智能眼鏡在變電站電力設(shè)備智能巡檢中的應(yīng)用分析

王永明 黃春紅 李鵬 李寬宏 林力輝

【摘 要】針對(duì)當(dāng)前變電站運(yùn)維工作任務(wù)重、工作繁瑣、巡視效率低、巡視不到位、巡檢數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不完善等問題，本文構(gòu)建一個(gè)基于智能眼鏡技術(shù)的變電站智能感知運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)巡視人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)快速記錄，數(shù)據(jù)信息的智能化采集，變電站的巡視遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，并為管理人員提供輔助決策支撐，最終實(shí)現(xiàn)變電站管理的自動(dòng)化和智能化。

【關(guān)鍵字】智能眼鏡；變電站；電力設(shè)備；巡檢

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）18-0042-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.018

0 引言

變電站電力設(shè)備巡視檢查工作是有效保證變電站內(nèi)電力設(shè)備安全的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。通過巡視檢查來(lái)掌握線路和電力設(shè)備運(yùn)行狀況及周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路及設(shè)備安全的隱患，提出具體的檢修內(nèi)容，以便及時(shí)消除缺陷。

本文構(gòu)建一個(gè)基于智能眼鏡技術(shù)的變電站智能感知運(yùn)維平臺(tái)，利用實(shí)時(shí)空間定位技術(shù)，構(gòu)建變電站三維空間信息地圖，并能實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)維檢修人員位置，精準(zhǔn)定位待巡視設(shè)備，通過穿戴智能眼鏡，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，實(shí)現(xiàn)巡視人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)快速記錄，數(shù)據(jù)信息的智能化采集。實(shí)現(xiàn)變電站的巡視遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，并為管理人員提供輔助決策支撐。

1 基于智能眼鏡變電站智能感知運(yùn)維平臺(tái)

1.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

變電站智能感知運(yùn)維平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接PMS生產(chǎn)系統(tǒng)，管理站內(nèi)工作和人員分配；提供作業(yè)的可視化展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)任務(wù)、人員位置和軌跡、作業(yè)結(jié)果等作業(yè)信息的綜合展示，支撐管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的全過程管控和對(duì)巡視人員進(jìn)行工作評(píng)估。管理平臺(tái)數(shù)據(jù)處理包含有數(shù)據(jù)融合、信息空間構(gòu)建、并行計(jì)算、流計(jì)算、圖計(jì)算等數(shù)據(jù)處理功能，其中平臺(tái)基于各類技術(shù)組件，對(duì)外提供各類應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)包括AR識(shí)別引擎、多媒體通信、流媒體直播、空間學(xué)習(xí)與定位、信息宏觀呈現(xiàn)、圖像識(shí)別等功能，通過平臺(tái)整合的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行情景推送、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、協(xié)助作業(yè)、權(quán)限管理等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各類場(chǎng)景運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)變電站管理的自動(dòng)化和智能化。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示.

1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由無(wú)線區(qū)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、三維數(shù)據(jù)采集區(qū)、核心區(qū)、監(jiān)控中心構(gòu)成，在變電站內(nèi)通過智能環(huán)境感知技術(shù)進(jìn)行人員的定位、智慧導(dǎo)航、感知設(shè)備的無(wú)線傳輸，經(jīng)過3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議將信息數(shù)據(jù)傳輸至核心區(qū)域，并將內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過內(nèi)外隔離技術(shù)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及三維模型數(shù)據(jù)通過核心區(qū)的數(shù)據(jù)處理、分析，最終應(yīng)用到監(jiān)控中心。

1.4 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

智能眼鏡從平臺(tái)管理，獲取用戶鑒權(quán)登錄、語(yǔ)音交互定制化配置及設(shè)備基本參數(shù)。并作為數(shù)據(jù)接收傳送的計(jì)算單元及紐帶，實(shí)時(shí)接收、計(jì)算、傳送各類巡檢數(shù)據(jù)，如時(shí)間、位置、音視頻、照片等信息至云端AR智能巡檢系統(tǒng)，并同步到相關(guān)的管控系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖2所示。

2 智能眼鏡在變電站智能巡檢中的應(yīng)用

智能眼鏡利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)時(shí)指引巡檢人員標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化地完成巡檢工作，整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程包含眼鏡端應(yīng)用實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)數(shù)據(jù)的交互，以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方式將設(shè)備以及任務(wù)信息疊加在工作人員實(shí)際視野中，以及基于Tensorflow開源機(jī)器學(xué)習(xí)框架實(shí)現(xiàn)圖片識(shí)別功能，能自動(dòng)識(shí)別設(shè)備銘牌信息以及壓板信息，提高工作效率；使用語(yǔ)音交互方式實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的錄入，并可在線實(shí)時(shí)呼叫遠(yuǎn)程專家進(jìn)行在線指導(dǎo)。

2.1 工作任務(wù)調(diào)度

通過自動(dòng)及手工等方式，從生產(chǎn)管理系統(tǒng)獲取巡視計(jì)劃任務(wù)及具體的操作任務(wù)內(nèi)容信息，并將標(biāo)準(zhǔn)化巡視作業(yè)指導(dǎo)書同步到智能感知運(yùn)維管理平臺(tái)，按巡視作業(yè)指導(dǎo)書中的巡視對(duì)象、地址及內(nèi)容或操作內(nèi)容規(guī)劃任務(wù)路徑。巡視人員通過智能眼鏡接收?qǐng)?zhí)行任務(wù)。系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員信息、起止時(shí)間、巡視、操作內(nèi)容反饋等。

