變電站智能巡檢機(jī)器人和高清視頻監(jiān)控聯(lián)合巡檢平臺(tái)建設(shè)研究

李新原 余亮亮 王學(xué)民 肖興家

摘要：為解決目前變電站運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)的大量工作仍采用人工就地操作、手動(dòng)抄錄、現(xiàn)場(chǎng)頻繁往返以及變電站內(nèi)各類監(jiān)測(cè)設(shè)備相互獨(dú)立等問題，提出建立功能完善的變電站智能巡檢機(jī)器人和高清視頻監(jiān)控聯(lián)合巡檢系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)集中管理、智能巡檢管控、視頻監(jiān)控管控和智能聯(lián)動(dòng)，減少運(yùn)檢人員往返現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間，提高工作效率，降低運(yùn)維成本，提升變電運(yùn)維規(guī)范化、智能化水平。

關(guān)鍵字：巡檢機(jī)器人;高清視頻監(jiān)控;聯(lián)合巡檢

1必要性分析

目前，機(jī)器人巡視覆蓋面有限，當(dāng)前主要針對(duì)室外設(shè)備，機(jī)器人巡視區(qū)域受限于設(shè)備區(qū)環(huán)境、場(chǎng)地，存在巡視盲區(qū)。同時(shí)，機(jī)器人受定位、偏移等影響，普遍存在巡檢數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不可靠，需要人工校核等問題。為促進(jìn)無人值守變電站自動(dòng)巡檢及遠(yuǎn)程巡視工作，并加強(qiáng)變電站視頻系統(tǒng)與機(jī)器人巡檢系統(tǒng)相互融合、信息貫通，完善聯(lián)合智能策略，拓展視頻及機(jī)器人巡檢功能，采用圖像識(shí)別、紅外測(cè)溫、聲音檢測(cè)等手段，實(shí)現(xiàn)變電站缺陷智能識(shí)別診斷，實(shí)現(xiàn)人工例行巡視替代，構(gòu)建變電站智能巡檢機(jī)器人和高清視頻監(jiān)控聯(lián)合巡檢平臺(tái)，提升變電運(yùn)檢效率。

2技術(shù)方案

2.1系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

系統(tǒng)基于卓越變建設(shè)的變電站智能運(yùn)檢管控系統(tǒng)平臺(tái)聯(lián)合巡檢功能完善開展工作。聯(lián)合巡檢功能是結(jié)合變電運(yùn)維人員日常巡視、帶電檢測(cè)、表計(jì)抄錄等實(shí)際一線大量重復(fù)性工作，通過對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控與機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)的深度挖掘，有效提高日常巡視工作的質(zhì)量與效率，將運(yùn)維人員從簡(jiǎn)單、瑣碎的巡視工作中解放出來。

2.2巡檢數(shù)據(jù)采集

機(jī)器人和視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合巡檢方式采集巡檢數(shù)據(jù)，巡檢數(shù)據(jù)包括可見光照片、紅外圖譜、音頻?？梢姽庹掌瑪?shù)據(jù)采集：采集SF6壓力表、開關(guān)動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)器、避雷器泄漏電流表、油溫表、液壓表、有載調(diào)壓檔位表、油位計(jì)等表計(jì)示數(shù);采集斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備及切換把手、壓板、指示燈、空開等二次設(shè)備的位置狀態(tài)指示;采集設(shè)備設(shè)施的外觀等狀況。紅外圖譜數(shù)據(jù)采集：采集設(shè)備本體、接頭、套管、引線等重點(diǎn)部位的紅外圖譜數(shù)據(jù)。音頻數(shù)據(jù)采集：采集變壓器的聲音數(shù)據(jù)。傳感器采集：采用有線或者無線的傳輸方式，應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)、安防、消防、環(huán)境等感知監(jiān)測(cè)裝置對(duì)重點(diǎn)設(shè)備與區(qū)域開展巡視相關(guān)數(shù)據(jù)采集。

2.3實(shí)物ID功能提升

探索開展實(shí)物ID應(yīng)用功能提升，將實(shí)物“ID”碼作為設(shè)備管理一個(gè)維度，統(tǒng)籌系統(tǒng)接入和轉(zhuǎn)出的交互數(shù)據(jù)唯一性，為下一步實(shí)物“ID”與設(shè)備編碼、項(xiàng)目編碼、WBS編碼、物料編碼等數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)貫做基礎(chǔ)支撐，加強(qiáng)業(yè)務(wù)功能對(duì)接與應(yīng)用。

2.4人工智能圖像識(shí)別

利用圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)巡檢過程記錄的紅外圖譜、可見光照片等進(jìn)行智能分析，自動(dòng)判斷設(shè)備是否存在過熱缺陷，自動(dòng)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括表計(jì)讀數(shù)、開關(guān)類設(shè)備位置指示、指示燈等設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備外觀缺陷識(shí)別、安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

設(shè)備外觀圖像識(shí)別技術(shù)研究采用“兩條（技術(shù)）路線，同步推進(jìn)”思路，“兩條（技術(shù)）路線”中第一條指對(duì)同一點(diǎn)位不同時(shí)間拍攝的兩張或多張圖片進(jìn)行對(duì)比，圖片出現(xiàn)不同時(shí)，排除干擾因素后，判別狀態(tài)是否正常，并自動(dòng)發(fā)出告警提醒運(yùn)維人員檢查復(fù)核的技術(shù)。第二條指收集典型缺陷樣本照片，對(duì)圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行典型缺陷識(shí)別訓(xùn)練，通過大量樣本圖片持續(xù)學(xué)習(xí)后，圖像識(shí)別系統(tǒng)可對(duì)特定缺陷進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)發(fā)出告警的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工巡視轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)巡視，最終達(dá)到機(jī)器代人目標(biāo)。

