淺談基于移動(dòng)平臺(tái)的智能巡檢系統(tǒng)開發(fā)

田豐 王藝穎 劉漢英 冉碧珍 張敏

摘 要 基于移動(dòng)平臺(tái)智能巡檢系統(tǒng)以移動(dòng)平臺(tái)為載體，采用了手動(dòng)控制、故障定位、智能跟蹤等方式，通過移動(dòng)平臺(tái)智能巡檢相機(jī)，將巡檢過程中變焦、廣角、激光測距等系統(tǒng)集為一體，通過成像系統(tǒng)，清晰明了地將變壓器運(yùn)行狀況呈現(xiàn)出來。對(duì)變壓器內(nèi)部故障的可視化具有重要意義。

關(guān)鍵詞 移動(dòng)平臺(tái);成像系統(tǒng);內(nèi)部故障;可視化

引言

電力變壓器總是受到來自于環(huán)境、人為因素及運(yùn)行狀況、設(shè)備缺陷、老化等的影響。因此要定期對(duì)電力變壓器進(jìn)行巡查和維護(hù)，以保證安全運(yùn)行。在不停電的狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行巡視、維修、增架、撤線等作業(yè)，越來越受到重視。變壓器巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度大、難度大，造成運(yùn)行設(shè)備長期處于未知狀態(tài)，使電網(wǎng)面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)定期的設(shè)備、環(huán)境巡檢雖然在預(yù)防設(shè)備故障和事故方面能起到一定的作用，但是缺乏巡查信息的時(shí)效性，所以這種保守的巡檢模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化的管理需求，有著不足和弊端[1-2]。近年來，智能帶電作業(yè)技術(shù)在我國呈百花齊放的發(fā)展態(tài)勢[3]，因此很多研究人員在智能巡檢成為研究熱點(diǎn)，研制配網(wǎng)帶電檢修機(jī)器人、輸電巡視機(jī)器人、系列帶電檢修機(jī)器人等對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用有很重要的作用[4]。因此，本文研發(fā)了基于移動(dòng)平臺(tái)的智能巡檢系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)缺陷精準(zhǔn)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)，降低電網(wǎng)停電率，更好地滿足人民用電的需求。

1變壓器故障

在變壓器的運(yùn)行中，變壓器故障時(shí)有發(fā)生。一旦發(fā)生變壓器故障，很有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的變壓器事故或意外，因此提前發(fā)現(xiàn)和解決變壓器內(nèi)部故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的意義。①外部故障。當(dāng)變壓器出現(xiàn)了可以明顯直觀看到的故障時(shí)被稱為變壓器外部故障。例如，漏磁引發(fā)的箱體潤流、部件導(dǎo)體的接口處松動(dòng)、冷卻故障等。這些外部故障的產(chǎn)生主要是由于變壓器制造過程的不當(dāng)導(dǎo)致的。②內(nèi)部故障。變壓器內(nèi)部部件如變壓器繞組、線圈、鐵芯等發(fā)生的故障被稱為變壓器內(nèi)部故障。由于變壓器內(nèi)部空間狹小，因此，內(nèi)部故障比較難發(fā)現(xiàn)和解決。

2系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)介紹

（1）實(shí)現(xiàn)功能。基于移動(dòng)平臺(tái)智能巡檢系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①系統(tǒng)的用戶有權(quán)限設(shè)置，不同權(quán)限用戶有不同級(jí)別功能，安全可靠;②實(shí)現(xiàn)巡檢工作流程，后臺(tái)在巡檢過程中使用智能終端設(shè)備掃描預(yù)先布置好的巡檢點(diǎn)信息，然后根據(jù)實(shí)際情況上傳巡檢數(shù)據(jù)，同時(shí)可輔以文字、圖片來說明巡檢點(diǎn)的詳細(xì)情況;③管理人員及時(shí)處理，管理人員能及時(shí)收到巡檢系統(tǒng)巡檢記錄，對(duì)于異常的巡檢情況能馬上做出處理;④集中化、可視化的管理，系統(tǒng)提供了后臺(tái)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)資源的集中化、可視化管理，規(guī)范了巡檢工作的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);⑤數(shù)據(jù)進(jìn)入平臺(tái)后，通過多維度的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，結(jié)合專家系統(tǒng)等管理工具，進(jìn)行輔助決策與判斷，從而提升運(yùn)維管理水平。

