變電運(yùn)維技術(shù)中的智能化技術(shù)分析

張建華

（萬(wàn)橋信息技術(shù)有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

引言

電力系統(tǒng)作為我們?nèi)粘Ｉ钆c工作十分重要的組成部分，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的合理運(yùn)用和智能化建設(shè)，可促使其在生活中發(fā)揮巨大的效益。變電運(yùn)維采取智能化技術(shù)不僅是現(xiàn)有國(guó)內(nèi)發(fā)電站發(fā)展的重要趨勢(shì)，更是整個(gè)變電站運(yùn)行更加高效的重要支撐，此外還能對(duì)變電站運(yùn)行起到充分的保護(hù)作用。但是目前所采取的變電站智能化運(yùn)維技術(shù)還是存在一定的弊端，因此為了保障整個(gè)變電站的運(yùn)維效率和工作質(zhì)量全面提升，需要結(jié)合一定的技術(shù)措施來(lái)改善現(xiàn)狀，其中智能機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)形式，本文就此為重點(diǎn)，探討變電站運(yùn)維期間，智能機(jī)器人技術(shù)的有效使用。

1 案例概述

某222 kV 變電站，設(shè)計(jì)主變壓器2 臺(tái)，容量均為18 萬(wàn)kVA，其中兩臺(tái)主變壓主要接線形式為雙母線，4 回進(jìn)線。110 kV 變壓系統(tǒng)接線也同樣為雙母線，共出線14 回。另外該變電站還包含35 kV 變壓系統(tǒng)，共出線6 回，所擁有的并聯(lián)電容器共2 組。變電站中所有的一次設(shè)備均以室外敞開(kāi)的形式布置。變電站內(nèi)所有的智能機(jī)器人均為浙江國(guó)有企業(yè)生產(chǎn)，該變電站內(nèi)的智能機(jī)器人從2015 年開(kāi)始運(yùn)行，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)4年的安全運(yùn)行，但是依舊存在一些如油位下降、設(shè)備溫度異常升高等問(wèn)題，雖然有問(wèn)題存在，但是絲毫不影響變電站安全運(yùn)維工作的效率提升。

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2 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的組成

2.1 概述

本次變電站內(nèi)的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)如圖1 所示，其共分為三層，分別為基站層、通訊層與終端層，以分布式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。其中智能機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)對(duì)于集中控制也能夠支持，可以在遠(yuǎn)程終端上操作巡檢系統(tǒng)。

北運(yùn)河流域面積涉及東城、西城、昌平、海淀、朝陽(yáng)、順義、通州、石景山、豐臺(tái)、大興、門頭溝、延慶和懷柔等13個(gè)區(qū)縣，承擔(dān)著全市81%以上的人口、80%的經(jīng)濟(jì)總量和中心城區(qū)90%的排水任務(wù)，是北京市人口最集中、產(chǎn)業(yè)最聚集、城市化水平最高的流域。

1）基站層：包含基站系統(tǒng)、視頻監(jiān)控器、防火墻和硬盤錄像機(jī)等部件。

數(shù)據(jù)分析技術(shù)是指在后臺(tái)系統(tǒng)上傳輸機(jī)器人巡檢記錄與結(jié)果之后，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，并且在數(shù)據(jù)處理完成后，還能自動(dòng)生成對(duì)比表格，工作人員在獲取數(shù)據(jù)后就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，為相關(guān)人員后續(xù)查看提供第一手資料。另外，在運(yùn)維人員的日常工作中，也可結(jié)合后臺(tái)數(shù)據(jù)查詢功能導(dǎo)出報(bào)表，生成數(shù)據(jù)的歷史曲線，分析該設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)變化情況，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

選取90例糖尿病患者為觀察對(duì)象，均無(wú)意識(shí)障礙、語(yǔ)言障礙以及所用降糖藥物的相關(guān)禁忌證，對(duì)該研究均知情同意。將觀察對(duì)象隨機(jī)分為參照組和實(shí)驗(yàn)組，每組45例。其中，參照組女21例，男24例；初中及以下學(xué)歷21例，高中和中專學(xué)歷18例，大專學(xué)歷5例，本科學(xué)歷 1例；年齡最小為 49歲，最大為 75歲，平均（59.31±4.15）歲。 實(shí)驗(yàn)組中，男性 22例，女性 23例；本科學(xué)歷2例，大專學(xué)歷4例，中專和高中學(xué)歷16例，小學(xué)和初中學(xué)歷23例；患者的年齡在47～76歲之間，平均（59.28±4.22）歲。兩組研究對(duì)象的基本資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

