不同时刻和位置的电力柜局放监测。局放检测设备数据及控制后台具备局放数据自动绘图、自主识别和诊断功能，在局放出现异常情况下可以实现实时报警、应急模式巡检及系统联动功能，同时数据后台能够对单点检测数据进行历史分析，并进行归档、诊断等功能；地电波+超声波的局放检测方式，拓宽了检测频带、提高了检测灵敏度，并结合时间维度上的趋势分析，实现设备局部放电的精确监测。

设备测温实现方式

机器人搭载红外热成像仪，对机器人巡检区域的电气设备进行测温，进行设备致热现场检测与缺陷诊断，根据致热设备运行状况进行诊断分析，及时发现设备潜在缺陷并发出预警，提前进行设备防护，消除隐患，提高设备运行寿命和效率。

对于站用变、蓄电池室、主变室、散热室及电容器室等场所的测温采用固定热成像球机进行检测。

数据及控制后台具备温度数据自动绘图、自主识别和诊断功能，在温度出现异常情况下可以实时报警，同时数据后台能够对单点检测数据进行历史分析，并进行归档、诊断。

图3.10 设备柜红外测温

室内挂轨巡检机器人可以搭载红外热像仪、可见光高清摄像机、气体探测仪、温湿度传感器、交互式实 时对讲平台、声光报警器、光电停障系统等，系统采用我公司自主研发的通用可配置软硬件平台控制，全工业化元器件设计，系统运行可靠，功能齐全。

室内挂轨机器人具有可见光与红外视频图像采集功能，工作人员可通过上位机软件操作机器人移动到指定位置，控制云台自由转动，可实现近距离地观察拍摄目标物体，将监控范围覆盖到盲区。机器人可拍摄出站内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息经局域网实时传输到主控室，在主控室的工作人员便可根据图像判断出各种电力设备是否安全。当发现设备有异常情况，工作人员可在第一时间查清问题原因，并采取相应措施。

在巡检过程中，室内挂轨机器人通过自身携带的一体化云台装置，可对周围环境进行视频图像的采集，并根据工作人员的需要将图像信息经在线通讯传回主控室，并自动记录拍摄地点和设备名称，以备工作人员日后能查询完整的信息。

室内挂轨机器人本体

室内挂轨机器人系统由室内挂轨机器人本体、轨道平台、供电平台、网络通信平台、定位模块、后台监控平台等组成。

室内挂轨机器人

室内轮式机器人本体

室内轮式机器人系统由室内轮式机器人本体、供电平台、网络通信平台、定位模块、后台监控平台等组成。

室外轮式机器人本体

室外挂轨机器人系统由室外轨道机器人本体、供电平台、网络通信平台、定位模块、后台监控平台等组成。

自主导航

智能巡检机器人根据巡检任务自动巡检；视频监控根据巡检任务自动调用对应的固定摄像机，并自动完成摄像机观测位置和角度调整。

自动记录

自动采集并记录巡检任务对应的各类设备巡检数据，按设备树归类展示，并自动生成巡检报告，包括例行巡检、专项巡检及自定义巡检报告等。

智能识别

利用图像识别技术，对巡检过程记录的可见光照片等进行智能分析，自动判断设备状态。

可见光检测功能

可见光检测具备如下功能：

机器人配备可见光摄像机，能对室内设备外观、开关 、刀闸 分合状态及仪表、油位指示、刀闸传动轴划线的外观；保护装置状态指示灯；压板空开位置、保护装置液晶屏显示进行准确拍摄

