基于5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及AI人工智能圖像識(shí)別引擎的變電站智能巡檢終端的研究

趙然 汪楊凱 許濤 許悅 陳曉躍

【摘? 要】變電站巡檢員日常的儀器儀表巡檢，目前采用人工采集方式，通過人工抄錄儀器儀表方法進(jìn)行數(shù)值記錄，采用紙質(zhì)報(bào)表填報(bào)方式進(jìn)行表的數(shù)值記錄及跟蹤查詢，非常復(fù)雜低效，并且數(shù)據(jù)沒有錄入到本地系統(tǒng)當(dāng)中，缺少巡檢終端和巡檢記錄的系統(tǒng)，不方便查詢。本文提出一種基于5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及AI人工智能圖像識(shí)別引擎的變電站智能巡檢終端，采用簡(jiǎn)潔高效的交互設(shè)計(jì)，員工使用智能巡檢設(shè)備通過設(shè)備攝像頭，通過基于計(jì)算機(jī)視覺的識(shí)別儀表算法，進(jìn)行儀表讀數(shù)和指針讀數(shù)識(shí)別，并通過5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通訊模塊，提交數(shù)據(jù)到系統(tǒng)后臺(tái)當(dāng)中，后臺(tái)系統(tǒng)導(dǎo)出生產(chǎn)所需要的巡檢報(bào)表。巡檢終端帶有紅外測(cè)溫功能，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可及時(shí)對(duì)設(shè)備的溫度進(jìn)行巡檢，準(zhǔn)確定位異常發(fā)熱點(diǎn)。巡檢終端可采集現(xiàn)場(chǎng)視頻、聲音、圖片等信息并記錄，方便后續(xù)監(jiān)控信息的數(shù)據(jù)分析?？梢杂行У妮^少一線工人的工作量，提高巡檢工作效率、減輕工作負(fù)擔(dān)。

【關(guān)鍵詞】5G;AI人工智能;儀表識(shí)別;巡檢終端

引言

目前，變電站運(yùn)維人員在對(duì)變電站內(nèi)的儀器儀表進(jìn)行日常的抄錄時(shí)，需要通過手工方式記錄現(xiàn)場(chǎng)抄錄各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄到巡檢數(shù)據(jù)后，將所需要的數(shù)據(jù)抄錄完畢后，并通過手動(dòng)方式導(dǎo)出報(bào)表和數(shù)據(jù)提交給上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)公司。

1.臺(tái)賬巡檢的現(xiàn)狀

設(shè)備臺(tái)賬的巡檢記錄是變電中非常重要的數(shù)據(jù)，設(shè)備臺(tái)賬的記錄內(nèi)容往往同過抄錄員，手動(dòng)的抄錄，通過記錄的紙質(zhì)資料最后錄入系統(tǒng)，在記錄過程中需要重復(fù)輸入數(shù)據(jù)到系統(tǒng)當(dāng)中，在日常的巡檢記錄過程中帶來了非常大的工作量。設(shè)備的日常溫度的健康不能通過人工來實(shí)現(xiàn)，缺少設(shè)備的溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)于設(shè)備的局部溫度不能很好的記錄，可能在設(shè)備運(yùn)行和使用過程中由于局部溫度過高會(huì)產(chǎn)生設(shè)備的運(yùn)行低效甚至長(zhǎng)期運(yùn)行局部溫度過高導(dǎo)致設(shè)備損壞。急需專業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的儀表及外觀進(jìn)行快速有效的檢查。

2.巡檢終端

設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表盤智能識(shí)別模塊研發(fā)，實(shí)現(xiàn)圖像表針轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫模塊研發(fā)，調(diào)用設(shè)備測(cè)溫接口，實(shí)現(xiàn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集。

開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備聲音、圖像、視頻采集模塊研發(fā)，場(chǎng)景采集數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

開發(fā)5G模塊研發(fā)，可適配5G網(wǎng)絡(luò)，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

2.1儀表盤智能識(shí)別模塊的功能

（1）儀表識(shí)別。儀表識(shí)別基于Ai人工智能技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行識(shí)別。

（2）數(shù)據(jù)新增。通過Ai人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)識(shí)別內(nèi)容包括，表的指針讀數(shù)和發(fā)生次數(shù)數(shù)字的識(shí)別內(nèi)容。通過識(shí)別出的結(jié)果，對(duì)指針讀書和發(fā)生次數(shù)數(shù)字進(jìn)行記錄，保存在巡檢設(shè)備當(dāng)中，通過網(wǎng)絡(luò)同步到應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)中進(jìn)行記錄。

（3）數(shù)據(jù)查詢。按照巡檢的時(shí)間、人員、電壓等級(jí)、表種類進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，通過表格形式進(jìn)行展現(xiàn)。

（4）圖表展示。按照時(shí)間、區(qū)域、電壓等級(jí)、表種類對(duì)巡檢記錄的儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，展示包括餅圖、直方圖等內(nèi)容。

（5）運(yùn)維報(bào)表。對(duì)于非結(jié)構(gòu)化報(bào)表內(nèi)容，采用freemarker模板解析引擎，對(duì)模板進(jìn)行填充，日常巡檢的儀器儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行填寫，導(dǎo)出運(yùn)維所需要表格。

2.2紅外測(cè)溫模塊的功能

（1）測(cè)溫模式。攝氏度、華氏攝氏度模式切換。測(cè)溫矯正、反射溫度參數(shù)、環(huán)境溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、發(fā)射頻率、距離參數(shù)。水印。中英文說明切換。