本智能機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與巡檢工作依靠的是多種傳感器的支持，如超聲傳感儀和紅外線成像儀等，并且機(jī)器人系統(tǒng)上配備了激光雷達(dá)、夜間照明等設(shè)備，定位精準(zhǔn)，在自主導(dǎo)航的輔助下，可自主完成設(shè)計(jì)人員預(yù)設(shè)的工作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)變電站全面巡檢工作[2]。該機(jī)器人配備雨刷和定點(diǎn)可見(jiàn)光攝像儀等部件，由此可在任何天氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自身的任務(wù)目標(biāo)。如果在運(yùn)行期間自主導(dǎo)航時(shí)，操作人員就可利用遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

為了保障整個(gè)智能巡檢機(jī)器人所獲取的圖像能夠真實(shí)地反映出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可對(duì)其采集的圖像進(jìn)行增強(qiáng)和改進(jìn)。改進(jìn)的方法較多，如雙邊濾波器的使用、基于分層處理的圖像增強(qiáng)等。使用這些技術(shù)之后，圖像的基本層本身會(huì)出現(xiàn)較大的動(dòng)態(tài)波動(dòng)范圍，不包含細(xì)節(jié)成分。對(duì)基層的圖像進(jìn)行一定的壓縮處理后，會(huì)影響到最終圖像的對(duì)比度。因此，在圖像尤其是基層圖像的處理上，重點(diǎn)是進(jìn)行對(duì)比度的調(diào)整。

2.2 智能巡檢機(jī)器人概述

3）終端層：主要容納的是終端設(shè)備，如智能機(jī)器人或者是充電室等[1]。

表1 智能巡檢機(jī)器人各項(xiàng)參數(shù)

該功能是指利用識(shí)別算法來(lái)增強(qiáng)處理機(jī)器人所采集到的圖像信息，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)正常條件與其所采集的圖像進(jìn)行對(duì)比，如果超出限值會(huì)立刻報(bào)警。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種天氣的圖像自動(dòng)識(shí)別，與人工巡查所產(chǎn)生的誤差不超過(guò)5%。

2.3 充電室

充電室主要是為了智能巡檢機(jī)器人能夠循環(huán)供電所建設(shè)的，一般正常的充電室僅有在機(jī)器人完成巡視任務(wù)后回到充電室、或者是在終端軟件的控制下才會(huì)自動(dòng)工作。本充電室配備門禁和自動(dòng)充電設(shè)備，可以感知機(jī)器人做出的巡檢行為，然后再自動(dòng)決定是否開(kāi)啟，這樣可以不再需要人為操控[3]。如果除去上述情況，要想開(kāi)啟該充電室，只有工作人員手動(dòng)開(kāi)啟方可。

機(jī)器人在巡檢任務(wù)完成后可自動(dòng)返回到充電室，并實(shí)現(xiàn)自主充電與電量管理。當(dāng)機(jī)器人在巡檢期間如果遇到特殊情況導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)機(jī)，則需要運(yùn)維人員手動(dòng)開(kāi)啟充電室為其充電。

2.5 評(píng)判指標(biāo) 每一季度末將患者滿意度(包括服務(wù)態(tài)度、巡視病房、打針技術(shù)、呼叫應(yīng)答);患者對(duì)健康教育內(nèi)容的知曉情況(包括病情、用藥指導(dǎo)、康復(fù)指導(dǎo));護(hù)士業(yè)務(wù)能力(包括理論考核及操作考核)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

上位機(jī)主要安裝在運(yùn)維人員的辦公區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的監(jiān)控、智能巡檢機(jī)器人的遠(yuǎn)程查看與遙控等任務(wù)。

2.4 輔助設(shè)備

將各項(xiàng)參數(shù)信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，如溫度、風(fēng)速與濕度等，是為了保障機(jī)器人巡檢工作的準(zhǔn)確性與可靠性，并和檢測(cè)結(jié)果一同根據(jù)特殊算法來(lái)得到最終結(jié)果。因此，需要在機(jī)器人系統(tǒng)中安裝風(fēng)速、溫濕度傳感器以及無(wú)線通訊用的無(wú)線網(wǎng)橋等輔助設(shè)備。

在輔助設(shè)備裝置期間，需要滿足的條件為：無(wú)線通信信號(hào)覆蓋整個(gè)變電站，并且保持信號(hào)穩(wěn)定、可靠。風(fēng)速測(cè)量裝置與溫濕度傳感器運(yùn)行正常。在對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋和傳感器進(jìn)行安裝且需要對(duì)電纜進(jìn)行二次敷設(shè)期間，需要保持孔洞的封堵良好。

2.5 上位機(jī)與下位機(jī)

在H2O2加入量為10 mL/L、石墨烯加入量為10 mg/L的條件下，研究廢水pH值對(duì)制漿中段廢水的CODCr去除率和出水UV254值的影響，結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

下位機(jī)是一種安裝在機(jī)器人系統(tǒng)中的軟件，屬于巡檢系統(tǒng)的就地指揮、控制與監(jiān)控中心，安裝在機(jī)器人本體內(nèi)。機(jī)器人巡檢工作完畢后，所有的巡檢數(shù)據(jù)都在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)中存儲(chǔ)，以便相關(guān)人員后續(xù)查看與調(diào)用。