进行采集并将视频实时上传至本地监控系统。上传视频分辨率高清规范（1080P），且分辨率可手动调整。

存储采集到的视频，支持视频的开始录像、停止录像、播放、停止、重启、抓图、全屏显示等功能。

最小光学变焦数30倍，可在10米距离外清晰识别表计刻度。

红外检测功能

红外检测具备如下功能：

机器人配备在线式红外热成像仪，能对一次设备的本体和接头的温度进行采集，并能将红外视频及温度数据实时传输至本地监控系统。

存储采集到的电力设备红外热图，并能从红外热图中提取温度信息，可自动追踪测量全屏最高温。

红外检测设备成像像素不低于640×510，测温精度不低于±1℃。

• 防碰撞

机器人具有障碍物检测功能，在行走过程中如遇到障碍物应及时停止并报警，指定时间内障碍物移除后应能恢复行走。

• 自动充电功能

机器人采用电池供电模式。

具备自动充电功能，在需要充电时能够自动返回充电座，通过与充电设备配合完成自动充电。

在电量较低时，控制各个模块供电，并返回充电，监控电池容量，预测电池寿命，容量低于限制时远程报警。

因自动充电而中断巡检任务时，充电完成后能够根据设置恢复或停止巡检任务。

具备充放电次数记录和展示功能。

• 双向语音对讲功能

机器人具有双向语音对讲功能，配有音频采集和播放设备，能通过安全的无线通信方式接入，与本地监控系统之间的全双工双向语音传输。

双向语音传输的语音质量和延迟满足远程视频指导的要求。

• 辅助照明功能

机器人具备辅助强光照明功能，能保证在夜间或阴暗天气下正常运行。

• 状态指示

机器人具有状态指示功能，在作业时能提供状态信号。

远程遥控

运维班可实现自动巡检装置的远方人工遥控，主要包括智能巡检机器人、视频监控等。

室内外全覆盖

综合各种巡检技术手段采集数据，按照巡检任务要求自动完成升压站室内一次、二次设备设施的全覆盖巡检。

升压站实景三维

升压站实景三维是运用基于精确空间位置信息的全站点云及三维数据，结合高性能、强兼容的三维数字孪生引擎，实时渲染构建一个与升压站外观一致、坐标一致、属性一致的数字孪生升压站，开发全景可视化的立体监盘功能，打造升压站的数字化全景监控。

指哪看哪

利用空间视野分析技术，实现对关注目标的视频视野画面自动匹配、自动聚焦，监控人员无需关注具体摄像机安装位置，在三维场景中通过鼠标点击想要查看的设备部位目标即可自动打开视频画面，摒弃传统查找摄像机转动云台搜寻设备目标的繁琐操作。

数据可视化

三维实景系统通过标准化接口（如websevice、json、私有API等）将升压站内数据融合，数字孪生应用模块通过调用接口将数据与设备模型进行映射，监控人员通过点击设备模型显示设备当前实时数据，查看设备运行状况。

位置可视化

通过点选设备类别可以实现快速查看升压站内各设备对象的位置分布信息，比如选择视频监控，则孪生三维场景中只显示跟摄像机相关的模型可视化标签，监控人员即可一目了然了解摄像机在升压站内的分布，并通过直接点击摄像机标签即可实时打开摄像机视频画面进行浏览，如下图所示。

告警可视化

在智能图像识别模块发现异常后，根据缺陷库迅速分析出故障类别，准确定位故障位置，自动锁定目标，以部件“闪烁”的形式实现漏油、漏水、放电、发热等故障的可视化告警，并以语音播报方式进行提醒，便于运维人员快速了解告警信息，准确标识故障位置，加快故障处理速度。

通过数字孪生系统数据接口实时监听设备告警信息，将接受到的告警信息通过着色在孪生三维场景中进行高亮显示，并自动定位到告警设备位置，方便监控人员快速了解告警设备信息，如下图所示。

升压站智能安防及辅控

升压站辅助设备监控建成后将实现对栖霞站的动力环境子系统、安全防范子系统、视频监控子系统、在线监测系统、物联网感知等子系统的实时监控，并在此基础上进行特色功能区域监视的开发。

智能安全防范

对于陆上风电场，以视频为核心的多维感知技术手段，可帮助风电场打造安全防范三道防线。

• 第一道防线：

周界通过热成像、可见光视频、电子围栏、等构建两级报警，先检测人员在围墙外围区域内徘徊或者停留，再检测是否进入围墙区域；大门区域通过全彩球机实现人员区域入侵侦测、徘徊侦测、人员聚集侦测等功能；大门口部署门禁闸机配套人脸识别一体机，比对成功后实行自动开门。