（2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用于變壓器內(nèi)部故障檢測的智能巡檢系統(tǒng)主要包含移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)和智能巡檢處理系統(tǒng)。移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)主要是通過控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照指定路徑進(jìn)行移動(dòng)包括GPS定位模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、內(nèi)部主控制器模塊。通過控制中心合理的路徑規(guī)劃到達(dá)巡檢目的地，并結(jié)合機(jī)械臂對(duì)攜帶的照相機(jī)設(shè)備進(jìn)行位置角度的調(diào)整。

3系統(tǒng)主要模塊

智能巡檢處理系統(tǒng)主要包括傳感器模塊、通信模塊、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、控制器模塊等。通過傳感器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，由控制器模塊接受來自傳感檢測模塊以及圖像傳感器模塊傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，處理后發(fā)送指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（1）傳感檢測模塊。采用“線型檢測陣列”方法，將多個(gè)光電管成直線排列在移動(dòng)平臺(tái)的前端，利用單片機(jī)完成對(duì)光電管檢測信號(hào)的分析處理并實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。移動(dòng)平臺(tái)可配備可見光攝像機(jī)和聲音采集等檢測設(shè)備，并能將所采集的視頻和聲音上傳至本地監(jiān)控后臺(tái)。標(biāo)配可見光攝像機(jī)和聲音采集，可靈活選配超聲、局部等檢測設(shè)備。

（2）圖像采集。本系統(tǒng)支持調(diào)取現(xiàn)場實(shí)施視頻，管理者可以遠(yuǎn)程實(shí)施視頻查看，巡檢現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況圖像及實(shí)時(shí)視頻采集，遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場安全運(yùn)行狀態(tài)和周圍設(shè)施情況。

（3）通信模塊。移動(dòng)平臺(tái)與本地監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行雙向信息交互，本地監(jiān)控后臺(tái)與遠(yuǎn)程集控后臺(tái)進(jìn)行雙向信息交互，信息交互內(nèi)容包括監(jiān)測數(shù)據(jù)和移動(dòng)平臺(tái)狀態(tài)數(shù)據(jù)。支持多種專業(yè)數(shù)據(jù)庫格式;適用大型OLTP，函數(shù)，過程豐富，數(shù)據(jù)庫的可用性，穩(wěn)定性健壯。主從數(shù)據(jù)一致性有保障。利用DATAGUARD技術(shù)保障可用性，利用RAC技術(shù)提高可擴(kuò)展性。方便對(duì)巡檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌、處理、分析和報(bào)表調(diào)閱。

（4）數(shù)據(jù)塊模塊。據(jù)系統(tǒng)功能需求分析，本系統(tǒng)擬采用B/S架構(gòu)，即：部門管理、管理設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、巡檢考核結(jié)果、歷史巡檢記錄、報(bào)警信息、路線管理、事件設(shè)置、工作計(jì)劃、內(nèi)部交流、在線提醒、任務(wù)調(diào)度、系統(tǒng)管理、日志管理等應(yīng)用業(yè)務(wù)處理為中間層，將一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用以組件或的方式提供，完成對(duì)一定應(yīng)用規(guī)則的封裝，形成系統(tǒng)的核心層;包括日常業(yè)務(wù)、可視化的報(bào)表設(shè)計(jì)、自定義的查詢統(tǒng)計(jì)等功能在內(nèi)的應(yīng)用作為平臺(tái)的前端應(yīng)用層。采用WEB訪問模式，B/S結(jié)構(gòu)（瀏覽器/服務(wù)器模式），安裝使用方便，模塊化設(shè)計(jì)，增減方便，升級(jí)簡單。B/S框架結(jié)構(gòu)具有以下五個(gè)特性：安全性;穩(wěn)定性;可適應(yīng)性;移植性;維護(hù)性。

本系統(tǒng)集成了移動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、即時(shí)協(xié)同技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，功能上實(shí)現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化、協(xié)同化。

4結(jié)束語

基于移動(dòng)平臺(tái)的智能巡檢系統(tǒng)對(duì)于變壓器內(nèi)部故障檢測有著十分重要的作用，通過圖像檢測、傳感檢測模塊接受外部信號(hào)，經(jīng)過主控模塊發(fā)出指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行控制。通過圖像分析對(duì)變壓器內(nèi)部可視化故障進(jìn)行分析，并傳入到后臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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