（2）色版模式。色斑模式包含白熱、黑熱、鐵虹、高對(duì)比彩虹、彩虹、鐵灰等模式選擇，通過色帶區(qū)分出不同溫度值的區(qū)分。高溫采用高亮顏色，低溫采用暗色進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

（3）紅外圖像拍照。紅外圖像拍照可記錄當(dāng)前紅外模塊的拍攝照片數(shù)據(jù)。可指定時(shí)間間隔記錄紅外拍照照片保存在設(shè)備本地。

（4）紅外視頻。紅外視頻可通過紅外測(cè)溫模塊，記錄視頻信息，并保存在設(shè)備本地。

（5）增加測(cè)溫點(diǎn)。對(duì)于紅外測(cè)溫顯示在巡檢設(shè)備的圖像時(shí)可手動(dòng)添加測(cè)溫點(diǎn)，記錄測(cè)溫點(diǎn)的溫度數(shù)值?？砂凑諛?biāo)點(diǎn)記錄圖像位置的溫度。

（6）區(qū)域測(cè)溫。在巡檢設(shè)備的圖像顯示屏幕上，劃定任意矩形區(qū)域，作為測(cè)溫區(qū)域，關(guān)注此區(qū)域的溫度變化，可記錄最高溫度、最低低溫、平均溫度等信息。

（7）高溫測(cè)溫模式。根據(jù)測(cè)溫的范圍可調(diào)整200～400攝氏度和0～200攝氏度的測(cè)溫模式，可顯示高溫發(fā)熱區(qū)域指示。當(dāng)設(shè)置為200～400攝氏度區(qū)域時(shí)，只關(guān)注高溫?cái)?shù)值的圖像記錄。當(dāng)設(shè)置為0～200可關(guān)注低相對(duì)低溫的圖像指示。

2.3聲音、圖像、視頻采集模塊的功能

（1）聲音采集。通過巡檢設(shè)備的聲音采集功能對(duì)聲音進(jìn)行采集，可保存到本地或者上傳到應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)中保存。

（2）圖像采集。通過巡檢設(shè)備圖像采集功能現(xiàn)場(chǎng)巡檢的圖像進(jìn)行記錄，保存到本地或者應(yīng)用服務(wù)器作為存儲(chǔ)，方便記錄現(xiàn)場(chǎng)巡檢過程，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢過程記錄、分析。

（3）視頻采集。通過視頻采集功能，記錄巡檢過程的視頻。包括施工過程、整改問題記錄，并可記錄違章等。

2.4 5G網(wǎng)絡(luò)模塊的功能

5G模組是承載終端接入網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部件，實(shí)現(xiàn)通過5G網(wǎng)絡(luò)的快速數(shù)據(jù)通訊。

3.管理系統(tǒng)

開發(fā)巡檢管理系統(tǒng)，可維護(hù)巡檢人員信息、設(shè)備儀表信息、巡檢記錄信息、導(dǎo)出巡檢記錄表。

3.1巡檢管理

（1）用戶管理。對(duì)于巡檢人員進(jìn)行管理，可增加、刪除、修改巡檢人信息，可以對(duì)巡檢人員按照姓名、崗位進(jìn)行查詢，重置登陸密碼等。

（2）設(shè)備信息管理。添加設(shè)備信息，包含設(shè)備所屬變電站信息，設(shè)備位置信息、設(shè)備碼信息、電壓等級(jí)、設(shè)備二維碼等，生成設(shè)備二維碼供巡檢終端進(jìn)行掃碼使用，在巡檢終端進(jìn)行識(shí)別時(shí)先進(jìn)行二維碼讀取，然后在進(jìn)行儀表識(shí)別操作。

（3）設(shè)備記錄。設(shè)備的識(shí)別信息記錄，可查詢?cè)O(shè)備識(shí)別記錄信息，并可根據(jù)時(shí)間、巡檢人、電壓等級(jí)、巡檢區(qū)域等內(nèi)容進(jìn)行查詢操作?？赏ㄟ^報(bào)表組件顯示巡檢設(shè)備分布餅圖、巡檢次數(shù)直方圖等智能報(bào)表。

（4）巡檢報(bào)表。根據(jù)用戶的要求導(dǎo)入巡檢報(bào)表模板，對(duì)于線下的紙質(zhì)報(bào)表進(jìn)行數(shù)字化導(dǎo)入，然后把巡檢記錄按照時(shí)間維度補(bǔ)充填寫到模板當(dāng)中，通過PDF或者word形式進(jìn)行導(dǎo)入打印。也可以直接調(diào)用打印組件在線打印報(bào)表信息。

（5）巡檢記錄。按照用戶維度進(jìn)行巡檢記錄的統(tǒng)計(jì)查詢，可以按照巡檢人維度進(jìn)行查詢，導(dǎo)入周、月、年使用巡檢終端進(jìn)行巡檢人的記錄。

4.結(jié)語

基于5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及AI人工智能圖像識(shí)別引擎的變電站智能巡檢終端的研究，該終端及管理系統(tǒng)的研究能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的輸入及運(yùn)行臺(tái)賬、報(bào)表的輸出，同時(shí)利用Ai人工智能（人工智能）和5G（數(shù)據(jù)挖掘），系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提前預(yù)警，提高了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理水平，減輕了人員工作負(fù)擔(dān)。

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作者簡(jiǎn)介：趙然（1985-），男，漢族，江蘇溧陽人，本科，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樽冸娬具\(yùn)維管理。