• 第二道防线：

在主控楼大厅，通过人脸比对检测是否为准入人员，进入一次场地区域的入口处，通过人脸比对检测是否为准入人员。

• 第三道防线：

在主控楼各小室（如开关室、集控室、通信室）出入口，部署人脸识别一体机，通过人脸比对来开启门禁。

风电机组三道防线如下：

• 第一道防线：塔筒外围区域及塔外梯区域，通过全彩球机实行人员区域入侵侦测、徘徊侦测、人员聚集侦测等功能。
• 第二道防线：塔筒底层入口处，通过轻智能相机，配合视频智能分析服务器，检测人员数量，识别是否为准入人员，是否为单人无监护作业。
• 第三道防线：通过可见光视频或双光谱热成像，自动监视进入机舱人员的作业行为。

安全防范展示的是站端安防设备，包含电子围栏、门禁、人脸识别等。可展示平台所属范围内的所有门禁系统，并可联动相应场景门禁的监控视频，可便捷地进行各门禁场景的视频切换。门禁系统解锁方式可采用人脸识别开锁、按钮开锁、刷卡开锁等功能，并可与安防系统实现撤防和布防的联动。可展示电子围栏设备的节点状态，及联动视频。

1. 电子围栏

可以查阅电子围栏及红外对射的实时状态及数据。

• 智能门禁

可查阅大门处实时视频监控；查阅人脸刷卡机、卡片机等刷卡记录；展示门禁台账以及状态；对人员权限进行管理等功能。

人员车辆管理

风电场一般位置较偏，外来人员、车辆相对较少，但考虑到风电场是电力系统的重要场所，需要对所有进出风电场站的人员、车辆进行有效管控。

风电场人员主要有内部员工、外包人员和外来访客。

• 对于内部员工，通过人脸门禁、人脸智能监控系统，方便在场站和风机内部通行，辅助其进行对重要设备区域的安全管控。
• 对于外包人员管理，借助智能化技术手段，加强对外包人员的准入权限、是否上岗到位（出勤情况）、作业行为是否合规等监管。
• 对于外来访客，通过访客管理系统，辅助进行访客实名制管理，加强安全准入管控，提升访客管理效率。

此外，通常情况下，风电场内部车辆和施工用车才会周期性进出电站。风电场作为电力系统的重要防护对象，需杜绝无关车辆进入，对进出车辆进行识别和记录。通过车牌抓拍识别专用相机，对进出风电场站的车辆进行抓拍记录，方便后期按需查询。所有车辆经安保人员检查核验后，由安保人员控制伸缩移门或其他实物门予以放行。

动力环境

1. 环境监测-水浸传感器

可展示当前生产设备区电缆沟或电缆层水浸传感器的位置分布，并统计所有水浸的报警器总数、故障数及单个设备节点的历史数据。

• 2) 环境监测-风机控制

可展示升压站风机状态并能远程对风机启、停控制，同时可智能联动。

• 环境监测-温湿度

可展示升压站温湿度传感器的温度、湿度等数据监视，同时可设置预警阈值进行告警监视。

• 环境监测-空调

可展示控制室、开关室、保护室等场所内所有空调的基本信息，通过平台可对空调的制冷，制热和湿度进行相应的遥控控制。并可统计所有空调的报警器总数、报警数和故障数。可通过室内温湿度传感器，实现对空调的自动启停，可对各场景空调设置不同温湿度控制触发启动阈值。

• 环境监测-照明

可展示升压站所有场景照明的开关状态，并可同步联动展示相应场景的监控视频。通过平台可对各场景的照明灯进行远程遥控操作。

视频监控

1. 常规视频监控

以摄像机、场景、设备为选择对象，便捷地实现目标区域的视频监控调阅。

• 场景视频监控

设置视频监视场景，查看相关视频监控。

视频与消防系统联动

视频监控系统实现与消防系统进行实时联动，当出现火灾或烟雾时（如有意外发生时），机组消防火灾报警主机发出报警后，监测球机自动旋转至火灾点，同时联动火警点就近摄像机位置进行实时监控，升压站发出声光报警，同时监测平台弹屏提示，提醒升压站工作人员查看。

外包人员管理

风电场每年都有不少技改、设备检维修等外包项目，在特殊时期，外包人员数量多，人员流动性大，如何严格外包人员准入管理，提高外包人员安全生产意识，规范外包人员作业行为，防范安全生产用户，是风电企业用户关注的重点内容之一。