2.5巡檢主機(jī)智能聯(lián)動(dòng)

告警聯(lián)動(dòng)功能要求如下：

（1）支持主設(shè)備遙控預(yù)置信號(hào)聯(lián)動(dòng)功能、支持主設(shè)備變位信號(hào)聯(lián)動(dòng)功能、支持主設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)告警聯(lián)動(dòng)功能，根據(jù)配置的聯(lián)動(dòng)規(guī)則，向巡檢主機(jī)發(fā)送聯(lián)動(dòng)信號(hào);（2）支持巡檢主機(jī)接到聯(lián)動(dòng)信號(hào)，根據(jù)配置的聯(lián)動(dòng)信號(hào)和巡檢點(diǎn)位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，自動(dòng)生成巡檢任務(wù)，由機(jī)器人對(duì)需要復(fù)核點(diǎn)位進(jìn)行巡檢;（3）支持機(jī)器人完成復(fù)核點(diǎn)位巡檢后，可在機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)查看復(fù)核結(jié)果。

2.6機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)校驗(yàn)

在管控平臺(tái)中新增開發(fā)機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)智能校驗(yàn)?zāi)K，對(duì)接PMS移動(dòng)巡檢數(shù)據(jù)，以移動(dòng)巡檢數(shù)據(jù)作為復(fù)核的判斷依據(jù)，通過視頻分析、紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的非同源復(fù)核，有效判斷機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)通過將比對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，有利于機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)的自我修復(fù)與校正，提升系統(tǒng)的可用性。

2.7聯(lián)合巡檢流程管理

智能巡檢任務(wù)實(shí)現(xiàn)邏輯是實(shí)現(xiàn)智能巡檢流程的關(guān)鍵，基本可分為巡檢點(diǎn)管理、巡檢預(yù)案管理、任務(wù)計(jì)劃管理、任務(wù)執(zhí)行、過程監(jiān)控、巡檢結(jié)果查詢、巡檢報(bào)告生成及導(dǎo)出等環(huán)節(jié)。

（1）巡檢點(diǎn)管理巡檢點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)智能巡檢的基礎(chǔ)，巡檢點(diǎn)的配置應(yīng)按巡檢規(guī)范，結(jié)合變電設(shè)備，統(tǒng)一配置原則，覆蓋一線運(yùn)維人員實(shí)際作業(yè)中日常巡視、帶電檢測(cè)的范圍，每個(gè)站點(diǎn)根據(jù)實(shí)際設(shè)備規(guī)模和布局，巡檢點(diǎn)的數(shù)量存在差異。結(jié)合站內(nèi)巡檢點(diǎn)，管控系統(tǒng)根據(jù)站內(nèi)設(shè)備分布，配置室內(nèi)外巡檢機(jī)器人、高清視頻、紅外測(cè)溫、在線監(jiān)測(cè)的點(diǎn)位及預(yù)置位，實(shí)現(xiàn)巡檢點(diǎn)的預(yù)置位管理和調(diào)用。（2）巡檢預(yù)案管理。巡檢預(yù)案結(jié)合站內(nèi)實(shí)際巡視、檢測(cè)任務(wù)要求，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的方式，選擇對(duì)應(yīng)的巡檢點(diǎn)、巡檢模式，建立常用任務(wù)的模板，方便日常調(diào)用。（3）任務(wù)計(jì)劃管理。任務(wù)計(jì)劃管理是通過調(diào)用預(yù)設(shè)的巡檢預(yù)案，或臨時(shí)生成的方式，建立任務(wù)實(shí)例，配置任務(wù)范圍、執(zhí)行時(shí)間和周期以及結(jié)果輸出、推送模式等，并以巡檢任務(wù)日歷的方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理。（4）任務(wù)執(zhí)行管理。巡檢任務(wù)執(zhí)行科采用臨時(shí)任務(wù)的立即執(zhí)行方式和按周期、時(shí)間觸發(fā)執(zhí)行方式開展。（5）過程管理。任務(wù)執(zhí)行過程中，可實(shí)時(shí)查看巡檢的進(jìn)度、單項(xiàng)巡檢的結(jié)果，并支持隨時(shí)任務(wù)的中斷操作，任務(wù)執(zhí)行過程中的異常信息，可主動(dòng)推送。

3結(jié)論

本文結(jié)合已有變電站主、輔設(shè)備全面監(jiān)視項(xiàng)目成果，集成變高清攝像機(jī)、巡檢機(jī)器人等巡檢手段，應(yīng)用人工智能圖像識(shí)別技術(shù)，探索聯(lián)合巡檢效果，重點(diǎn)打造變電站全業(yè)務(wù)信息監(jiān)控、巡檢報(bào)表自動(dòng)生成和變電站異常/缺陷智能識(shí)別預(yù)警，構(gòu)建變電站立體智能巡檢體系，以“自動(dòng)巡視、自動(dòng)識(shí)別、智能預(yù)警、智能決策”為目標(biāo)，有效提升變電站運(yùn)檢效率和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：李新原（1990-），男，河南許昌人，電氣工程專業(yè)碩士研究生，工程師。研究方向：電力系統(tǒng)故障分析。