变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统及方法与流程

本发明涉及一种变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统及方法，属于信号与信息处理领域。

背景技术：

电网线路和电网设备的可靠运行，直接影响到电力企业的生产安全和社会效益，影响着电网的稳定性。电力部门为保证电力设施正常运行，每月都要制定巡检计划，国家电网公司大力推广机器人变电站巡视的应用工作，通过应用机器人等智能装备对电力设施进行实时数据采集与状态监测，及时发现缺陷，切实提升了电力维护和检修的效率，保障了电网安全稳定。

随着机器人等智能设备在电网巡检中的大规模使用，公司的生产智能化程度得到了提高，同时也对智能设备巡检采集数据回传的网络接入、安全防护和数据处理提出了更高的要求。

目前，在机器人运用的过程中，存在以下问题：现有无线通信方式多采用公用频段，缺乏物理层及链路层通信安全防护措施，易遭攻击；机器人智能巡检业务网络多为自行组织的私网，网络安全防护强度较弱，存在非法接入、恶意控制、非授权访问、漏洞利用、恶意攻击等安全风险。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统及方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统，包括巡检机器人、通信基站和接入平台；

巡检机器人内置有图像采集装置和无线数据终端设备，图像采集装置与无线数据终端设备通信连接，无线数据终端设备内置有通信基站认证的sim卡，无线数据终端设备内存储有接入平台生成的数字证书，无线数据终端设备与通信基站通信连接，通信基站与接入平台通信连接，接入平台与电力内网通信连接。

无线数据终端设备内置有4g通信模块，通信基站为4g通信基站，无线数据终端设备通过4g通信模块与通信基站通信。

接入平台包括内平台和外平台，外平台与通信基站通信连接，内平台与电力内网通信连接，内平台和外平台之间通过隔离物理网卡相连，并通过自定义的传输协议进行通信。

变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的方法，包括以下步骤，

系统初始化；

启动无线数据终端设备，无线数据终端设备向通信基站发送请求；

通信基站对sim卡进行鉴权，如果鉴权通过，则建立通信链路；

无线数据终端设备通过通信基站向接入平台发送数字证书；

接入平台对数字证书进行鉴权，如果鉴权通过，则建立通信链路；

图像采集装置采集图像，并发送给无线数据终端设备；

无线数据终端设备通过建立的通信链路将采集的图像发送给接入平台；

接入平台将采集的图像发送给电力内网。

系统初始化过程为，内平台保存代理策略信息，并同步到外平台，其中，代理策略信息记录内平台固定ip地址的多个端口与外平台多个ip地址之间的一一对应关系；无线数据终端设备存入数字证书，无线数据终端设备插入sim卡。

外平台发布数字证书，并对接收的数字证书进行鉴权。

采用隧道加密通信技术对采集的图像进行传输。

本发明所达到的有益效果：本发明有效杜绝机器人采集图像传输的安全问题，同时机器人组网方式更加灵活，传输更加稳定，保障电网信息系统的安全稳定，为电力企业节省资金和人力。

附图说明

图1为本发明系统的结构框图；

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统，包括巡检机器人、通信基站和接入平台。

巡检机器人内置有图像采集装置和无线数据终端设备（cpe，customerpremiseequipment），巡检机器人的控制器以及图像采集装置均与无线数据终端设备通信连接，无线数据终端设备内存储有接入平台生成的数字证书，无线数据终端设备内置有通信基站认证的sim卡和4g通信模块，通过4g通信模块与通信基站通信连接。

通信基站与接入平台通信连接，通信基站为4g通信基站，主要适用于1.8ghz的电力4g无线专网通信，实现连接无线数据终端设备与接入平台的功能，起到数据中转分发的作用，同时，通信基站还可实现比wifi更广阔的信号覆盖，解决wifi信号覆盖范围小的问题，实现无线数据终端设备与通信基站之间更加远距离与稳定的数据通信。

接入平台与电力内网通信连接，即接入平台设置在电力内网与通信基站之间，主要实现对巡检机器人和电力内网的物理隔离，防止非法链接穿透内网进行访问。接入平台采用双机设计，包括内平台和外平台，二者通过隔离物理网卡相连，并通过自定义的传输协议进行通信，保证非法链接无法穿透电力内网进行访问。内平台和外平台均采用tcp端口监听方式对内外业务主机进行代理。外平台用以发布数字证书，并对接收的数字证书进行鉴权，保障传输过程中的机密性、完整性和不可抵赖性。内平台保存代理策略信息，在初始化过程中同步到外平台，其中，代理策略信息记录内平台固定ip地址的多个端口与外平台多个ip地址之间的一一对应关系。

如图2所示，变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的方法，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化，即内平台保存代理策略信息，并同步到外平台，无线数据终端设备存入数字证书，无线数据终端设备插入sim卡。

步骤2，启动无线数据终端设备，无线数据终端设备通过4g通信模块向通信基站发送请求。

步骤3，通信基站对sim卡进行鉴权，即判断sim卡是否为已经过通信基站认证的卡，如果鉴权通过，则建立通信链路，保证非授权设备无法接入电力4g网络，同时，电力4g专网的工作频段为电信管理局为电力行业核发的1.8ghz专有频段，可防止通用移动设备的干扰。

步骤4，无线数据终端设备通过通信基站向接入平台发送数字证书。

步骤5，接入平台对数字证书进行鉴权，即判断数字证书是覅为接入平台发布的，如果鉴权通过，则建立通信链路。

步骤6，图像采集装置采集图像，并发送给无线数据终端设备。

步骤7，无线数据终端设备通过建立的通信链路将采集的图像发送给接入平台，为进一步保证通信信道的安全性，利用隧道加密通信技术采集的图像进行传输，将所传输的包经过重新封装后，添加私有协议的路由信息与包头信息，进行加密传输，防止非法获取与篡改。

步骤8，接入平台将采集的图像发送给电力内网。

本发明有效杜绝机器人采集图像传输的安全问题，同时机器人组网方式更加灵活，传输更加稳定，保障电网信息系统的安全稳定，为电力企业节省资金和人力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了变电站巡检机器人采集图像接入电力内网的系统，包括巡检机器人、通信基站和接入平台；巡检机器人内置有图像采集装置和无线数据终端设备，图像采集装置与无线数据终端设备通信连接，无线数据终端设备内置有通信基站认证的SIM卡，无线数据终端设备内存储有接入平台生成的数字证书，无线数据终端设备与通信基站通信连接，通信基站与接入平台通信连接，接入平台与电力内网通信连接。同时也公开了该系统的方法。本发明有效杜绝机器人采集图像传输的安全问题，同时机器人组网方式更加灵活，传输更加稳定，保障电网信息系统的安全稳定，为电力企业节省资金和人力。

技术研发人员：崔漾;罗旺;冯敏;樊强;彭启伟;夏源;郝小龙;姚一杨;蔡怡挺;王勇;常英贤;贺琛
受保护的技术使用者：国家电网公司;南瑞集团有限公司;南京南瑞信息通信科技有限公司;国网山东省电力公司;国网浙江省电力公司
技术研发日：2017.12.13
技术公布日：2018.05.29