以人脸识别、智能联动技术为基础，通过与承包商管理信息系统对接，自动同步外包人员信息，关联人员安全教育、考试培训、门禁权限管控、考勤管理、作业监管、承包商用工统计等业务信息，帮助风电场安监人员提升安全监管业务效率和水平，实现主动安全管控。

外包人管理业务应用

作业安全监管

风电场基建、技改、设备检维修过程中，会有很多高风险作业，如监护人员离岗、未戴安全帽、高空作业未系安全带、误跑带电间隔、吊装作业人员违规进入安全红线区、动火作业未设置灭火应急装置等。

风电场安监人员数量少，通过监护人员现场监工或人盯视频图像的方式，工作量大，且很难发现问题，容易导致安全监察流于形式，需机器视觉代替人工监视，一旦侦测到违章违规作业行为，系统能够自动报警，并保留违章视频图像证据，以便后期安监部门人员处置。

结合风电场高风险作业场景特点，可进行合理前端布点设计，对于作业时间周期长，需全天候监视，网络传输和供电易保障的，可部署固定点高清监控摄像机。对于临时性作业，网络传输和供电不易保障的，可采用便携、可靠、长续航的高清移动监控设备。

AR实景一张图

AR实景一张图运用AR增强现实技术，将视频中的背景信息进行结构化描述，使背景信息可搜索、可定位，并结合GPS坐标映射、方位感知、视频联动等功能，将虚拟信息嵌在现实世界中进行互动。

风电场AR实景摄像机可部署于升压站制高点、风机机舱内（宜采用AR半球），通过接入风电场安全管理、在线监测等数据，鸟瞰电厂全貌，以AR实景地图结合虚拟标签形式，从不同角度直观地查看风电场生产运营信息，丰富管理视角，助力风电场站数字化管理。

风电场升压站

风电场升压站AR实景一张图

特色功能

1. 区域监视

升压站区域内主辅设备、监测设备等设备种类繁多且复杂，班组巡检人员在设备状态检查和数据查询等工作上工作量巨大，通过区域监视可在场区平面图上快速查阅故障区域位置内各类主辅设备、监测设备的视频监控、自身状态、遥信数据以及辅助设备遥控的功能。

• 拓扑信息展示

通过拓扑图，可以快速查看系统主要的网关设备、串口设备以及智能终端等设备的拓扑结构。

风机侧智慧运维

建设内容

本期建设规划10台风机，于中心风机机舱上方安装鹰眼全景摄像机1台，俯瞰全场。单台风机塔基和机舱分别配置1个视频摄像头具备对讲功能。每台风机安装位置分别为：机舱发电机后方右上角（热成像半球摄像头）、机舱主轴前方左上角（热成像半球摄像头）、机舱高速轴刹车盘上方（热成像全球摄像头）、塔基和塔筒门上方（全彩球机摄像头），塔基为立杆安装，覆盖道路、塔筒门、箱变。共五个位置装设视频摄像头。整个视频监控系统在实现实时视频监控的同时具有一定的扩展性。通过风机内光缆网络与升压站视频监控服务器进行通讯，使用集中式存储方式，对前端视频数据进行存储，在操作端进行监控图像的显示。当有陌生人员侵入塔基时，或机舱内由异常温度升高或明火时可产生报警信号，并发出声光报警。将相关数据上传至集控中心实现同步监视及报警。

在线测温

红外测温应用通过热成像摄像机对设备温度进行实时监控，及时发现设备温度异常并产生报警。同时存储并统计设备上报的温度实时值，通过数据可视化展示设备温度的变化趋势。采用热成像摄像机进行测温，解决了采用传统传感器进行测温的缺点如不抗腐蚀、不能进行大面积全域测温等。

测温录像回放

人工复核中诊断红外巡检项的，可以切换进行录像数据的在线测温。可以根据录像画面，绘制临时测温框或者选择固定测温框。

温度异常报警查看

温度异常告警。支持展示设备温度报警，可通过告警源、预置位、测温位、所属区域、告警类型及告警时间筛选。

支持查看告警详情，包括告警抓拍图片及录像信息，其中录像信息支持叠加显示测温规则。

人脸识别系统

利用人体骨骼的识别技术对人脸进行识别， 重点人物如擅自进入，就会在 0.01 秒之内被揪出来，同时向升压站弹屏报警。另外，升压站重要区域如控制中心只允许特定身份的工作人员进出，这时候面部档案信息未被系统存储的 所有人全都会被拒之门外。

