電力巡檢機(jī)器人綜合管理平臺開發(fā)與應(yīng)用

宋慶武　王昊煒　蔣超

摘要：本文介紹了電力機(jī)器人綜合管理平臺開發(fā)，采用多級部署架構(gòu)、統(tǒng)一接口規(guī)范、圖像識別技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握變電站數(shù)據(jù)及告警信息，能夠快速定位出機(jī)房故障源，使機(jī)房監(jiān)控從人工定期巡檢維護(hù)的方式向機(jī)器人自動監(jiān)控和管理的方式轉(zhuǎn)變。通過對3電力巡檢機(jī)器人綜合管理平臺的應(yīng)用擴(kuò)大應(yīng)用區(qū)域巡檢的范圍，提高巡檢的效率，對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，為全省綜合監(jiān)測管控體系提供數(shù)據(jù)支撐，提升省內(nèi)數(shù)據(jù)監(jiān)測及應(yīng)用的水平。

Abstract： This article introduces the development of a comprehensive management platform for electric robots. It adopts a multi-level deployment architecture， unified interface specifications and image recognition technology to master substation data and alarm information in real time， which can quickly locate the source of the equipment room fault and make the computer room monitoring from manual periodic inspection and maintenance way to the way of robot automatic monitoring and management. Through the application of the integrated management platform of 3 electric power inspection robots， the scope of application area inspections is expanded， the efficiency of inspections is improved， and the on-site monitoring data is analyzed and sorted to provide data support for the province's comprehensive monitoring management and control system and improve the data monitoring and application level.

關(guān)鍵詞：視覺分析;數(shù)據(jù)共享;多系統(tǒng)互動;知識庫

Key words： visual analysis;data sharing;multi-system interaction;knowledge base

中圖分類號：TM63;TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0205-03

0? 引言

目前，我國電力工業(yè)發(fā)展迅猛，電力技術(shù)日新月異，信息化水平持續(xù)提升，人工智能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，國內(nèi)220kV及以下電壓等級變電站基本為無人值守模式，500kV變電站為少人值守模式，將來也要陸續(xù)普及無人留守。變電站內(nèi)監(jiān)測對象眾多，常規(guī)的在線監(jiān)測安裝范圍有限，一些施工困難或危險(xiǎn)區(qū)域往往難以監(jiān)測，因此許多日常運(yùn)維工作需要依靠人工巡檢完成。站內(nèi)存在大量的設(shè)備，且較分散，人工巡檢工作量大，導(dǎo)致運(yùn)維人員工作負(fù)荷和壓力較大，特別是在電力管廊等工況復(fù)雜的環(huán)境中，更加增加了安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，近年來巡檢機(jī)器人得到了廣泛的使用，陸續(xù)取代了許多人工巡檢業(yè)務(wù)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，對電氣設(shè)備本體及其運(yùn)行情況開展監(jiān)測分析，包括了母線溫升、變壓器絕緣油各參量等。

1? 總體架構(gòu)

電力巡檢機(jī)器人綜合應(yīng)用平臺運(yùn)行于數(shù)據(jù)管理的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由圖1所示，它包含了應(yīng)用系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)方案、具有自感應(yīng)部署功能的巡檢機(jī)器人本體以及第三方巡檢部分等四方面內(nèi)容。

對于應(yīng)用系統(tǒng)而言，主要是采集數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用功能，包括儲存、分析、顯示、指令控制、狀態(tài)研判等方面。具有自感應(yīng)部署功能的巡檢機(jī)器人利用電力通訊網(wǎng)絡(luò)與接口保持對接，按照各項(xiàng)巡檢任務(wù)和指令達(dá)到監(jiān)測區(qū)域，收集信息上傳至采集終端。第三方巡檢部分和外部平臺則是利用規(guī)范化接口構(gòu)建巡檢機(jī)器人本體與采集終端的雙向通訊[3]。

按照平臺業(yè)務(wù)功能和技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)，詳細(xì)整合其應(yīng)用功能，按照平臺物理層級開展技術(shù)應(yīng)用功能的方案實(shí)現(xiàn)。巡檢機(jī)器人一體化管控平臺實(shí)現(xiàn)了兩級部署，不僅實(shí)現(xiàn)了本地化運(yùn)行需求，又可統(tǒng)一管理指定范圍內(nèi)的機(jī)器人，達(dá)到了數(shù)據(jù)統(tǒng)一儲存、集中管控的目的。