3 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的功能分析

3.1 紅外測(cè)溫

智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)中的紅外測(cè)溫，采用多角度方式對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)展工作，工作程序?yàn)橄葘?duì)不同的測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫，隨后再對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體掃描。因此，充分利用紅外測(cè)溫功能，不但能最大程度避免出現(xiàn)檢測(cè)盲區(qū)的問(wèn)題，同時(shí)一旦出現(xiàn)設(shè)備溫度過(guò)高，超出值域范圍，智能機(jī)器人就會(huì)及時(shí)發(fā)出信號(hào)警告，提醒工作人員采取妥當(dāng)處理措施，實(shí)施進(jìn)一步處理。并且該機(jī)器人也可存儲(chǔ)其所檢測(cè)的結(jié)果，為后續(xù)相關(guān)故障發(fā)生解決方案提供一定的參考。而測(cè)溫系統(tǒng)就是對(duì)設(shè)備溫升與絕對(duì)溫升進(jìn)行判斷，除了這兩項(xiàng)判斷條件之外，還需根據(jù)設(shè)備實(shí)際特征，來(lái)設(shè)定針對(duì)性的報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)科學(xué)報(bào)警。

3.2 設(shè)備狀態(tài)與表計(jì)識(shí)別

其中該智能機(jī)器人在巡檢過(guò)程中，具備可靠性較高的導(dǎo)航設(shè)備，可抵抗絕大部分的干擾因素，實(shí)現(xiàn)全天候巡檢控制工作。具體來(lái)講，其所采取的導(dǎo)航定位方式為無(wú)軌化激光導(dǎo)航，因此設(shè)計(jì)人員可隨時(shí)確定機(jī)器人的具體部位與位置。

3.3 數(shù)據(jù)分析

2）通訊層：通訊層主要負(fù)責(zé)的是基站與終端層之間的網(wǎng)絡(luò)連接，其包含多種無(wú)線通訊設(shè)備。

4 智能機(jī)器人圖像增強(qiáng)改進(jìn)的相關(guān)措施

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著上海經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、人民生活水平日益提高，全社會(huì)對(duì)能源消費(fèi)的需求規(guī)模不斷擴(kuò)大。2017年，上海全社會(huì)能源消費(fèi)總量接近1.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤，是1980年的5.6倍，年均增長(zhǎng)4.7%。隨著總量的不斷提升，各能源品種消費(fèi)量都經(jīng)歷了不同程度的增長(zhǎng)和調(diào)整。從總體看，除煤炭自2011年到達(dá)峰值后消費(fèi)量出現(xiàn)持續(xù)下降外，其余各主要能源品種消費(fèi)仍處于上升通道，尤其是天然氣自1999年進(jìn)入上海至今，年均增速高達(dá)27.8%。

一般在調(diào)整圖像對(duì)比度期間，常見(jiàn)的手段為直方均衡處理方法，操作簡(jiǎn)單，有效實(shí)用。進(jìn)行直方圖處理后，會(huì)得到直方圖函數(shù)H（i），在設(shè)定投影的閾值T 之后，結(jié)合該閾值可對(duì)H（i）進(jìn)行二值化處理，得到二值直方圖B（i）：

求B（i）的累計(jì)直方圖，如下：

在上述公式中，輸入圖像的數(shù)據(jù)位寬為N，那么有效灰度的個(gè)數(shù)nmax就是累計(jì)，直方圖的最大值：

假設(shè)顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)位寬為M，當(dāng)nmax＞2M時(shí)，表示有效的灰度個(gè)數(shù)超出設(shè)備的動(dòng)態(tài)顯示范圍，這些對(duì)應(yīng)的內(nèi)容復(fù)雜且豐富的圖像，設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍2M則為輸出有圖像的最大動(dòng)態(tài)范圍R，相反也是一樣，對(duì)應(yīng)著單一的圖像。如果此時(shí)將輸出的圖像最大動(dòng)態(tài)范圍強(qiáng)行擴(kuò)展到2M，很容易導(dǎo)致圖像灰度失真，并且會(huì)大量增加噪聲點(diǎn)的數(shù)量。令：

由此輸出圖像可由下面公式給出：

口腔矯治器與外科手術(shù)對(duì)睡眠鼾癥患者多導(dǎo)睡眠圖、呼吸參數(shù)和糖脂代謝水平的影響 ……………………………………………………………………………… 魏信漢(4):482

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于某變電站的智能機(jī)器人巡檢技術(shù)的分析與研究，希望能夠給予相關(guān)變電站運(yùn)維智能化技術(shù)的實(shí)施提供一些參考和意見(jiàn)，保障變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行。