安全帽识别系统

安全帽识别算法的核心功能是针对作业人员头部是否佩戴安全帽和人员头部佩戴安全帽 进行识别并区分。监控作业人员佩戴安全帽的情况，一旦发现未佩戴安全帽的人眼，安全帽识别系统会第一时间抓拍、存储，并发出警报，提醒处理。

入侵报警系统

当出现人员入侵发生时，机组入侵报警设备发出报警后，监测球机自动旋转至入侵点，同时联动入侵点就近摄像机位置进行实时监控，升压站发出声光报警，同时监测平台弹屏提示，提醒升压站工作人员查看。

无线覆盖建设（AP） 

针对风机机位手机信号弱/无信号导致工单系统无法使用的问题提出以下详细网络解决方案。在无手机信号的风机工作时，获得信号接入，进行工单进度录取、缺陷查询跟踪等工作。在满足网络和信息安全接入的前提下，确保解决机位手机信号弱/无信号问题。

风电场办公无线网络系统主要目的是实现风电场所有风机端的网络无线覆盖，给信息系统提供数据传输通道，并承载移动应用。

风电场办公无线网络系统概述

风电场无线通信系统主要用于建立覆盖风电场所有风机点位的无线通信网络，通过在场区内部署固定通信节点，以及为运检人员配备相应的便携式移动终端，从而在风电场主控室与运检人员之间建立无线传输链路，满足风电场实时开具工作票、操作票、巡检管理、语音及视频通讯等移动运维业务需要。

风机顶部舱内与底部舱内各安装一台无线覆盖节点，实现风机机舱和塔底无线覆盖，各风机通过光纤环路实现整个风场的通信网络互联互通。考虑到机舱内部空间狭小，因此设计节点轻便小巧，安装过程简单快捷。

机舱上下的无线覆盖节点可根据实际情况使用光纤相连，为机舱内的运维人员、检修人员的手机、PAD 等业务终端提供无线接入，提供各种业务通信，使维修作业人员可以与其他人进行话音和视频通信，控制中心专家也可以用话音和视频为作业人员提供指导，实现全区域现场无线覆盖。

风电场办公无线网络系统建设原则

• Ø 系统可靠性原则

风电场网络系统作为应用系统运行的基础平台，各应用、业务系统对支撑平台具有高度的可靠性要求，建设的系统必须保证不间断运行。在方案设计中，必须对网络设备和节点的部署进行合理的规划、保障系统全年不间断稳定运行，并提供完备的备份和恢复措施，保障在业务系统出现重大故障后能迅速恢复。

• Ø 系统安全性原则

风电场网络作为应用、业务系统的支撑平台，对系统的安全性具有高度的要求。网络系统应具有高度的设备安全性与数据安全性，并需要建立完善的安全管理制度以及安全应急预案，为信息系统稳定运行提供良好的安全保障。

• Ø 可扩展性原则

风电场的网络系统是随着公司规模的发展不断调整的，作为较为固定的网络支撑平台的建设应具有良好的扩展性，以满足业务扩展和发展的需要。

• Ø 高性能原则

建设一个高性能和良好服务质量的网络支撑系统是保证风电场各业务系统真正实用化的必要条件，只有这样才能保证各种应用的稳定、高效运行。网络系统不仅要具有满足应用的带宽和传输延时，而且应该确保关键网络应用业务流不出现网络拥塞丢包和过大的延迟。

• Ø 经济性原则

在满足应用业务系统需求的前提下，选用经济实用的软硬件设备，以便节省投资，达到高性能的价格比。

风电场办公无线网络系统

利用风电场每条集电线路中，风机与升压站、风机与风机之间现有光缆的空余纤芯，在升压站及每台风机处部署一台交换机（含光口及电口），从升压站到每台风机端搭建一个办公网络系统，通过划分VLAN将办公网络中不同应用隔离开。