2.2 工作任務(wù)執(zhí)行

平臺(tái)基于穿戴智能眼鏡，并根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行高效巡檢作業(yè)；智能眼鏡通過語(yǔ)音交互等方式，隨時(shí)進(jìn)行巡檢，如拍照，AR掃描，遠(yuǎn)程協(xié)助，單兵記錄、數(shù)據(jù)采集等，提高工作效率。工作任務(wù)執(zhí)行包括：人員身份認(rèn)證、工單接收、巡檢智能路徑規(guī)劃及導(dǎo)航、巡檢內(nèi)容執(zhí)行、巡檢路徑歸檔等。

2.2.1 人員身份認(rèn)證

平臺(tái)基于系統(tǒng)統(tǒng)一認(rèn)證的方式進(jìn)行身份驗(yàn)證，系統(tǒng)通過算法生成二維碼，巡視人員通過智能眼鏡掃描二維碼，獲取身份認(rèn)證，獲取個(gè)人所屬數(shù)據(jù)信息。

2.2.2 工單接收

巡檢人員通過平臺(tái)獲取工單信息，并通過智能眼鏡同步數(shù)據(jù)信息將平臺(tái)文字、圖片或視頻的模型數(shù)據(jù)與智能眼鏡現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別的電力設(shè)備巡檢對(duì)象進(jìn)行無(wú)縫貼合。然后由智能眼鏡識(shí)別到指定的對(duì)象，同時(shí)識(shí)別到與該設(shè)備相對(duì)應(yīng)的各種物理參數(shù)，智能眼鏡將所采集的所有物理參數(shù)根據(jù)判定模型進(jìn)行判定，確定巡檢設(shè)備的工況。

2.2.3 巡檢智能路徑規(guī)劃及導(dǎo)航

智能眼鏡設(shè)備自動(dòng)定位運(yùn)維人員的當(dāng)前位置，基于SLAM同步定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡視或操作路徑規(guī)劃，使得運(yùn)維人員精準(zhǔn)了解巡視或操作路線，并實(shí)時(shí)記錄人員位置及所經(jīng)過的各個(gè)巡視操作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維人員的位置可知、可查、可考，通過系統(tǒng)推送的巡檢任務(wù)智能規(guī)劃路徑及實(shí)時(shí)導(dǎo)航，如遇巡視操作路徑偏離系統(tǒng)規(guī)劃的路徑，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警提示運(yùn)維人員路徑偏移。

2.2.4 巡檢內(nèi)容執(zhí)行

運(yùn)維人員可根據(jù)任務(wù)工單以標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，利用成熟的人工智能技術(shù)完成巡視操作任務(wù)，運(yùn)維人員通過佩戴智能眼鏡進(jìn)行作業(yè)，智能眼鏡作為數(shù)據(jù)接收傳送的計(jì)算單元及紐帶，實(shí)時(shí)接收、計(jì)算、傳送各類巡視操作數(shù)據(jù)，如時(shí)間、位置、巡視操作內(nèi)容、各類記錄、音視頻、照片等信息至云端AR智能巡檢系統(tǒng)。并同步到相關(guān)的管控系統(tǒng)。

2.2.5 巡檢路徑歸檔

通過智能穿戴設(shè)備，會(huì)詳細(xì)記錄自身所行進(jìn)的軌跡，并將數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)，在無(wú)移動(dòng)信號(hào)的區(qū)域，終端將軌跡信息記錄在本機(jī)，當(dāng)再次進(jìn)入有信號(hào)的區(qū)域時(shí)，會(huì)繼續(xù)完成行動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的發(fā)送，保證軌跡數(shù)據(jù)的完整性。并可在三維場(chǎng)景中顯示巡視軌跡和缺陷隱患記錄。

2.3 可視化報(bào)表統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)報(bào)表包括個(gè)人巡檢統(tǒng)計(jì)管理、巡檢決策管理及巡檢排名等功能，幫助員工了解月巡檢總體情況，同時(shí)也為領(lǐng)導(dǎo)巡檢決策及巡檢工作考核提供及時(shí)數(shù)據(jù)支撐。并可將部分KPI數(shù)據(jù)同步到對(duì)應(yīng)的運(yùn)維管控平臺(tái)。

3 結(jié)論

本文構(gòu)建一個(gè)通過智能眼鏡、移動(dòng)互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)與運(yùn)檢技術(shù)的嵌入融合，全面建成立體化的運(yùn)檢移動(dòng)作業(yè)體系，實(shí)時(shí)將設(shè)備信息以及工作任務(wù)即時(shí)展示給工作人員，并可實(shí)時(shí)呼叫遠(yuǎn)程專家進(jìn)行在線指導(dǎo)，即時(shí)快速的解決問題，通過精確定位技術(shù)對(duì)人員進(jìn)行定位以及工作軌跡采集；通過智能數(shù)據(jù)分析生成工作報(bào)表，為工作、風(fēng)險(xiǎn)分析提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)變電站的巡視遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，并為管理人員提供輔助決策支撐?；谥悄苎坨R技術(shù)的變電站智能感知運(yùn)維平臺(tái)通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，結(jié)合智能監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)運(yùn)維等信息進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)維精細(xì)化管理，提高了巡檢的效率，確保了電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行，并且進(jìn)一步推進(jìn)了巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化、管理的科學(xué)智能化。

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