2? 業(yè)務(wù)功能架構(gòu)

①電力巡檢機(jī)器人一體化應(yīng)用平臺，滿足超視距控制、多維度監(jiān)測、運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)評估的要求，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)多類設(shè)備告警顯示、切換操作及表計(jì)數(shù)據(jù)智能研判，及時(shí)上送異常監(jiān)測評估結(jié)果，規(guī)范接口協(xié)議，并具有第三方巡檢設(shè)備可擴(kuò)展功能，統(tǒng)一部署和管控。

②試制符合變電站工作環(huán)境的電力巡檢機(jī)器人，具備各項(xiàng)工況參量的詳細(xì)監(jiān)測，能夠達(dá)到站內(nèi)智能巡檢和分析研判的功能。

③事故數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)及現(xiàn)場異常狀態(tài)傳輸機(jī)制分析，滿足各類情況的設(shè)備裝置故障預(yù)測和狀態(tài)評估要求的高級應(yīng)用，為站內(nèi)運(yùn)維業(yè)務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1]。

④以當(dāng)前電力調(diào)度業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、輔助決策及實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺的運(yùn)行[2]，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間互動互通、數(shù)據(jù)共享，縮短告警處理時(shí)間。（圖2）

3? 圖像識別描述

總體識別流程如下：首先以柜體為單位拍攝全景圖，然后依次定位柜體上的各個(gè)儀表，并調(diào)整相機(jī)倍率和焦距（即二次對焦），拍攝待識別儀表的大圖，最后根據(jù)儀表類型調(diào)用相應(yīng)的圖像識別算法，得到識別結(jié)果。

在二次對焦功能中，需要根據(jù)標(biāo)定的模板從全景圖中定位待識別的儀表，得到儀表的具體位置和尺寸，從而調(diào)整相機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)儀表大圖的拍攝和后續(xù)識別。儀表按照識別策略大致可分為LED型儀表、指示燈型儀表、指針型儀表和機(jī)械狀態(tài)型儀表。圖像識別具體流程如圖3。

4? 統(tǒng)一接口規(guī)范描述

機(jī)器人以巡檢點(diǎn)為基本巡檢單元，每次巡檢任務(wù)可巡檢多個(gè)巡檢點(diǎn)，即由多個(gè)巡檢點(diǎn)任務(wù)序列組成一次巡檢任務(wù)。設(shè)備內(nèi)部使用數(shù)據(jù)庫按照巡檢點(diǎn)進(jìn)行存儲，主站側(cè)需要報(bào)告時(shí)按規(guī)則進(jìn)行查詢，上傳文件統(tǒng)一格式，文件存儲在本地文件夾?？刂泼畈捎?04標(biāo)準(zhǔn)遙控命令執(zhí)行，無需遙控選擇，直接遙控執(zhí)行，遙控值為1，遙控起始地址：0x6001，標(biāo)識類型為：45（0x2D）。

5? 總結(jié)

通過對室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人及其管控平臺的應(yīng)用研究，研發(fā)機(jī)器人巡檢管控平臺，制定統(tǒng)一接口規(guī)范，將符合規(guī)范要求的第三方機(jī)器人產(chǎn)品納入平臺管理;結(jié)合省內(nèi)現(xiàn)有監(jiān)控類系統(tǒng)，研究巡檢機(jī)器人在數(shù)據(jù)共享、告警聯(lián)動等方面的應(yīng)用。通過本文的研究，能夠降低設(shè)備故障和動力環(huán)境變化對電網(wǎng)運(yùn)行的影響;通過與安防、消防等系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，更好的發(fā)揮巡檢機(jī)器人在現(xiàn)場的作用，切實(shí)的保障電力安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，減少財(cái)產(chǎn)損失、節(jié)約人力資源成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]Simon Haykin著.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)[M].申富饒，等譯.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]朱濤，張華編.變電站設(shè)備運(yùn)行實(shí)用技術(shù)[M].中國電力出版社，2012-02-01.

[3]李艷鵬，楊彪著.分布式服務(wù)架構(gòu)：原理、設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)[M].電子工業(yè)出版社，2017.