风机办公网络系统与现有的生产网络的架构类似，两个网络使用相同光缆的不同纤芯，并使用不同设备，在物理上互相分离，互不影响。

风电场办公无线网络系统对通信网络的要求

通信网络的根本任务是解决风电场监控系统的实时信息交换，而网络是不可或缺的功能载体，那么构建一个可靠、实时、高效的网络体系是通信系的关键之一。

通信网络的性能要求主要体现在以下几个方面：

可靠性

由于电力生产的连续性和重要性，通信网络的可靠性是第一位的，应避免一个装置损坏导致通信中断。特别是数字、图像信息的多媒体技术的应用，我们会更加依赖通信网络，因此，一个可靠的通信网络是首要条件。

实时性

因语音，视频，移动办公应用等信号要求实时传送，而且在用网高峰时要传送大量的数据，要求信息能在通信网络上快速传送。

环境适应能力

风电场应用环境恶劣，长年风沙严重，昼夜、冬夏温差大，要求交换机,AP等设备工作温度范围较宽，拥有较高的防护等级。在风机舱中存在非常强的电磁干扰且在部分区域处于高雷暴地区，要求设备拥有极强的抗电磁干扰能力。

网络设备的选型原则及设计思想

结合业务的实际需求，网络的设计具体思想为各种业务负载能达到均衡传输、网络设计安全可靠的原则。网络设计及设备选型原则如下：

硬件可靠性原则，根据该项原则，系统的电磁兼容性、系统的温度湿度特性符合规范的相关要求。

系统的可扩展性原则，充分考虑未来的升级和换代的可能性，按照符合IEC61850协议对交换机的基本要求进行设计和选型。

抑制广播风暴源数据的原则，网络中有多种数据类型可能导致广播风暴，如未知的单播数据、未知的组播数据、广播数据等，系统的广播拟制功能应根据这些数据类型分别进行抑制，达到网络性能的可靠性。

广播域最小的原则，提高网络传输的可靠性和安全性。一个子系统由于某种原因出现广播风暴，不会影响到其他子系统的通信。

网络数据实时性原则：网络设备具有全线速转发的能力，能保障系统的数据在小于10ms或甚至4ms的时间内完成数据传输和系统操作。

网络平台冗余或系统快速恢复的原则：网络平台应具有链路冗余的功能，当网络无意中相成环型网络，能快速的把网络分解成逻辑的链型结构，保证网络的可靠性。或者提供环行的网络结构，当网络某点故障时，系统能快速恢复。

无线覆盖设备需要满足802.11a/b/g/n协议标准。

根据以上几个原则，在本系统中选用高性能工业以太网交换机以及无线宽温产品。

4.6.5. 方案拓扑结构

4.6.6. 功能建设

网络系统整体网络采用环网汇聚和环网接入两个网络的构架，主要传输业务有手持终端数据监控、视频监控等。在每个风机的塔筒底部及机舱放置工业以太网交换机以及无线AP，整个环网设备通过光纤互联，升压站机房放置两台工业以太网交换机，作为多个环网的汇聚交换机，升压站的数据服务器、网管服务器以及无线AP控制器AC接入通过网口接入核心交换机。每个风机内由工业以太网交换机组成多个环网，每个环网通过物理相隔离提高网络的安全性，环网交换机启用基于国际标准IEC62439-6的DRP快速环网冗余协议，保障了网络的无扰切换，网络自愈时间小于20ms。每台风机布置一台无线AP，无线AP通过网线接入环网工业交换机，把无线数据接入有线网络。无线AP支持802.11a/b/g/n协议标准，传输频段为2.4GHz、5GHz两种，办公网络的现场设备可通过网线直接接入环网工业交换机。同时在升压站配备1台AC无线控制器通过有线网络对无线AP实现远程监控、配置、管理等。

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传感器	将物理量转换为电信号的检测装置
网关	协议转换/边缘汇聚设备，将设备数据接入 MQTT

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来源 MQTT中文网（mqtt.cn） —— 国内领先的MQTT通信协议技术社区 分类 能源电力 字数 14407 字 · 阅读约 37 分钟 更新 2023-10-25 永久链接 https://www.mqtt.cn/1044.html

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